La mer emporte, les os se souviennent: FTIR-ATR analysis of bioapatite preservation in skeletal remains from the 18th-century Fortress of Louisbourg to inform coastal archaeological rescue operations

수 세기 동안 대서양은 노바스코샤주 케이프 브레턴 섬의 암석 해안을 천천히 갉아먹어 왔습니다. 파도가 육지를 되찾아감에 따라, 한때 루이스버그 요새의 일부였던 1700년대의 잊혀진 묘지인 로슈포트 포인트 묘지가 모습을 드러내고 있습니다. 이것은 시간과의 싸움입니다. 고고학자들은 그곳에 묻힌 사람들의 유해를 바다가 영원히 휩쓸어가 버리기 전에 찾아내어 옮겨야 합니다. 하지만 문제가 하나 있습니다. 바다는 모든 무덤을 똑같이 대하지 않는다는 점입니다. 어떤 뼈는 온전하게 살아남은 것처럼 보이는 반면, 어떤 뼈는 가루가 되어 부서져 있습니다. 오랫동안 연구자들은 이 유해들의 상태를 단순히 눈으로 보고 판단할 수 있다고 믿었습니다. 뼈가 단단해 보이면 연구하기에 안전하다고 가정했고, 부서져 보이면 망가졌다고 가정했습니다. 그러나 이러한 단순한 육안 검사는 과학자들을 오도하여, 뼈의 실제 화학적 상태를 숨기고 정확히 어디를 파야 할지 알기 어렵게 만들 수 있습니다.

이 수수께끼를 풀기 위해 연구팀은 표면보다 더 깊은 곳을 들여다보기로 했습니다. 그들은 뼈의 화학적 지문 스캐너 역할을 하는 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR)이라 불리는 기술을 활용했습니다. 뼈는 두 가지 주요 성분, 즉 강도를 주는 단단한 광물 부분과 유연성을 주는 부드러운 단백질 부분으로 구성됩니다. 수백 년에 걸쳐 환경은 뼈 속의 광물을 토양이나 물의 광물로 교체할 수 있으며, 이 과정은 뼈가 여전히 온전해 보이더라도 구조를 약화시킵니다. 연구진은 인근 해양에서 흘러나오는 소금물이 이러한 화학적 분해를 가속화하는지, 그리고 뼈의 표면을 보는 것만으로 차이를 구별할 수 있는지 알고 싶었습니다. 그들은 묘지에 있는 51구의 인물의 대퇴골(허벅지 뼈)에 집중했습니다. 이 뼈들은 밀도가 높고 보통 가장 마지막까지 사라지지 않기 때문에, 팀이 패턴을 찾기에 가장 좋은 기회를 제공하기 때문입니다.

연구팀은 각 개인의 뼈 내부에서 아주 작은 샘 샘플을 채취하여 미세한 가루로 갈아 화학적 구성을 분석했습니다. 그들은 이 화학적 결과와 각 유골에 부여한 "우수함"에서 "불량함"까지의 시각적 점수를 비교했습니다. 그들이 발견한 것은 지리적 위치와 연관된 명확하고도 우려스러운 패턴이었습니다. 묘지의 북쪽 끝, 즉 육지와 바다가 만나는 지점에 가까울수록 뼈의 화학적 손상이 더 심했습니다. 뼈의 광물과 공격적으로 자리를 바꾸는 이온이 풍부한 소금물이 강력한 부패의 매개체 역할을 하고 있었던 것입니다. 이 화학적 손상은 측정 가능하고 일관적이었으며, 이는 토양의 종류보다 해수의 배수가 유해를 파괴하는 주요한 힘임을 보여주었습니다.

놀랍게도, 뼈의 육안 검사는 이러한 화학적 현실과 일치하지 않았습니다. 연구진은 육안으로는 완벽해 보이는 많은 뼈들이 실제로는 화학적으로 손상되어 이미 내부 구조가 소금물에 의해 퇴화되었음을 발견했습니다. 반대로, 부서져 보이는 일부 뼈들은 화학적으로는 온전했습니다. 한 가지 구체적인 사례가 눈에 띄었는데, 12~14세 사이의 어린 소녀의 뼈는 겉보기에 깨끗하고 온전했습니다. 그러나 화학 분석 결과, 그녀의 뼈는 주변 화덕과 토양 화학의 영향으로 인해 환경에 의해 심하게 변형된 것으로 나타났습니다. 이 단 하나의 사례는 뼈가 완벽해 보일지라도 그 분자적 온전함은 이미 사라질 수 있음을 증명했습니다. 이 연구는 뼈가 어떻게 보이는지에 의존하는 것이, 특히 소금물이 변수로 작용하는 해안 지역에서는 상태를 예측하는 신뢰할 수 없는 방법임을 보여주었습니다.

이 발견은 고고학자들이 구조 임무를 계획하는 방식을 변화시킵니다. 시간이 촉박하고 해안선이 후퇴하고 있을 때, 팀은 사용 가능한 유해를 찾을 가능성이 높은 곳을 알아야 합니다. 이 연구는 현재의 물가에 더 가까운 북쪽 지역을 파는 것은 소금물이 이미 분자 수준에서 이미 일을 해버렸기 때문에, 얻을 수 있는 이득이 줄어들 가능성이 높다는 것을 시사합니다. 연구진은 화학적 스캐닝 방법을 사용하는 것이 시각적인 추측만으로 판단하는 것보다 훨씬 더 명확한 보존 지도를 제공한다고 제안합니다. 이를 통해 팀은 뼈가 단순히 물리적으로 존재하는 것을 넘어, 그곳에 살았던 사람들의 이야기를 들려줄 수 있을 만큼 화학적으로 온전한 지역에 집중함으로써 노력을 우선순위에 둘 수 있습니다. 뼈와 바닷물 사이의 보이지 않는 화학적 전투를 이해함으로써, 고고학자들은 바다가 그 역사를 다시 가져가 버리기 전에 최대한 많은 역사를 구조할 수 있습니다.