Brand är en mycket destruktiv kraft som kan orsaka stor skada. Brända mänskliga rester finns i en rad situationer, från Arkeologiska begravningsurnor, till flygplanskrascher, till vulkanutbrott, till moderna kremationer. Trots detta sammanhang är den faktiska påverkan på kroppen och benet (som vi kallar ’värmeinducerade förändringar’) desamma. Faktum är att de förändringar vi ser på grund av brand på många sätt är desamma som normal diagenes över tiden – bara mycket snabbare. Det är viktigt att notera att skelettet inte ’vänder sig till aska’ vid bränning. Även inom moderna krematorier, som brinner effektivt och vid höga temperaturer, kommer skelettet att överleva. Skelettresterna rakas sedan från krematorn och resterna placeras i en maskin som kallas en kremulator, som maler benen till aska. Detta beror på att människor inte vill sprida igenkännligt mänskliga fragment av sina nära och kära.
kroppar under bränning
människokroppen består av mjuka och hårda vävnader, och eld kommer att ha en dramatisk effekt på båda. Brand kan vara dödlig på olika sätt, men de vanligaste är antingen på grund av värmen eller kvävningen från den producerade röken. Röken kan begränsa syreflödet in i kroppen och innehålla gifter som kan vara dödliga. Eldens värme kommer att orsaka betydande skador på kroppen.
elden kommer att få mjuka vävnader att dra ihop sig, vilket får huden att riva och fettet och musklerna att krympa. De inre organen kommer också att krympa. Musklerna dras samman på grund av bränning och detta får lederna att böjas. Som ett resultat förvrängs brända kroppar ofta till vad som kallas en pugilistisk eller boxare. Detta syns tydligast i de böjda kropparna som återhämtats från den antika staden Pompeji (AD 79) när många dog av den extrema värmen från det pyroklastiska flödet från vulkanen Vesuvius.
brända ben
värmen kommer också att orsaka signifikanta förändringar i benet. Skelettet brinner inte på ett enhetligt sätt. Vissa ben kommer att brinna med högre intensitet än andra på grund av faktorer som kroppsfettfördelning, närhet till värmekällan etc. Till exempel är humeri nedan från samma individ, men den mörkare till vänster brändes med en lägre intensitet till den till höger, som har blivit helt kalcinerad.
Humeri (armben) från en enda individ. Observera färgskillnaderna (copyright Joy Szigeti)
ganska ofta kommer de perifera benen i händer och fötter inte att brännas till en så hög intensitet som de i mitten av kroppen, där det mesta fettet ligger. Kroppsfett fungerar som en källa till bränsle och personer med mer fett kommer att brinna med högre intensitet än mycket tunna människor.
ben går igenom fyra stadier av transformation vid bränning.
1) dehydrering
avlägsnande av vatten från benet på grund av fukt avdunstning som svar på värmen. Detta sker vid ett temperaturområde av C 100-500.
ett oförbränt fragment av djurben till vänster och ett delvis uttorkat fragment av djurben som har bränts vid en låg temperatur till höger
2) nedbrytning
den organiska komponenten i benet (kollagenet) går förlorad.
fragment av djurben som har dehydratiserats på grund av bränning till vänster och fragment som har sönderdelats på grund av högre intensitetsförbränning till höger
3) Inversion
förändringar i den oorganiska mineraldelen av benet, karbonaterna. Detta sker vid ett temperaturområde av Xiaomi C 500-1100.
sönderdelade fragment på djurben till vänster och fragment som visar inversion till höger på grund av högre intensitetsförbränning
4) Fusion
kristallerna som bildar benmineralet börjar smälta och samlas ihop. Detta sker vid ett temperaturområde av kubi C 700-1200
fragmenten till höger visar bevis på fusioner på grund av högre intensitetsförbränning
dessa fyra steg är inte diskreta faser – ett givet ben kan uppleva alla fyra steg i olika delar samtidigt.
vad betyder dessa förändringar?
dessa steg resulterar i ett antal förändringar i benstrukturen och utseendet. Dessa kan göra det svårare för antropologer som försöker använda dessa brända rester för att producera en osteoprofil.
Dehydrerings-och Sönderdelningsstegen orsakar en ökning av porositet (små hål) i benet, vilket leder till ökad sprickbildning, fragmentering och brott. Därför är brända rester ofta mycket fragmenterade.
förlusten av det organiska materialet orsakar också betydande färgförändringar. I många årtionden har antropologer och arkeologer försökt använda färgförändring i bränt ben som ett sätt att förutsäga temperaturen som uppnåtts under bränningen. De använder sedan denna information för att dra slutsatser om den brinnande händelsen. När benet brinner, rör sig färgen från ett naturligt krämbrunt tillstånd till mörkgrå till svart till ljusgrå och sedan ren vit. Problemet med att använda färg på detta sätt är att det inte bara är temperaturen som påverkar färgförändringen, utan också varaktigheten av bränningen, syrenivåerna, mängden mjukvävnad och så vidare.
inversions-och Fusionsstegen resulterar i en omorganisation av benets mineralstruktur, vilket leder till krympning, minskad porositet, ökad kristallinitet och en omvandling till ett mer keramikliknande material. Faktum är att när benet är mycket välbränt blir det kalcinerat och det kan då känna och låta lite som keramik. Så ben som bränns med hög intensitet kan faktiskt bevara mycket bättre i marken än ben som bränns med låg intensitet på grund av denna förändring till en mer keramisk kristallstruktur.
nedan visas en serie bilder av benbrända vid olika intensiteter när de ses under ett svepelektronmikroskop. Du kan se att benet vid låg intensitet har hål och sprickor i ytan och dessa blir större under medelintensiv bränning. Dessa egenskaper kommer att innebära att benet är mer ömtåligt och kanske inte överlever så bra i marken. Sedan under högre intensitet bränning, hål blir mindre och sprickorna försvinner. Detta är den punkt där benet blir lite som keramik och det kommer då att bevara bättre i marken.
frakturer som är karakteristiska för bränning
när färskt ben bränns (dvs. en fleshed kropp) karakteristisk u-formad sprickbildning kommer att synas. Dessa u-formade frakturer kan fortfarande inträffa någon gång efter döden, men när mjukvävnaderna har sönderdelats bryts benet inte längre på detta sätt.
U-formade frakturer på ett långt ben (Copyright Joy Szigeti)
om kroppen bränns efter mjukvävnadsnedbrytning produceras ett rutnätsliknande sprickmönster (se nedan).
*Rutnätsliknande sprickmönster på ett neolitiskt ben från Guernsey (Cataroche and Gowland 2015).
ibland bränns en kropp efter att den har sönderdelats helt. Detta kan vara av ett antal skäl, till exempel byggnaden där kroppen ligger och tar eld, eller för att förövarna försöker förvirra den rättsmedicinska utredningen. I dessa fall är det möjligt att säga om signifikant sönderdelning hade inträffat före bränning genom att undersöka de subtila förändringarna i benytan och mikrostrukturen som elden orsakar.
Antropologisk analys
en ungefärlig ålder vid död och kön kan fortfarande bestämmas från kremerade mänskliga rester. Patologiska bevis kan också observeras i brända rester, inklusive ledsjukdom eller skärmärken. Detta är användbart för rättsmedicinska sammanhang eftersom förövarna ofta tror att bränning av en kropp kommer att eliminera bevis på trauma (som knivsår eller nedbrytning), men detta är inte alltid fallet.
DNA kan överleva i benet men det försämras ofta. Stabila isotopbevis för strontium kan också hämtas från de brända resterna och experiment pågår vid Durham University angående temperaturen vid vilken kollagen för kol-och kväveanalys fortfarande kommer att överleva. Ytterligare exempel på nya experiment för att främja rättsmedicinska undersökningar av brända mänskliga rester presenteras i nästa steg.