Tái cấu trúc 3D gương mặt hai công tước Czech thời Trung cổ

Với những người Czech, hai công tước Vratislav I và Spytihněv I có một vị trí đặc biệt. Họ đều là con trai của Bořivoj I, vị vua đầu tiên trong lịch sử Czech và thuộc về triều đại Přemyslid - một dòng dõi quý tộc người Czech cai trị Bohemia và Moravia (cuối thế kỷ 9-1306), và các phần đất khác ở Schlesien, Áo và Ba Lan – và Ludmila của Bohemia – người sau này được phong thánh bảo trợ của vùng Bohemia. 

Cả gia đình hoàng gia này gắn liền với quá trình đưa Bohemia – một vùng đất nằm ở Trung Âu và chiếm hai phần ba diện tích quốc gia Czech ngày nay, thoát khỏi sự phụ thuộc vào đế chế Đại Moravia - quốc gia lớn đầu tiên gồm chủ yếu là người Tây Slav nổi lên ở khu vực Trung Âu.

Sau khi Bořivoj I qua đời vào năm 889, do Spytihněv I và Vratislav I vẫn còn nhỏ nên vùng đất Bohemia đặt dưới sự nhiếp chính của Svatopluk I của Đại Moravia. Khi lớn lên, Spytihněv I và sau là Vratislav I đã giành quyền độc lập cho Bohemia và đưa nơi này trở thành một trong những vùng đất tươi đẹp và giàu văn hóa ở Trung Âu.

Lần lượt trị vì đất nước, họ đã xây dựng lâu đài Prague ở vùng Trung Bohemia, một khu phức hợp gồm nhiều lâu đài, nhà thờ, tháp canh và khu vườn hoàng gia… Ngày nay lâu đài cổ lớn nhất thế giới này được xem là một biểu tượng của dân tộc Czech.

Tận dụng những hiện vật ít ỏi

Vào những năm 1980, nhà nhân học Emanuel Vlček tới lâu đài Prague để kiểm tra hai bộ xương được cho là có liên quan mật thiết với triều đại Přemyslid. Ông không ngờ đó là khởi thủy cho một dự án nghiên cứu thu hút một nhóm nghiên cứu: nhà khảo cổ học Jan Frolík – chuyên gia về những phát hiện thời Trung cổ, nhà địa vật lý Jiří Šindelář - chuyên gia về khảo cổ học không phá hủy trong điều tra về các hầm mộ, nhà nhiếp ảnh Martin Frouz và chuyên gia pháp y về tái cấu trúc khuôn mặt Cicero André da Costa Moraes.

Dự án này bắt đầu vào năm 2015, khi họ bắt đầu tái kiểm tra các hiện vật để mở rộng các nghiên cứu này. Một trong những kết quả mà nhóm nghiên cứu này là công bố “The oldest rulers of early Medieval Bohemia and radiocarbon data” (Những người cai quản lâu đời nhất vùng Bohemia thời kỳ đầu Trung cổ và dữ liệu carbon phóng xạ) xuất bản trên tạp chí Radiocarbon vào năm 2020.

Khi được trao những hiện vật cổ xưa, với các nhà khảo cổ, việc xác định được chính xác thời gian nó thuộc về là điều cốt yếu bởi đây là cơ sở để họ phục dựng một chuỗi bối cảnh và không gian lịch sử.

Một công cụ mà các nhà khảo cổ ưa thích là carbon-14. Họ đã chọn cách này để kiểm tra tuổi của hai bộ xương và sau đó, nhờ năng lực tách chiết và phân tích DNA của các công cụ hiện đại khác, họ đã so sánh với những dữ liệu hiện có – kết quả nghiên cứu về những thành viên gia tộc Přemyslids đã được thực hiện trong những năm gần đây. Kết quả thật thú vị, đó chính là hai nhân vật quan trọng trong lịch sử Czech, Vratislav I và Spytihněv I.

Tuy nhiên đây mới chỉ là phát hiện đầu tiên của nghiên cứu. Tham vọng của các chuyên gia còn đi xa hơn bởi họ muốn có được nhiều thông tin hơn, ví dụ như mắt hai vị công tước anh em này màu gì, họ di chuyển những đâu và thậm chí là ăn gì?

Thật may là một lần nữa, những công cụ tiên tiến đã mang lại cho họ câu trả lời, dù rằng thời điểm cả hai nhân vật này tạ thế đã cách đây cả ngàn năm. “Chúng tôi không có bất cứ thông tin gì về màu tóc và màu mắt hay độ dài của tóc từ những nghiên cứu hoặc hồ sơ ghi chép trước đây”, Šindelář cho biết.

Cũng giống như việc các nhà sinh học phân tử dùng hệ gene để phát hiện ra hình dạng, màu sắc và mùi vị của các loại cây trái, các đồng nghiệp Czech của họ đã phân tích DNA và tìm ra màu mắt và tóc của hai anh em: mắt xanh và tóc hung sáng. 

Còn với sự hỗ trợ của việc phân tích các đồng vị bền của carbon (δ13C) và nitrogen (δ15N) thông qua tỉ lệ các protein động vật và dấu tích khác còn lại cho chúng ta biết, công tước Spytihněv thích ăn nhiều kê và không ăn cá như em trai mình. Trong khi đó với Vratislav, kết quả phân tích xác nhận mức protein động vật ở mức đáng kể, trong đó có tỉ lệ cá nước ngọt.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, việc Spytihněv thích ăn kê là điều lạ lùng bởi việc sử dụng thứ ngũ cốc này thường là thói quen của các nhóm người có địa vị xã hội thấp hơn nhiều. Tuy nhiên, TS. Jan Frolík cho rằng, “giả thuyết về kê là thức ăn của người nghèo là ý tưởng của chúng ta ngày nay và có thể không tương ứng với hiện trạng của thế kỷ thứ 10. Thêm vào đó, cũng cần phải tính đến vấn đề khẩu vị cá nhân hoặc có thể giải thích về sự khác biệt lớn trong dinh dưỡng của họ”.

Thông tin từ việc xác định niên đại bằng đồng vị carbon cho thấy độ tuổi của hai vị vua Czech. Spytihněv qua đời độ tuổi khoảng 40 trong khi truyền thuyết kể lại là độ tuổi 36. Em trai Vratislav cũng cùng độ tuổi anh trai khi qua đời nhưng các hồ sơ trước đây ghi lại thì ông ở tuổi 33.

Đưa các công tước “trở lại” đời thực

Hai bộ xương đã được số hóa và lưu lại để sau này các nhà khoa học có thể tiếp tục kiểm tra một cách chi tiết thông tin trong tương lai, ngay cả khi người ta đặt chúng trở lại các hầm mộ và việc khai quật trở nên không thể. Vào đầu năm nay, họ tiếp tục đi xa hơn những phát hiện đó: tái cấu trúc số hai khuôn mặt của hai công tước Spytihněv I. và Vratislav I.

Cũng như đối với các hiện vật cổ có giá trị khác, các nhà khoa học chỉ có thể áp dụng những phương pháp nghiên cứu không xâm lấn để phục dựng gương mặt hai công tước. Do đó, họ tiến hành công việc này bằng việc quét xương sọ của hai vua bằng phép quang trắc, một kỹ thuật nắm bắt được các số đo trong từng chi tiết nhỏ của vật thể định tái tạo.

Martin Frouz cho rằng đây là phương pháp hiệu quả theo nghĩa thời gian thực hiện nhanh và chính xác bởi nó chỉ “chụp” các vật thể mà không kèm theo đèn flash. Anh chụp ảnh chi tiết hộp sọ từ mọi góc độ, qua đó tạo ra một bộ dữ liệu để đưa vào mô hình 3D. Trong thực tế, nó giống như đưa vật thể quay trên một bàn xoay đặc biệt và được đồng bộ hóa với màn trập máy ảnh.

Việc hiển thị hình ảnh số hóa hoàn hảo của bất kỳ vật thể nào cũng đòi hỏi độ chính xác của quá trình quét. Nhận diện chính xác thường là vấn đề lớn ngay cả với những phát hiện các hiện vật có niên đại muộn hơn.

Như giải thích với Radio Prague của Jiří Šindelář: “Khi tạo ra một mô hình 3D, chúng tôi làm việc với độ chính xác từng điểm ảnh. Vì vậy chúng tôi có một hình ảnh hoàn toàn chính xác về mỗi xương sọ và sau đó không quá khó để thực hiện một cấu trúc số hóa từng gương mặt. Đây không phải thách thức bởi nhóm nghiên cứu này đã từng có kinh nghiệm trong việc tái tạo gương mặt của thánh Zdislava vùng Lemberk và hoàng hậu Czech, Judith của Thuringia.

Công việc của họ thoạt nhìn có vẻ giống như chuyên gia trong các bộ phim truyền hình hình sự pháp y nổi tiếng của Mỹ nhưng thực ra, đó thực sự là việc ứng dụng của một phương pháp khoa học mà người đặt nền tảng cho nó là nhà khảo cổ và nhân học Nga Mikhail Mikhaylovich Gerasimov – người đã nghiên cứu về các hộp sọ và sau đó tái cấu trúc các gương mặt của hơn 200 người, từ Homo sapiens, Neanderthals, đến người thời Trung cổ như các hoàng đế Timur (Tamerlane), Yaroslav Thông thái, Ivan Hung bạo, nhà thơ Friedrich Schiller…

Kể từ những nền tảng được thiết lập vào những năm 1970 đó, nghiên cứu về sự tương quan giữa hình dạng của xương sọ và hình dạng của khuôn mặt đã bắt đầu. Ngày nay, có vô số phương pháp với những mức hiệu quả khác nhau trong việc tạo ra hình ảnh của một cá nhân chỉ từ phần xương. Trong đó, vẽ là một phương thức đơn giản nhất.

Với những sản phẩm phần mềm xuất hiện trong những năm gần đây, phương pháp tái tạo ba chiều đang được phổ biến. Nó gợi ý cho các nhà nghiên cứu áp dụng cho việc tái tạo gương mặt của hai hoàng tử.

Lúc này, Cicero Moraes đã sử dụng kết hợp hai phương pháp tái cấu trúc khuôn mặt ba chiều, “một phương pháp giải phẫu và một phương pháp dựa trên độ dày mô mềm”, Šindelář nói. Với lợi thế của mình, phương pháp giải phẫu sử dụng thông tin rõ ràng về những gắn kết với từng sợi cơ mặt mà xương sọ đem lại còn phương pháp dựa trên độ dày mô mềm sử dụng thông tin về độ dày của mô mềm tại các vùng cụ thể đã được xác định trên xương sọ.

Đầu tiên, Moraes kiểm tra những vị trí gắn kết với cơ mặt trên xương sọ và trên cơ sở đặc tính sinh học của cơ theo tuổi tác, anh có thể hình dung ra khối lượng cơ của khuôn mặt. Lớp cơ sau đó được bao phủ với một khối lượng chất béo nằm dưới da và “khoác” thêm làn da. Về cơ bản, đây là một mẫu tái cấu trúc khuôn mặt mà các nhà nghiên cứu cần.

Do những phân tích xương không tiết lộ “thông tin kết cấu bề mặt” như sắc thái da, màu mắt, kiểu tóc…, các chuyên gia về tái cấu trúc thường phải ước đoán dựa trên hiểu biết từ các nguồn văn hóa, lịch sử. Trong trường hợp này, nhóm chuyên gia đã có được thông tin cần thiết qua DNA của cá hai công tước. Với cặp mắt xanh và mái tóc hung đỏ sáng, khuôn mặt của hai công tước đã sống động một cách lạ lùng.

Nhưng việc tái cấu trúc khuôn mặt, ngay cả khi đã đem lại những kết quả tốt, thì vẫn có thể có những nhầm lẫn. Ví dụ, xương không thể nói với các nhà khoa học về kích thước tai, các nếp nhăn trên mặt hay liệu nhân vật đó có hay cười hoặc có thói quen cau mày tư lự.

“Sự tái cấu trúc là một sự kết hợp của khoa học, lịch sử và nghệ thuật”, Kristina Killgrove, một nhà nhân học tại trường đại học West Florida, nhận xét với Live Science nhân trường hợp phục dựng gương mặt vua Richard III của Anh vào năm 2013. “Gương mặt phục dựng này có nét tương đồng rất lớn với Richard III nhưng vẫn không phải là gương mặt ‘thực’ của ông ấy theo cách chúng ta vẫn nghĩ về một bức ảnh thể hiện chân dung của một cá nhân”.

Nhóm chuyên gia liên ngành Czech-Brazil thì cho rằng, nỗ lực của họ đã đem lại độ chính xác tới gần 90%. Frolík nhấn mạnh với Radio Prague, “Chúng ta có thể khoác cho họ những trang phục nguyên bản dựa trên thông tin từ các bức họa hoặc văn bản lịch sử vì chúng có sẵn để tham khảo. Đối với kiểu tóc và râu, chúng ta cũng phỏng đoán theo các hình minh họa. Nhưng thật ra, chúng ta không thực sự biết tất cả những điều đó có thật hay không”.