How to stop time: shedding light on spontaneous mummification while developing a method for postmortem interval estimation on mummified bodies

Abstract

According to the Decree-Law No. 411 of 30 December 1998, a deceased individual can either be cremated or buried in a Portuguese public cemetery. Although it is common practice to inhume an individual in a temporary soil grave, some would rather lay to rest in temporary aerobic consumption modules or perpetual family burial plots. In either case, it is legally prohibited to open any type of burial place without a warrant within three years after the inhumation. After that time, exhumations can take place so burials can be reused. If a body is not completely decomposed, inhumation must continue for successive periods of two years until complete decomposition is achieved. If the body is completely skeletonised, bones can either be cremated or relocated to an ossuary/family plot according to the relatives wishes. Certainly, more time can pass between the inhumation and the exhumation of the remains if cemeteries have space for new burials and the relatives of the deceased choose not to open the entombment right after the three years of inhumation. Yet, several Portuguese cemeteries have been struggling with the lack of burial space over the last two decades mainly due to a slow cadaveric decay.After death, a complex but sequential process of transformations occurs to the human body. However, decomposition may stop and the cadaver may stay preserved through a process known as spontaneous or natural mummification. Understanding the lifestyle, nutrition, paleopathologies, and funeral practices of ancient societies has been the main goal of the scientific study of mummies. Yet, when it comes to forensic contexts, studying mummification aims to overcome legal implications such as estimating for how long the individual has been dead. Though some authors state the environment has a major influence on spontaneous mummification, this taphonomic process is not fully understood within the scientific community. This topic has not been a major focus mainly due to the difficulty of performing scientific investigations with the human species (Homo sapiens sapiens).Despite the difficulties caused to the relatives of the deceased, the cemeteries, and their respective city halls, this has become the perfect scenario to study natural mummies in Portugal. That being said, the present doctoral research comprises three main goals: i) to understand the reasons behind spontaneous human mummification; ii) to develop a new method for time-since-death estimation in mummies; and iii) to help tackle the lack of burial space in Portuguese cemeteries. As such, protocols were established with the city halls of Braga, Faro, Figueira da Foz, Mértola, and Porto to assist exhumations on behalf of the municipalities and with the authorisation of the relatives. A total of 117 grave openings took place between March 2021 and February 2022. Depending on the type of burial and the state of decomposition of the remains, samples of hair (n = 53), nails (n = 19), and soil (n = 217) were collected for further analysis.Soil samples were analysed for their bulk density, colour, electrical conductivity, moisture content, organic matter content, pH, and texture. Statistically significant differences were only found between the graves of skeletonised and preserved bodies for moisture above the coffin (p = 0.035), electrical conductivity in the topsoil (p = 0.014), and the level of degradation of the upper coffin board (p = 0.016). Considering the results achieved, soil appears to have a more limited impact on human decomposition in Portuguese grave sites than previously reported.Elemental analysis was also conducted with twenty-eight chemical elements being considered. Statistically significant differences (p < 0.05) were found between the soil of graves of skeletonised and preserved individuals except for Be in the topsoil (p = 0.07). In hard tissue samples, statistically significant differences were also found (p < 0.05) for all chemical elements, except for Sr, Hg, and Cr (in head hair samples) and for Ba, Mn, As, Sr, Pb, and Cr (in fingernails samples). Considering these results, there is a possibility that the presence and content of certain elements might have halted decay leading to a body’s preservation. However, the wide postmortem interval (PMI) range would be sufficient for changes in the burial conditions that could restart the disintegration of soft tissues resulting in completely skeletonised individuals.A preliminary study on hair degradation was also conducted and a correlation was found between PMI and the oxidation of cysteic acid in hair fibres. Among the three degradation indices considered, one appears to have potential for PMI estimation independently of the burial conditions. However, this research needs improvement with the use of a larger dataset, a wider PMI range, and a greater variety of depositional environments.

Segundo o Decreto-lei nº 411 de 30 de dezembro de 1998, um cadáver pode ser cremado ou sepultado num cemitério público português. Apesar de ser mais comum o enterramento em sepulturas temporárias no solo, há quem opte por ser inumado em módulos temporários de consumpção aeróbia ou em sepulturas perpétuas. Em qualquer situação, é proibido proceder à abertura da sepultura sem mandado judicial antes de terminado o período mínimo de inumação de três anos. Posteriormente, podem ocorrer exumações para que as sepulturas sejam reutilizadas. Se o corpo não estiver esqueletizado, a inumação deve continuar por períodos sucessivos de dois anos até à esqueletização completa. Se o corpo estiver esqueletizado, os ossos podem ser cremados ou transladados para um ossário/jazigo familiar. Evidentemente, um período de tempo mais longo pode ocorrer entre a inumação e a exumação de um indivíduo se os cemitérios dispuserem de espaço para novos enterramentos e os familiares não pretenderem proceder à abertura da sepultura ao fim dos três anos legais. Contudo, durante as últimas décadas, vários cemitérios têm vindo a debater-se com falta de espaço de enterramento devido, sobretudo, a uma decomposição lenta.Após a morte, um sequencial e complexo processo de transformações ocorre no cadáver. Todavia, a decomposição pode ser interrompida e o corpo pode permanecer preservado através de mumificação natural ou espontânea. Compreender os estilos de vida, a dieta, as paleopatologias e as práticas funerárias de civilizações ancestrais tem sido o principal propósito do estudo científico de múmias. Porém, em contextos forenses, estudar a mumificação prende-se com as subjacentes implicações legais. Apesar de alguns autores descreverem as condições ambientais como a principal causa da mumificação natural, este processo tafonómico requer um melhor entendimento por parte da comunidade científica. Este não tem sido um foco de estudo devido, sobretudo, às barreiras éticas e legais que existem na realização de estudos com a espécie humana (Homo sapiens sapiens). Apesar das dificuldades causadas aos familiares dos falecidos, aos cemitérios e às respetivas câmaras municipais, este é o cenário perfeito para estudar múmias naturais em Portugal. Assim, a presente investigação tem três objetivos principais: i) perceber as causas da mumificação espontânea; ii) desenvolver um novo método para a estimativa do tempo decorrido desde a morte em múmias; e iii) auxiliar na gestão cemiterial. Deste modo, protocolos foram estabelecidos com as câmaras municipais de Braga, Faro, Figueira da Foz, Mértola e Porto de forma a assistir a exumações feitas pelos municípios e com a autorização dos familiares. Um total de 117 aberturas de sepulturas ocorreram entre março de 2021 e fevereiro de 2022. Dependendo do tipo de enterramento e do estado de decomposição cadavérica, amostras de cabelo (n = 53), unhas (n = 19) e solo (n = 217) foram colhidas e analisadas. As amostras de solo foram analisadas segundo a sua condutividade elétrica, cor, densidade relativa, pH, teor de humidade, teor de matéria orgânica, e textura. Diferenças estatisticamente significativas foram encontradas entre o solo de sepulturas de cadáveres preservados e corpos esqueletizados no que diz respeito ao teor de humidade acima do caixão (p = 0,035), à condutividade elétrica à superfície das sepulturas (p = 0,014), e ao nível de degradação da tampa do caixão (p = 0,016). Contrariamente à literatura, estes resultados indicam que o solo poderá ter um impacto mais limitado na decomposição do que até então considerado, pelo menos no contexto português.Relativamente à composição elementar das amostras, 28 elementos químicos foram considerados. Diferenças foram encontradas (p < 0,05) entre o solo de sepulturas de corpos esqueletizados e preservados excepto no que diz respeito à concentração de Be à superfície (p = 0,07). Nos tecidos duros, diferenças foram encontradas (p < 0,05) em todos os elementos químicos excepto para o Sr, Hg e Cr (em amostras de cabelo) e para o Ba, Mn, As, Sr, Pb e Cr (em amostras de unhas). Os resultados obtidos parecem indicar que a presença e concentração de alguns elementos químicos podem, de facto, influenciar a taxa de decomposição e conduzir à preservação dos cadáveres. Contudo, num extenso intervalo postmortem (PMI) podem ocorrer alterações nas condições de enterramento, conduzindo ao recomeço da decomposição e consequente esqueletização cadavérica. Um estudo preliminar com foco na degradação de amostras de cabelo também foi realizado, tendo sido encontrada uma possível correlação entre a oxidação do ácido cisteico e o PMI. Apesar de terem sido considerados três índices de degradação, apenas um aparenta possuir potencial para estimar o PMI de indivíduos independentemente das condições de enterramento. Apesar de esta linha de investigação parecer promissora, são necessários mais estudos com recurso a uma amostra maior, e uma maior variabilidade de PMI e tipos de enterramento.