Древняя металлургия: секреты формовочного литья
Археологи и металлурги нашли внутри одного из амулетов бронзового века, найденного в Пакистане, первые однозначные следы того, что человечество освоило секрет формовочного литья уже шесть тысяч лет назад, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Человечество впервые встретилось с металлами и осознало их полезные свойства достаточно давно, еще в эпоху первичной колонизации мира за пределами Африки, около 40 тысяч лет назад. Однако умение использовать металлы для изготовления орудий труда и секреты их выплавки появились гораздо позже, во время так называемого халколита, медно-каменного века, начавшегося примерно 7-5 тысяч лет назад.
Как рассказывает Маттью Тури (Mathieu Thoury) из университета Версаля в Жиф-сюр-Иветте (Франция), первые орудия труда и украшения, изготовленные человеком, были достаточно примитивными и "штучными" вещами, больше похожими на каменные орудия труда, чем на современные или средневековые мечи, косы, плуги или пряжки для ремней. Поэтому большинство ученых считало, что "продвинутые" металлургические приемы, такие как формовочное литье, появились гораздо позже.
Тури и его коллеги выяснили, что на самом деле это было не совсем так, изучая один из самых древних образцов металлургического искусства на Земле – медный амулет, найденный в Пакистане, на стоянке Мергарх в Белуджистане в 1974 году. Это поселение является древнейшим следом цивилизованного общества и сельского хозяйства на Индостане, и его жители считаются прародителями знаменитой и загадочной Хараппской цивилизации.
Ученых давно интересовало, как были изготовлены подобные амулеты-бляшки, очень похожие друг на друга по форме и размерам и обладающие необычно высоким качеством для своего исторического периода. Французские археологи попытались найти ответ на этот вопрос, подключив к анализу этих артефактов физиков и используя методы, применяющиеся сегодня при анализе белков или углеродных нанотрубок.
Как объясняют ученые, облучение любого материала при помощи мощных пучков лазера приводит к тому, что его атомы поглощают часть энергии излучения и затем постепенно переизлучают ее на других длинах волн. Частота этих волн и то, когда они появляются, зависит от структуры и состава молекул, поглотивших свет, что позволяет очень точно определять состав "обстреливаемого" лазером вещества по спектру этого повторного излучения.
Используя эту методику, ученые обнаружили, что колесообразные бляшки из Мергарха содержали в себе необычные "паутинообразные" отложения оксида меди внутри "спиц" и "обода" этого медного колеса, распределенные по всей поверхности этого артефакта. Подобные соединения, как объясняют физики, являются следами контакта меди с органикой, и, по словам археологов, указывают на необычную для того времени методику изготовления этого амулета.
Как считают Тури и его коллеги, данный артефакт был изготовлен при помощи революционной для того времени методики так называемого "литья по выплавляемым моделям", древнейшей методики формовочного литья на Земле. Его главным плюсом является то, что оно позволяет изготовлять очень сложные трехмерные конструкции, представляющие собой единый кусок металла, что невозможно реализовать при помощи заливания открытых форм из камня и глины.
Ключевую роль в этом процессе играл воск, из которого древние металлурги лепили модель украшения. Затем они покрывали ее глиной и обожигали получившуюся конструкцию в печи. Весь воск вытекал, а глина спекалась, что превращало ее в своеобразную форму, которую затем древние жители Мергарха использовали для изготовления амулета, заливая ее чистой медью (что тоже было большой инновацией).
Учитывая возраст артефактов из Мергарха, данные бляшки на сегодняшний день являются самым древним примером формовочного литья на Земле. Таким образом, можно говорить, что Пакистан является родиной "продвинутой" металлургии. Как полагают ученые, в дальнейшем традиции и металлургические секреты Мергарха распространились по всему Ближнему Востоку, дав жизнь целой культуре изготовления необычайно красивых восточных металлических украшений с чрезвычайно сложной формой.