Фотолюминесценция рассказала историю выплавки древнейшего амулета

Французские ученые выяснили с помощью фотолюминесцентной спектроскопии выяснили, как был сделан древнейший из известных на сегодняшний день амулет, полученный плавлением. Артефакт был найден в неолитическом поселении на западе Пакистана, его возраст составляет около 6000 лет. Судя по данным анализа, он был выплавлен «одним куском», без последующего сплавления деталей. Интересно и то, что он был сделан из чистой меди, а не из сплава. Исследование опубликовано в Nature Communications.

Древнейший выплавленный людьми артефакт был найден в 1980 году в неолитическом поселении Мергарх. Это было небольшое сельскохозяйственное поселение, которое люди населяли примерно с 6500 до 2500 года до нашей эры. Здесь были найдены одни из древнейших в Южной Азии доказательств разведения пшеницы, ячменя и полбы и выращивания домашних животных: коров, овец и коз.

Амулет представляет из себя колесо диаметром около двух сантиметров. По мнению ученых, он был сделан методом литья по восковой модели. Сначала из легкоплавкого материала, например пчелиного воска, создавалась точная модель изделия, которое надо было выплавить. Затем она покрывалась глиной, которую нагревали, так чтобы воск расплавился и вытек, и обжигали. Получалась форма для литья, в нее заливали расплавленный металл  и ждали, пока он застынет. Потом литейную форму разбивали и получали готовый предмет.

Авторы новой работы решили исследовать состав амулета и выяснить способ, с помощью которого он был сделан. Ранее исследователи считали, что такой артефакт можно было получить только с помощью литья по восковой модели. Выплавить артефакт сложной формы (колесо со спицами) с помощью разборной формы было невозможно. Однако доказательств своей догадки ученые представить не могли. За тысячелетия металл корродировал до оксида одновалентной меди (Cu₂O) и было невозможно определить, как происходил процесс выплавки. Ученые исследовали артефакт с помощью фотолюминесцентной спектроскопии (метода, в помощью которого можно было изучить его микроструктуру), а также сканирующей электронной микроскопии.

Изучение вещества показало, что микроструктура оксида меди не нарушена. Это свидетельствует о том, что амулет был выплавлен «одним куском», а не спаян из нескольких деталей. То есть древние металлурги для изготовления артефакта использовали литье по восковой модели. Также, в отличие от большинства древних предметов, изготовленных из сплава меди с оловом, свинцом или мышьяком, амулет был изготовлен из чистой меди. В составе вещества исследователи обнаружили только продукты окисления меди — оксид и небольшие количества гидрооксида, а также следовые количества железа, серебра, золота и ртути.

По мнению ученых, древние люди, по-видимому, выбрали для выплавки амулета чистую медь за ее высокую ценность и качество. Но медь плавится при достаточно высокой температуре (1085 градусов Цельсия) и обладает не очень хорошей текучестью. Позднее, в III-IV тысячелетиях до нашей эры, металлурги Мергарха стали при выплавке добавлять в медь свинец, что повышало текучесть сплава и понижало температуру его плавления. Позднее, сплав меди со свинцом и метод литья по выплавляемым моделям были заимствованы древними жителями Ближнего Востока. В начале II тысячелетия до нашей эры в Южной Азии начинают широко использовать оловянную бронзу — сплав меди с оловом.

Екатерина Русакова