Фотолюминесценция рассказала историю выплавки древнейшего амулета

Археологические раскопки в Мергархе
Thoury, M. et al. / Nature Communications, 2016
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.
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