Сохранность оружия терракотовой армии объяснили оловом в сплаве и особенностями почвы

Прекрасную сохранность бронзового оружия воинов терракотовой армии, которая была погребена более двух тысяч лет, объяснили высоким содержанием олова в бронзе, говорится в Scientific Reports. Свою роль также сыграли особенности почвы: она оказалась слабощелочной, с плохой аэрацией и небольшим количеством органических веществ, которые способствуют коррозии.

Терракотовая армия была создана для мавзолея первого императора Китая Цинь Шихуанди. Он закончил междуусобную войну, длившуюся 250 лет, и объединил под своей властью семь государств внутреннего Китая. Вместе с императором было похоронено около восьми тысяч статуй пехотинцев, всадников и боевых колесниц. Статуи воинов были сделаны в полный рост с полным вооружением. Вместе с терракотовыми фигурами археологи нашли, в том числе, бронзовые мечи, копья, более 40 тысяч бронзовых наконечников стрел, обычно в пучках по сто штук, которые, по-видимому, лежали в деревянных колчанах. Деревянные части вооружения практически полностью разложились, а металлические по большей части сохранились очень хорошо — их поверхность осталась блестящей и практически нетронутой. Оружие древние мастера сделали из бронзы (сплав меди и 5–25 процентами олова).

После того, как исследователи нашли оружие терракотовых воинов, они не переставали гадать, каким образом в течение двух тысяч лет удалось сохранить металл в прекрасном состоянии. Они предположили, что древние оружейники использовали какое-то антикоррозийное покрытие. На некоторых бронзовых деталях оружия ученые нашли следы оксида хрома и предположили, что древние китайцы умели делать конверсионное хроматное покрытие, защищавшее сплав от ржавчины. По другой версии, соединения хрома были просто загрязнениями в почве, а защиту металла от коррозии обеспечил обогащенный оловом слой у его поверхности. Но это исследование проводилось на малом числе образцов и ученым не удалось убедительно доказать наличие соединений хрома в окружавшей терракотовую армию почве.

Китайские и британские ученые под руководством Маркоса Мартинон-Торреса (Marcos Martinon-Torres) из Кембриджского университета решили выяснить, как часто соединения хрома встречаются на поверхности оружия, есть ли корреляция между их присутствием и сохранностью металла, откуда взялись соединения хрома и наносили ли их сознательно, или же это были загрязнения. В качестве образцов авторы использовали наконечники и хвостовики стрел, лезвия и рукояти мечей, части спусковых механизмов арбалетов — всего 464 предмета. Их они анализировали с помощью рентгенофлуоресцентной спектроскопии, рамановской спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии.

Ученые обнаружили соединения хрома только на 37 образцах (8 процентов), причем в основном на рукоятках и спусковых крючках арбалетов, а не на лезвии мечей или наконечниках стрел. При этом никакой корреляции между их присутствием и сохранностью оружия не было. Авторы не нашли соединений хрома ни в почве, ни в разноцветных пигментах, которыми покрывали части статуй и фрагменты внутреннего убранства мавзолея. Зато следы хрома обнаружились в лаке, которым покрывали поверхности, перед тем как нанести на них пигменты. Авторы предположили, что лак наносили не только на терракоту, но и на деревянные части оружия, чтобы предохранить их от разложения. В этом случае лак попадал и на металлические части оружия, которые находились рядом с деревянными поверхностями.

Хорошую сохранность бронзовых частей вооружения авторы объяснили присутствием в сплаве олова и особенностями местной почвы. Как показали другие исследования, в бронзах с высоким содержанием олова на поверхности образуется обогащенный оловом слой, который препятствует коррозии. Сохранить металл в хорошем состоянии помогла и почва, в которой лежало оружие. Исследователи замеряли водородный показатель почвы в раскопах, где нашли терракотовую армию, и убедились, что почвы слабощелочные (рН= 8.1-8.5). В них металлы сохраняются гораздо лучше, чем в кислых почвах. Кроме того, сыграли роль плохая аэрация почвы, мелкие частицы, из которых были сложены осадочные породы и небольшое количество органических веществ, которые ускоряют коррозию.

«Высокое содержание олова в бронзе, технология закалки и особый характер местной почвы могут объяснить замечательную сохранность оружия. Но возможно, что династия Цинь разработала таинственный технологический процесс и это заслуживает дальнейшего изучения», — говорит соавтор исследования Сючжэнь Ли из Института археологии Университетского колледжа Лондона.

Ранее исследователи выяснили подробности создания терракотовой армии. Глиняную смесь, из которой изготавливали фигуры, делали централизованно неподалеку от усыпальницы, а потом распределяли между отдельными мастерскими.