Ворсинки ковра из алтайского кургана железного века рассказали о технологии стойкого окрашивания

Метод микрорентгенофлуоресцентного анализа помог ученым выяснить, как древние мастера ковроткачества добивались стойкости красок. Исследование ворсинок Пазырыкского ковра — древнейшего известного образца ворсовых ковров — показало, что уже в I тысячелетии до нашей эры при окрашивании шерсти применялась технология ферментации, обеспечивающая проникновение пигмента внутрь волокон шерсти. О результатах анализа сообщает статья в Scientific Reports.

Пазырыкская археологическая культура существовала на Алтае в эпоху железного века, в VI–III веках до нашей эры. Памятники этой кочевой скотоводческой культуры обнаруживают при раскопках погребений курганного типа, сооружавшихся для представителей племенной знати. Пазырыкцы насыпали курганы над заглубленными в грунт лиственничными склепами, устроенными в виде срубов. Проникавшая внутрь влага замерзала, и за столетия в камерах скопился лед, законсервировавший их содержимое. Благодаря этому в усыпальницах хорошо сохранились тела покойных и предметы погребальной утвари из органического материала, в том числе текстиль.

Шерстяной узелковый ковер размером 2,00×1,85 метра со сложным полихромным орнаментом был найден в 1949 году экспедицией Института археологии АН СССР под руководством Сергея Руденко во время раскопок пятого кургана из комплекса погребений в восточно-алтайском урочище Пазырык. Для его изготовления древние ковроделы использовали пряжу из из овечьего пуха с небольшой примесью ости и переходного волоса. Тонина (размер поперечного сечения) волокон ворсовой пряжи составляет от 12 до 55 микрометров. Ворс образован рядами симметричных двойных (так называемых тюркских) узлов, навязанных с высокой плотностью: на одном квадратном дециметре ковра их количество достигает 3600, а весь ковер, согласно подсчетам, содержал около 1250000 узлов. Ворс подстрижен до высоты двух миллиметров.

Центральное поле ковра заполнено орнаментом из схематизированных цветочных мотивов, заключенных в квадратные рамки, а на окаймляющих центр бордюрах изображены грифоны, всадники и лани. О происхождении и датировке ковра у ученых нет единого мнения (1, 2): существуют версии о том, что он был изготовлен в Мидии в конце VI века до нашей эры, в Ахеменидском Иране, в Средней Азии либо в одной из северо-западных сатрапий в V или IV веке до нашей эры. Некоторые исследователи не исключают и возможности того, что ковер изготовили сами пазырыкцы, скопировав переднеазиатский образец.

В цветовой гамме ковра преобладает темно-красный; присутствуют также желтый, синий, светло-голубой и беловато-кремовый оттенки. Исследования ворса показали, что для окраски волокон древние мастера использовали как растительные красители — крапп, получаемый из марены (Rubia tinctórum), и индиго, так и пигменты животного происхождения — кармин и кермес, добываемые из кошенильных червецов, и даже редкий и дорогой пурпур. Применение этих красителей требовало от мастеров добавления протрав — соединений, вступающих в химическую связь и волокном, и с пигментом и обеспечивающих тем самым фиксацию окраски. В качестве протрав служат гидраты солей металлов, такие как квасцы, медный, цинковый или железный купорос. Анализ волокон ворса Пазырыкского ковра выявил присутствие металлов, среди которых преобладает алюминий. Это позволило ученым предположить, что для протравливания шерсти могли использоваться алюмокалиевые квасцы KAl(SO₄)₂•12H₂O.

Однако при крашении пряжи мастера не добились бы присущей Пазырыкскому ковру стойкости пигмента, не обеспечив его проникновения внутрь волокна, в слой кортекса под защитными чешуйками волосяной кутикулы. Промежутки между чешуйками заполняет жировой секрет, и лишь после его удаления кортекс становится доступным для воздействия протравы. В противном случае окраска будет быстро утрачена. Известно, что в позднейшие эпохи для увеличения проницаемости кутикулы использовалась ферментация шерсти молочной плесенью Geotrichum candidum, разлагающей липиды приблизительно за три недели. Образующиеся пустоты между чешуйками кутикулы можно обнаружить с помощью растрового электронного микроскопа, а потемнение кортекса — с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Но определить следы ферментации по форме слоев кутикулы на древних волокнах методами электронной микроскопии не удается, так как шерстинки сильно повреждены истиранием.

Группа ученых из Германии, России и Швейцарии во главе с Андреасом Шпетом (Andreas Späth) из Университета имени Фридриха — Александра в Эрлангене и Нюрнберге применила для исследования волокон Пазырыкского ковра микрорентгенофлуоресцентный анализ (микро-РФА). Этот метод дает возможность установить элементный состав образцов малого объема по спектру характеристического рентгеновского излучения, которое инициируется облучением рентгеновскими лучами. Атомы каждого элемента испускают фотоны строго определенной частоты, и характеристический спектр образца имеет вид набора пиков, по положению которых можно определить его состав. Исследователи искали в волокнах следы присутствия алюминия, которые указывали бы на применение ферментации.

В качестве контрольных образцов ученые приготовили волокна натуральной необработанной овечьей шерсти, и волокна, ферментированные в суспензии Geotrichum candidum. Образцы обоих типов были окрашены темно-красным пигментом корня марены с добавлением протравы из алюмокалиевых квасцов. Исследовалась также натуральная неокрашенная шерсть. Кроме того, для сравнения ученые взяли шерстинки ворса анатолийского ковра XVIII века из Коньи, на которых проведенный ранее анализ выявил признаки ферментации. Метод микро-РФА был применен к тонким (около 200 нанометров) поперечным срезам волокон всех пяти типов.

Результаты анализа показали глубокое проникновение алюминия в кортекс недавно ферментированной шерсти, в то время как на необработанном современном образце следы протравы присутствуют только во внешней части кутикулы. На неокрашенном натуральном волокне обнаружились лишь незначительные загрязнения поверхности. Ворсинки Пазырыкского ковра и ковра из Коньи оказались похожи: атомы алюминия проникли внутрь них и распределились с градиентом от внешнего слоя к сердцевине волокна. Сигнал из анатолийских образцов более интенсивный, что может объясняться как выщелачиванием шерсти из Пазырыка, так и различием начальных концентраций красящих растворов. Тем не менее, анализ выявил различие между шерстинками древнего ковра и не подвергавшимися ферментации современными окрашенными волокнами, внутри которых следы протравы отсутствуют.

Авторы исследования убеждены, что полученные результаты позволяют отодвинуть применение технологии ферментации шерсти перед окраской в середину I тысячелетия до нашей эры — более чем на 2000 лет от времени, когда она использовалась при изготовлении ковров в турецкой Анатолии. Этот способ обработки сырья позволил мастерам-красильщикам древности добиться высокой стойкости цветов, которая наряду с климатическими условиями обеспечила сохранность орнамента Пазырыкского ковра.

Ранее археологи выяснили, что уже около 3000 лет назад, в эпоху царя Соломона, жители израильской долины Тимна использовали пурпур для окрашивания текстиля. Также ученые рассказали о том, какие соединения входили в состав древнеегипетских чернил.