Археологи осветили пещеру палеолитическими методами

С помощью серии экспериментов ученые установили основные характеристики источников света, которые могли использовать в пещерах люди эпохи верхнего палеолита. Построив модель освещенности для одной из пещер с памятниками наскального искусства, исследователи показали, что палеолитический человек, по-видимому, применял все доступные ему источники света — костры, факелы и светильники на основе животного жира. Зная их достоинства и недостатки, он выбирал оптимальный способ освещения в зависимости от обстоятельств. Об исследовании рассказывает статья в журнале PLoS One.

Глубокие части пещер, в которых отсутствует естественное освещение, были непригодны для постоянного обитания людей и никогда не служили жилищами. Однако археологические находки показывают, что палеолитические люди с древнейших времен использовали такие пещеры в ритуальных целях. На самых ранних этапах зарождения духовной культуры в пещерах, по-видимому, устраивали примитивные захоронения, например такие, как в Сима де лос Уэсос (Испания), где найдено множество останков людей вида Homo heidelbergensis, датируемых временем около 430 тысяч лет назад. Однако первые достоверные данные о преднамеренном посещении человеком происходят из пещеры Брюникель на юге Франции. В глубине ее около 176,5 тысячи лет назад неандертальцы сложили из обломков сталагмитов кольцеобразные сооружения ритуального характера. В пещере обнаружены следы огня, топливом для которого служили кости животных.

Систематическое использование глубоких пещер в культовых целях связано с деятельностью сапиенсов в верхнем палеолите. И самые яркие памятники присутствия людей в глубине пещерного пространства, куда не попадает естественный солнечный свет, не могли появиться без достаточно эффективного освещения. Это многочисленные образцы наскальной графики и живописи. От эпохи верхнего палеолита археологам известны следы, оставленные осветительными приспособлениями трех типов: кострами, факелами и жирниками (светильниками, в которых горел пропитанный животным жиром фитиль).

Анализ остатков кострищ в верхнепалеолитических пещерах показывает, что в качестве топлива люди использовали как древесину, так и кость. Следы факелов фиксируются в виде копоти на стенах и потолках, а также разбросанных фрагментов древесного угля. В ряде случаев археологи находили (1, 2) и остатки самих факелов, изготовленных из сосновых или можжевеловых ветвей. Есть и находки жировых светильников — камни с углублениями или фрагменты раковин, на которых присутствуют следы копоти и жира и обугленные остатки фитилей. Эти источники характеризуются разной силой света, и каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Эти особенности верхнепалеолитический человек мог использовать при посещении пещер.

Испанские исследователи под руководством Марии Анхелес Медина-Алькайде (Maria Ángeles Medina-Alcaide) из Университета Кордовы провели серию опытов с источниками света всех трех типов. Для экспериментов они выбрали карстовую пещеру Исунца I в Баскских горах на севере Испании. Все осветительные приспособления были созданы путем реконструкции на основе археологических находок. Ученые измерили продолжительность горения, силу света, температуру пламени, дальность действия источника и величину освещенности, а также учли степень задымления, возникающего при том или ином способе.

Исследователи изготовили пять факелов из веток можжевельника и березовой коры, связанных плющом, с добавлением сосновой смолы и костного мозга оленя. Время горения их составило от 21 до 61 минуты, и все они довольно сильно дымили и давали неровное пламя. Однако, для того чтобы добиться более интенсивного горения, достаточно было помахать факелом. Самым эффективным оказался факел длиной 55 сантиметров и толщиной 11 сантиметров из тщательно высушенных ветвей без добавления смолы. Он горел дольше других при среднем радиусе освещения 2,47 метра. Максимальная температура горения этого факела достигала 633 градусов, а сила света — 10,48 канделы. Средняя освещенность на расстоянии 40 сантиметров составила 21,94 люкса.

В опытах были изучены и свойства двух светильников на животном жиру, для заполнения которых ученые использовали по 23 грамма бычьего костного мозга. Фитилями для них служили высушенные и расщепленные можжевеловые ветви. Жирники горели при температуре около 176 градусов и давали слабый (в среднем 0,59 канделы) свет в радиусе 1,57 метра. В 40 сантиметрах от пламени средняя освещенность составляла 3,71 люкса. Несмотря на слабость, эти светильники обладают важными достоинствами: они горят долго (более часа) и практически не дымят.

Экспериментальный костер размером 23 сантиметра, сложенный из веток дуба и можжевельника с добавлением бересты, горел при температуре около 587 градусов и дал неровное пламя со средним радиусом освещения 3,3 метра и максимальным — до 4,5 метра. Однако на расстоянии свыше двух метров значения освещенности оказались близки к нулю. Средняя сила света, производимого костром, составила около трех кандел, а освещенность в 40 сантиметрах — 19,2 люкса. Из-за недостатка вентиляции задымление в том участке пещеры, где был разложен костер, оказалось очень сильным, и через 30 минут исследователи прекратили опыт. Это показывает, насколько важно было правильно выбрать хорошо вентилируемый участок пещеры для размещения костра.

Опираясь на эти результаты, Медина-Алькайде и ее коллеги промоделировали варианты освещения расположенной в том же районе пещеры Ачурра. В ней обнаружены изображения животных — бизонов, лошадей, оленей, — относящиеся к позднепалеолитической мадленской культуре, которая была распространена в Западной и Центральной Европе 17000–12000 лет назад. Под гравированными наскальными рисунками на массивном каменном выступе высотой 2,5 метра есть следы трех кострищ, в различных местах Ачурры найдены частицы древесного угля, а каменный светильник из этой пещеры послужил моделью для экспериментальных жирников.

Моделирование показало, что изображения на стене было практически невозможно разглядеть, если любой источник освещения находился ниже скального уступа, — даже с учетом отражения света от стен подземной галереи. Расположение кострищ на уступе оказалось неслучайным: горевшие там костры не просто позволяли увидеть рисунки, но делали доступной для обозрения всю поверхность декорированной стены. Рассыпанные фрагменты угля, очевидно, остались после передвижения с факелами. Чтобы добраться до этого участка пещеры, требуется около 40 минут, и исследователи полагают, что двух можжевеловых факелов было достаточно для обеспечения пути туда и обратно. Однако вполне вероятно, что, отправляясь в пещеру, люди брали запасные жирники и факелы. Для чего в Ачурре служили жировые светильники, пока неясно. Возможно, ими пользовались при создании изображений или дополняли освещение, создаваемое кострами.

Результаты эксперимента позволяют также представить, как выглядели наскальные картины для посетителей пещеры. При любом из исследованных источников света активизируется так называемое мезопическое, или сумеречное, зрение. Оно в меньшей степени, чем дневное, связано с цветовой чувствительностью и в большей мере — с восприятием контраста между освещенными и неосвещенными областями. При этом отчетливее воспринимаются лучи длинноволновых участков спектра — желтые, оранжевые и красные, — излучаемые пламенем костра, факела или светильника. В Ачурре гравированные изображения окрашены в черный цвет, но в других пещерах для росписи нередко использовались пигменты охристых оттенков, которые выглядели в таких условиях освещения более насыщенными. По мнению ученых, особенности сумеречного зрения, связанные с избирательностью цветового восприятия и повышенной чувствительностью к игре света и тени, играли большую роль в ритуалах внутри пространства пещер.

Анализ, проведенный испанскими учеными, показывает, что люди в эпоху верхнего палеолита могли целенаправленно применять источники освещения с разными характеристиками, знали о свойствах доступных горючих материалов и использовали морфологию пещер для достижения оптимального результата. Они умели изготавливать достаточно сложные осветительные приспособления, которые позволяли проникать далеко вглубь пещер и находиться там в течение долгого времени. Авторы статьи планируют в дальнейшем провести исследования на большем количестве материала и распространить моделирование на пещеры с разным профилем и расположением рисунков.

Ранее археологи рассказали о древнейшем наскальном изображении животного, найденном в пещере на индонезийском острове Сулавеси, объяснили, почему изменения климата влекут за собой разрушение этого ценнейшего памятника, а также сообщили о находке первого свидетельства охоты палеолитического человека на малого пещерного медведя.