Археологи получили новый инструмент, который наконец-то позволит им точно датировать керамические находки. Поможет определению химическая любовь воды и глины.
Новый метод, очень простой по своей физической природе, возможно, станет таким же значимым для археологов, как радиоуглеродный анализ, позволяющий определить возраст органических материалов – костей или древесины. До сих пор химики и физики не смогли предложить бесспорного метода определения возраста керамических находок. Так что археологи вынуждены оценивать возраст таких изделий либо по их форме, толщине стенок, рисунку и другим морфологическим характеристикам, либо по возрасту сопутствующего слоя, либо по органическим остаткам, которые иногда удается обнаружить внутри сосудов. Однако все эти методы очень приблизительны, требуют опыта и отточенных навыков.
Водолюбивая глина
Химический процесс, который положен в основу метода, известен давно. Комплексные оксиды алюминия и кремния (алюмосиликаты) – основные компоненты глины. Они склонны химически связываться с водой. Керамика, извлеченная из обжиговой печи, немедленно начинает взаимодействовать с влагой из воздуха. За годы своего существования материал прибавляет в весе, и именно эта прибавка и характеризует его возраст.
«Реакция поддерживается при очень небольшом количестве воды – влаги в атмосфере вполне достаточно. Неважно, есть ли в горшке молоко, вино, вода или он вовсе пуст – реакция будет продолжаться с одной и той же скоростью и протекать по одному и тому же закону. В том случае, если посуда пропитана влагой, необходимая для реакции вода все равно находится в порах», -- рассказала Мойра Уилсон корреспонденту Infox.ru.
Еще в 2003 году манчестерско-эдинбургская команда вывела математическую формулу, которая описывает, как со временем меняется скорость реакции между глиноземом и водой. Применение этого закона позволило расшифровать показания «внутренних часов» керамических изделий.
Поэтапное рассекречивание
Анализ керамики осуществляется в несколько этапов. Образец посуды или строительной керамики, возрастом которого заинтересовались археологи, сначала сушат при невысокой температуре около 200°С, чтобы удалить впитанную, не связанную химически влагу. Затем керамика взвешивается и снова обжигается, но уже при температуре выше 500°С – только так из глины можно удалить всю связанную воду. Снова взвешивание. Разница между первой и второй массой дает массу воды, которая связалась с керамикой.
На следующем этапе на точных весах замеряется начальная скорость, с которой керамика реагирует с влагой из воздуха. А затем по формуле рассчитывается, сколько времени потребовалось изделию, чтобы набрать ту массу воды, что определили в первой стадии.
Хотя на набор веса могут влиять и температура, при которой хранилась керамика, и относительная влажность воздуха, первые исследования показали, что метод имеет очень высокую точность. Ученые протестировали свою методику на находках, которые им предоставил Лондонский музей. Возраст керамических изделий римского периода, средневекового периода и нового времени определен с исключительной точностью.
Возрастные ограничения
По словам авторов работы, новую методику пока можно использовать для датирования керамики, которой не больше двух тысяч лет. Однако они считают, что в потенциале их способ поможет оценить возраст объектов, которым до 10 тысяч лет.
Мойра Уилсон считает, что предложенная ими методика поможет и при определении подлинности археологических находок и керамических предметов старины. В будущем ее команда планирует расширить этот метод, чтобы иметь возможность определения возраста фаянсовых и фарфоровых изделий.
Статья с подробным описанием работы ученых в ближайшее время появится в журнале Proceedings of the Royal Society A.
