Рядовой зритель часто воспринимает произведения искусства, которые видит в музеях, как должное. Зачастую, рассматривая картину в ее нынешнем виде, он предполагает, что она всегда выглядела такой, какой ее задумал художник. Однако произведения искусства, как и все предметы прошлого, находятся во власти времени — свет, влага, пыль и другие внешние факторы приводят к их необратимому повреждению.
И хотя большинство современных музеев уже обустроены так, чтобы защитить артефакты, прискорбная проблема заключается в том, что ущерб уже нанесен. Столетия хранения в неидеальных условиях серьезно повредили некоторые из наиболее важных произведений искусства в мире.
Но есть и хорошие новости — сегодня, с развитием технологий, в том числе атомных, специалисты в области реставрации достигают потрясающих результатов как в сохранении культурного фонда, так и в определении возраста и подлинности находки. Причем без следов и повреждений.
Степень индивидуальности
Один из самых известных методов, позволяющих получить достоверную информацию о том, из чего сделан артефакт, — рентгенофлуоресцентный анализ (РФА). Его суть заключается в следующем: химические элементы подвергаются воздействию рентгеновских лучей и начинают испускать излучение, а поскольку излучение уникально для каждого элемента, оно позволяет определить пигментный состав, а следовательно предположить возраст и установить подлинность артефакта. Фактически, РФА составляет спектральный код каждого вещества, который по степени индивидуальности похож на ДНК у живых существ.
Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) панелей хоров Кафедрального музея Мдины, Мальта
Современные рентгенофлуоресцентные спектроскопы обладают высокой разрешающей способностью, благодаря чему могут улавливать чрезвычайно малые концентрации атомов — до 0,0001 процента. Одновременно они могут регистрировать элементы от магния до урана — и этого вполне достаточно для изучения состава красок, сплавов и других материалов при исследовании картин и икон, статуэток, антикварных предметов и утвари. Неоспоримый плюс приборов и в том, что они могут быть портативными, а это значит, что ученые могут с ними работать «в поле».
Одним из первых случаев применения рентгенофлуоресцентного анализа считается исследование картины, приписываемой немецкому художнику Филиппу Рунге, жившему в конце XVIII — начале XIX столетий. На ней изображена девушка с косами на фоне лесного летнего пейзажа. Составив схему распределения ртути, кобальта, свинца и сурьмы, входящих в состав красной, синей, белой и желтой красок, ученым удалось выявить скрытый живописный слой картины. Анализ показал, что первоначально художник изобразил девушку со светлыми волосами и с лентами, вплетенными в прическу, но впоследствии цвет волос был изменен, а ленты исчезли.
— Наборы пигментов можно использовать для проведения косвенного датирования. Некоторые из них применялись испокон веков для того, чтобы выполнять монументальную живопись. Чем ближе к нашему времени, тем более появляется синтетических. Во время исследований мы сталкиваемся с удивительным фактами. Например, нам удалось выяснить, что в живописи XII века Георгиевского собора Юрьева монастыря в Великом Новгороде для синего цвета использовали лазурит — очень дорогостоящий пигмент, который везли из Бадахшана (современный Афганистан). В Новгороде его применяли не только для росписи фигур святых, но и для фона — огромных по площади фрагментов. Исследователи из других стран описывали случаи, что в росписи одновременных архитектурных памятников на одной стене находили лазурит, а на противоположной для синего цвета использовали дешевый пигмент. Начальник группы нейтронного активационного анализа Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ (Пояснение: Объединенного института ядерных исследований) Андрей Дмитриев
Ольга Филиппова и Андрей Дмитриев проводят исследования образцов живописи в лаборатории
Андрей Дмитриев проводит неразрушающий элементный анализ фрески Троицкого собора Троице-Сергиевой лавры (Сергиев Посад)
Метод РФА особенно удобен, когда нужно исследовать живопись на стенах — в отличие от картин, которые можно привезти в лабораторию. Мы снимаем спектры разных цветов в нескольких точках и по характеристическим элементам предполагаем пигментный состав. Сегодня такие исследования являются обязательными, например, перед проведением реставрационных работ, чтобы правильно подбирать материалы и не повредить стенопись. Мы сделали такой анализ для уникальных памятников Мирожского и Снетогорского монастырей в Пскове. Старший научный сотрудник лаборатории нейтронной физики ОИЯИ Ольга Филиппова
Хорошо зарекомендовал себя РФА и в определении состава сплавов, из которых были изготовлены антикварные предметы или археологические находки. Так, РФА помогает ученым, например, исследовать и восстанавливать различные части и детали затонувшей в 1863 году знаменитой подводной лодки «Ханли» (первой боевой субмарины в истории). Судно подняли со дна в 2000 году, но его реставрация продолжается по сей день.
Позволяет метод рентгеновской флуоресценции определять химический элементный состав металлических изделий и из совсем раннего времени — бронзового века. Следы свинца, сурьмы, висмута и других химических элементов в разной концентрации становятся для ученых настоящим навигатором во времени. Так, к примеру, обнаружение цинка в концентрациях значительно выше 28 процентов или полное отсутствие примесей может свидетельствовать о том, что находка относится не к бронзовому веку, а к более позднему времени.
Химические отпечатки пальцев
Не только РФА позволяет узнать состав и происхождение артефактов и археологических находок. Информацию можно получить, прибегнув и к другой атомной технологии — нейтронно-активационному анализу (НАА).
Нейтронно-активационный анализ представляет собой метод качественного и количественного определения элементов, основанный на измерении характеристик излучения радионуклидов, образующихся при облучении материалов нейтронами. НАА позволяет ученым определять массовые доли нескольких десятков элементов с чувствительностью до одного миллиграмма на килограмм, то есть среди миллиона атомов образца находить атомы отдельных элементов.
Для нейтронного активационного анализа требуется небольшое количество (около 0,1 г) образца, а самый подходящий источник нейтронов — ускоритель или ядерный реактор, работающий в режиме тепловой мощности 10-30 киловатт. Сегодня среди методов исследования предметов искусства НАА занимает ведущее место благодаря своей высокой чувствительности, воспроизводимости и возможности одновременного определения нескольких десятков элементов из пробы массой порядка миллиграмма.
Кроме этого, благодаря НАА ученым из ОИЯИ удалось определить происхождение средневековых стеклянных браслетов, найденных в Дубне. При помощи метода исследователи установили элементный состав украшений и определили рецептурные нормы. Затем сравнили их с литературными данными и выяснили, что перед ними браслеты провинциальных и столичных стеклоделов Древней Руси.
Скрытые тайны
Все чаще реставраторы находят под верхними живописными слоями картин «спрятанные» композиции, подтверждающие, что многие художники использовали холсты и панели по многу раз. Именно поэтому методы, способные «прочитать» скрытую в произведении искусства информацию без какого-либо повреждения становятся все востребованнее для искусствоведческих исследований и реставрационных работ. И здесь ученых вновь выручают атомные технологии, а конкретно, — метод рентгенографии.
Во многих странах этот метод уже давно широко применяется не только в медицине, но и в художественной экспертизе. В частности, в России рентгенографией стали пользоваться почти век назад. Согласно данным Третьяковской галереи, уже в 1919 году знаменитый живописец и художник-реставратор Игорь Грабарь инициировал разработку методики исследования произведений искусства с помощью R-лучей. Первоначально этим занимался Московский институт историко-художественных изысканий и музееведения (Пояснение: Одна из первых институций, координирующих музейную работу.). А в 1925 году открылась первая в стране лаборатория по физико-химическим исследованиям памятников искусства. Дальше больше.
За сотню лет крупные музеи и исследовательские центры накопили огромные собрания рентгеновских снимков, целые рентгенотеки. Сегодня эти изображения помогают исследователям не только находить скрытые картины, но и понимать принципы построения красочного слоя, способы нанесения мазка и построения форм, которые индивидуальны у каждого художника.
Винсент Ван Гог, «Лоскут травы», 1887
Портрет женщины. выявленный под верхним слоем краски в 2008 году
Рене Магритт, «Зачарованная поза», 1927
Как и для медицинских исследований, для рентгенографии произведений искусства оборудуются лаборатории с защитой от высокого напряжения и рентгеновских лучей. Обычно живописные произведения помещают в рентген горизонтально, под них кладут пленку для рентгена и направляют излучение. Лучи проходят через картину и создают на пленке теневое изображение. При этом специалисты могут применять различные виды исследований: микрорентгенографию (для получения увеличенных изображений), угловую и стереорентгенографию (для получения информации об объемном строении объекта).
Пожалуй, самым известным открытием, сделанным при помощи рентгенографии, можно назвать исследование картины Винсента Ван Гога «Лоскут травы» в 2008 году, которое показало, что под верхним живописным слоем на холсте находится еще одно изображение — портрет неизвестной женщины.
Помогла рентгенография найти и потерянную картину «Зачарованная поза« бельгийского художника Рене Магритта, написанную им в 1927 году. Полотно долго считалось утраченным, пока однажды сотрудница музея в Норфолке не заметила на краю холста «Удел человеческий» краску, никак не вписывающуюся в общую цветовую гамму. Картину отправили на рентген и выяснили, что «Удел человеческий» написан поверх одного из фрагментов «Зачарованной позы». Оказалось, Магритт разрезал изначальное полотно на четыре части. Все удалось найти.
Другой пример — рентгеновский анализ картины Пикассо «Старый гитарист», одной из самых известных работ «голубого периода» художника, также показал, что автор повторно использовал старый холст. Под краской находились два более ранних рисунка: пожилая женщина со склоненной головой и молодая мать с ребенком на коленях.
Раскрыл рентген и тайны «Черного квадрата» Казимира Малевича. Исследования полотна выявили под черной краской надпись, которую ученые расшифровали как «битва негров в темной пещере». Обнаружилась там и картина, которую, судя по всему, в самом начале пытался создать художник. Спрятанный в самых глубоких слоях сюжет представляет собой произведение, близкое, по словам исследователей, к кубофутуристическим работам автора.
Картина Пабло Пикассо «Старый гитарист», написанная в 1903-1904 годах
Обнаруженные под верхним слоем краски рисунки
Реальный возраст
Массово датировать предметы из музейных коллекций с целью верификации хронологии и их культурной атрибуции позволило развитие в конце ХХ века ускорительной масс-спектрометрии — одного из точнейших методов идентификации веществ. Фактически это своеобразное «взвешивание» молекул: компоненты ионизируются, затем определяется отношение массы к заряду ионов.
Благодаря ускорительной масс-спектрометрии возможен поатомный подсчет радиоуглерода. Такой метод позволяет проводить датирование по минимальному количеству (менее одного грамма) исходного материала, а также исследовать биологические образцы (например, холсты изо льна и хлопка) по содержанию 14С. Используя радиоуглеродный анализ, исследователям удается более точно определять возраст предметов, состоящих из органики.
Вот как все происходит… 14С — это углерод-14. Он находится во всех живых организмах и распадается после их смерти. Ученые измеряют соотношение углерода-14 в произведениях искусства и таким образом определяют, сколько на самом деле прошло времени с момента его создания, например когда скосили лен из которого сделан конкретный холст. Чем меньше атомов углерода-14, тем старее объект. Метод позволяет определить возраст объектов культурного наследия до 50 тысяч лет и широко применяется для косвенного датирования, а в последнее время — для определения возраста предполагаемых подделок произведений искусства.
Учитывая период между заготовкой льна для холста и фактическим написанием картины, радиоуглеродная датировка позволяет определить наиболее раннее возможное время создания произведения. Мы можем легко определить материалы с содержанием радиоуглерода, обусловленного испытаниями современного оружия, из-за более высокого, чем в период до 1950-х годов, уровня концентрации в них углерода-14. Руководитель лаборатории измерения возраста с помощью углерода-14 в Университете Париж-Сакле во Франции Люсиль Бэк в одном из интервью
Одним из «нашумевших» дел, раскрытых благодаря радиоуглеродному датированию, стала картина-подделка из коллекции Пегги Гуггенхайм в Венеции, первоначально отнесенная к серии «Контраст форм» французского художника-кубиста Фернана Леже. Физики, проведя испытания, основанные на методе РД, выявили, что в образце холста содержится уровень радиоактивного углерода, обнаруженный в 1959 году. Художник же скончался в 1955-м, а значит картину написать никак не мог.
Полотно-подделка «Контраст форм» Фернана Леже из собрания Пегги Гуггенхайм
Туринская плащаница в соборе Святого Иоанна Крестителя в Турине
Другой артефакт мирового значения, к которому был применен метод РД, — знаменитая Туринская плащаница (Пояснение: Многие христиане считают, что именно в это полотно завернули тело Иисуса Христа после смерти.), чей возраст до сих пор вызывает споры ученых. Впервые артефакт был подвергнут радиоуглеродному датированию в 1988 году. Тогда результаты показали, что плащаница имеет средневековое происхождение, с датой между 1260 и 1390 годами. Однако в 2005 году химик Реймонд Роджерс провел углубленные исследования результатов РД и по-новому интерпретировал данные.
По мнению ученого, в Средние века плащаница была отреставрирована, и образец, взятый для анализа в 1988 году, относился как раз к тому месту, где реликвия была повреждена в пожаре 1532 года и затем починена монахинями. Химик сравнил пробы, взятые с плащаницы в 1978 году, с теми, что использовались учеными десятью годами позже. Он обнаружил, что в волокнах полотна плащаницы отсутствует химическое вещество ванилин, которое, в свою очередь, было обнаружено в заплатках. Роджерс считает, что плащаница должна быть очень старой, так как в пробах, взятых из мест, не поврежденных пожаром, вообще не было найдено ванилина. Научных доказательств, подтверждающих или опровергающих дату плащаницы, все еще недостаточно. Требуются дополнительные тесты.
В России радиоуглеродный метод в целях сохранения культурного наследия до последнего времени использовался мало, но вот уже несколько лет подобными исследованиями занимается, например, лаборатория радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии Института географии РАН. Сегодня институция успешно сотрудничает с Государственным историческим музеем, Музеем Рязанского кремля и Государственным музеем Востока.
С последним у Института географии даже состоялась совместная выставка «Дети дождя: ногом, теллем и догоны. Искусство этносов Республики Мали» в 2021 году, на которой было представлено семь предметов искусства этносов, проживавших в окрестностях западноафриканского нагорья Бандиагара (Республика Мали) с Х-XII века. Все они были датированы в Институте географии РАН.
Всадник, сделанный в регионе Мопти Республики Мали в 1990-е, — один из экспонатов выставки «Дети дождя: ногом, теллем и догоны.»
Однако масс-спектрометрия помогает устанавливать не только возраст и подделки. Иногда этот метод позволяет пролить свет и на то, какими техниками пользовались в своей работе великие мастера. Например, с помощью масс-спектрометрии физикам удалось выяснить, как Рембрандт, писавший в «рельефной» технике импасто (Поясненеие: Техника нанесения красок плотными рельефными мазками.), изготавливал свои «экспериментальные» краски. А проанализировав «Мону Лизу», созданную выдающимся художником эпохи Возрождения Леонардо да Винчи, ученым удалось изучить состав и толщину различных слоев краски и лессировки и лучше понять применявшуюся да Винчи технику «сфумато». (Поясненеие: Эффект смягчения очертаний предметов для воссоздания окружающей их световоздушной среды.) Именно благодаря ей картина выглядит настолько реалистично.
Борьба с вредителями
Как уже говорилось выше, большинство древних и старинных артефактов в тот или иной момент подвергались неблагоприятным условиям хранения. Они могли столетиями находиться в старом соборе, где на них воздействовала многовековая копоть от благовоний и свечей, храниться в дымной гостиной богатого мецената или вообще тысячелетиями покоиться под толщей земли. За это время многие из них обросли плесенью, бактериями и насекомыми, способными привести к серьезной порче или даже полному их разрушению.
Избавиться от вредителей хранителям и реставраторам сегодня помогает еще одна атомная технология — облучение ионизирующим излучением, ставшее одним из идеальных методов, позволяющих быстро и эффективно обеззараживать предметы культурного наследия.
Способ работает довольно понятным образом: чаще всего гамма-излучение (иногда рентген или электроны) проникает через толстые слои материала и уничтожает микроорганизмы на глубоких уровнях. Неоспоримый плюс облучения заключается в том, что он не оставляет химических веществ и не повреждает поверхность артефакта. И даже однократная обработка позволяет устранить сразу несколько источников опасности.
Однако необходимо учитывать, что использование ионизирующего излучения требует специальных условий и оборудования, а также определенных мер предосторожности. Поэтому оно должно осуществляться только специалистами с соответствующей квалификацией и опытом работы. В России подобными «процедурами» занимается, например, Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации (НИИТФА), чьи установки разрабатываются на основе целого свода правил — санитарных, технических и требований безопасности МАГАТЭ и других международных и российских стандартов.
Традиционно для обработки и реставрации артефактов использовались химические и физические методы, но они имеют свои недостатки и ограничения. После применения химических методов внутри объектов или на их поверхности могут остаться вредные вещества, способные впоследствии причинить вред реставраторам и окружающей среде, в то время как физические методы могут нанести ущерб самому объекту. С помощью радиационных технологий можно реставрировать и сохранять артефакты для будущих поколений без каких-либо повреждений. Специалист МАГАТЭ по радиационной обработке Сунил Сабхарвал в материале, опубликованном на сайте организации
Известный пример исторического артефакта, подвергшегося подобной обработке, — 3200-летняя мумия египетского фараона Рамсеса II, которая была продезинфицирована с помощью гамма-облучения еще в далеком 1977 году.
Мумия Рамсеса II, фараона Древнего Египта из XIX династии
Дубовая баржа «Арль-Рона 3» в музее Древнего Арля
Другой примечательный случай — обнаруженное в 2004 году в реке Роне (под Арлем) на глубине менее четырех метров римское судно I века нашей эры. Дубовая баржа длиной 31 метр, получившая название «Арль-Рона 3», вероятно, затонула в результате ливневого паводка. Глина способствовала сохранению ее и ценных артефактов на борту, но анаэробные бактерии растворили древесную целлюлозу — ее место заняла вода. В 2011 году, когда исследователи решили поднять судно со дна реки и выставить в музее, возникла проблема, поскольку по мере высыхания древесина бы разрушилась.
Решение нашли специалисты из лаборатории ARC-Nucléart в Гренобле, специализирующейся на реставрации и сохранении объектов культурного наследия. Ученые погрузили древесину в емкость с полиэтиленгликолем, затем высушили ее сублимацией и облучили. Сегодня полюбоваться древней «Арль-Роной 3» можно в находящемся в ведомстве департамента Буш-дю-Рон музее древнего Арля.
Среди других известных примеров использования радиации — дезинфекция книги из библиотеки Дворца мира в Нидерландах, детеныша мамонта, найденного в вечной мерзлоте в Сибири, а также деревянных иконостасов в церкви святых воевод Михаила и Гавриила в Румынии.
Для будущих поколений
Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что атомные технологии обладают огромным потенциалом для самых разных областей. В том числе и для сохранения культурного наследия.
Сегодня исследования артефактов без разрушения целостности предмета становятся одной из ключевых задач, стоящих перед экспертами, реставраторами и коллекционерами как в России, так и за рубежом. И это означает лишь одно — ученые продолжат поиски усовершенствованных методик анализа, реставрации и консервации. Все для того, чтобы помочь человечеству узнать правду о своем прошлом и сохранить ее для будущих поколений.
