Ослепляющий луч для определения материала
Шеф-редактор Горсайта прогулялась по научным помещениям, первым из которых стал кабинет рамановской спектрометрии. Здесь изучают молекулярную структуру археологических артефактов. Это дает ученым возможность при помощи специального лазера определить, что перед ними за материал.
«Прибор называется рамановский спектрометр, он позволяет определить молекулярную структуру материала (минерала, металла, древнего клея или лака). Принцип работы простой: на объект направляется лазер, свет отражается от образца и особым способом рассеивается, это явление называется комбинационным рассеянием или эффектом Рамана (в честь открывшего его физика Ч.В. Рамана). Рассеяние света уникально для каждой молекулы, как отпечатки пальцев. Благодаря этому возможно понять, что за вещество мы изучаем. Прибор позволяет проводить много новых и уникальных исследований. Он появился в институте по программе обновления приборной базы в рамках федерального проекта «Наука и университеты», - рассказал Горсайту младший научный сотрудник лаборатории «Цифра» Института археологии и этнографии СО РАН Роман Давыдов.
По словам эксперта, такая информация даёт многое. Например, он показал бусину, которая сделана из поделочного камня сердолика. Его сверлением занимались в Средней Азии. Другая бусина была выполнена из особого стекла, которое изготавливалось в раннем железном веке только в Средиземноморье. Значит, она прибыла оттуда по торговым путям. То есть, население Южной Сибири в древности прямо или косвенно несколько тысяч лет назад участвовало в торговле со Средиземноморьем. Так, спектрометрия позволяет узнать, как жили люди в прошлом, какие материалы использовали, какой краской покрывали изделия, какие у них были экономические и культурные связи.
Однако со спектрометром стоит быть осторожнее – луч, который направляют на материал, плотно закрывают, иначе можно повредить зрение, так как он очень яркий, хотя через специальное стекло, которым ограждают прибор во время работы, кажется, будто огонек совсем тусклый.
Уникальные находки в Новосибирской области
Второй локацией стал бункер, где установлен ускорительный масс-спектрометр, позволяющий, например, узнавать возраст артефакта, оставляя его практически неповреждённым. Установка размером почти с два этажа, хотя специалисты называют ее «маленькой», так как бывают приборы в разы крупнее.
Ускорительный масс-спектрометр – уникальная разработка Института ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН. О том, как работает мощная машина, Горсайту рассказала один из её разработчиков, младший научный сотрудник лаборатории Alsotope Института археологии и этнографии СО РАН Любовь Кутнякова.
«Установка способна вычислять в составе артефакта вещество C14, радиоактивный углерод. Пока будущий образец живой, он получает этот углерод из окружающей среды», - уточнила эксперт.
Период полураспада радиоуглерода – около 5000 лет, по состоянию элемента на момент анализа можно понять, как давно образец перестал быть живым.
«Например, в Сибири, в Якутии, находят останки прекрасно сохранившихся животных, потомков других древних созданий. Они настолько прекрасно сохранены, что в древности это порождало легенды, будто это чудовища, которое выходят из-под земли. Благодаря спектрометру получилось точно узнать возраст доисторических животных, которые жили более 30 тысяч лет назад», - рассказывает Любовь Кутнякова.
За один цикл работы ускорительный масс-спектрометр измеряет 23 образца. Часть из них прицелочные, которые нужны для калибровки, и 18 датируемых образцов.
На установке анализировались артефакты из самых разных мест, но и в Новосибирской области встречаются предметы способные поразить. В частности, внимание исследователей привлекли удивительные фигурки лося и лебедя.
«Археологам удалось найти работы древнего художника, совершенно потрясающего. Он создал голову лося и лебедя из костей», - поделилась Любовь Кутнякова.
Она отметила, что кости, из которых создавали произведение искусства, подвергались минимальной обработке, но тем не менее там можно разглядеть то, что хотел изобразить автор.
«Фигуркам около 6-8 тысяч лет, благодаря спектрометру удалось узнать возраст, не портя уникальные объекты, а оставляя их для коллекции института», - пояснила эксперт.
Как определить климат по срезу дерева
На экскурсиях гости смогли сами попробовать исследовать минералы, породы деревьев и другие образцы. Шеф-редактора Горсайта тоже посадили за компьютер, чтобы попробовать посчитать годичные кольца дерева.
«Когда начинается вегетационный сезон, то есть рост деревьев, начинают расти годичные кольца, сначала формируется ранняя древесина (светлая часть кольца). Когда дерево уже готовится на зимовку, в сентябре-октябре, до первых существенных морозов, начинает формироваться поздняя древесина (темная часть кольца). Наша задача посчитать ширину каждого годичного кольца, т.е. раннюю и позднюю древесину вместе», - пояснила кандидат исторических наук, старший научный сотрудник лаборатории Paleodata Института археологии и этнографии СО РАН Майя Олеговна Филатова.
Такие манипуляции позволяют изучить изменения климата, датировать археологические памятники, узнать больше об особенностях прироста деревьев в конкретном регионе. Например, постоянное воздействие сильного ветра может изменить направление роста дерева.
«Изменение условий произрастания влияет на рост годичных колец. На их цвет, форму, плотность. Если рядом с деревом внезапно появился нежелательный сосед, допустим, дом. То рядом с деревом образуется постоянная тень, меняется состав почвы, это влияет на его кольца. Или если дерево растет на склоне, то, если мы посмотрим на его спил, будет видно, что годичные кольца синхронно съезжают относительно сердцевины. Кроме того, деревья - это лучшие индикаторы экстремальных явлений, например, извержений вулканов, наводнений, землетрясений и просто глобальных климатических изменений», - пояснила эксперт.
Она рассказала, что раньше, до появления специальных программ, ширину годичных колец высчитывали на миллиметровой бумаге, сейчас же это автоматизировано, что значительно упрощает работу в лаборатории.
«Действительно, раньше измерения годичных колец проходили значительно дольше. Сейчас лаборатории выглядят по-другому, измерение происходит на цифровом изображении, получается обрабатывать в десятки раз больше образцов, можно анализировать разные параметры годичного кольца, да и само измерение стало в разы точнее», - уточняет Майя Филатова
Напомним, археологи нашли в Новосибирской области памятник бронзового века.
