Датирование радиотермолюминесцентное

Радиотермолюминесцекция проверяет подлинники и выявляет подделки

Физические методы исследования вещества и прежде всего те из них, в которых регистрируется индуцированное излучение, заняли видное место в изучении старинной керамики, скульптуры, бронзы, ювелирных изделий, картин и других предметов искусства. Искусствоведы и историки весьма заинтере-

[111]

сованы в привлечении надежных и объективных способов диагностики материальной основы художественных ценностей. Одна из причин этого — необходимость борьбы с фальсификаторами. Известно, что после второй мировой войны в странах Запада стоимость старых произведений искусства растет фантастическими темпами. В условиях неустойчивой экономики и усиливающейся инфляции цены стремительно повышаются на все. Но если на промышленные товары за последние двадцать лет они увеличились в среднем в 6 раз, то на произведения искусства — в 30—40 раз [17]. Операции с предметами искусства, очень часто нелегальные, сулят такую прибыль, что перед ее соблазном не могут устоять дельцы самых разных рангов.

Не последнюю роль в нелегальном бизнесе играют подделки художественных ценностей. Расширение масштабов подделки старинных шедевров во многом обусловлено тем, что новые произведения искусства, обладающие высокой художественной ценностью, появляются редко. В то же время техника фальсификации настолько усовершенствовалась, что отличить копию от оригинала бывает чрезвычайно трудно. Здесь-то и оказываются полезными экспертизы с участием физиков и химиков.

В деле проверки подлинности произведений искусства существенное значение имеют исследование элементного состава объектов н определение их абсолютного возраста. Таким образом, мы снова встречаемся с вопросами датирования. Большие успехи в выявлении подделок достигнуты при использовании метода радиотермолюминесценции, кратко на основах которого мы и остановимся вначале.

Радиотермолюминесцентное датирование. В отличие от песчаников, известняков и иных осадочных горных пород глины содержат значительные количества естественных радиоактивных элементов: урана, тория, а также радиоизотопа 40К. Ядерное излучение этих элементов возбуждает атомы других элементов. Чем больше прошло времени, тем большая энергия должна накопиться в данном веществе. Чтобы освободить эту энергию, достаточно быстро нагреть вещество. Тогда высвечивается электромагнитное излучение, которое можно зарегистрировать фотоэлектронным умножителем. Радиотермолюминесценция, таким образом, заключается в поглощении веществом энергии ядерного излучения и в последующем излучении световых фотонов при нагревании.

Обжиг любого глиняного изделия переводит атомы всех элементов в равновесное состояние. Непосредственно после обжига в керамических изделиях начинают образовываться возбужденные атомы, их количество и служит для определения возраста. Очевидно, что предметы, изготовленные много сотен лет назад, должны давать при быстром нагревании значительно больший радиотермолюминесцентный эффект, чем предметы, созданные недавно.

[112]

Возраст керамического изделия определяется простой формулой

t = S(d•P),

где S — световыход, соответствующий той дозе энергии, которая накоплена в веществе с момента обжига; d — средний световыход, приходящийся на единицу дозы накопленной энергии; Р — средняя скорость поглощения энергии, она выражается дозой, накопленной за один год.

Поглощенная энергия, обусловленная действием ядерного излучения, измеряется в радах или прэях (1 грэй=100 рад). Следовательно, средняя величина годичной дозы Р (ее можно называть также мощностью поглощенной дозы) имеет размерность рад/год или грэй/год.

Погрешность измерения возраста радиотермолюминесцентным методом зависит от точности определения значения Р. Чтобы снизить погрешность, нужно знать содержания радиоактивных элементов не только в материале предмета — глине, но и в той среде, которая окружала предмет. Если керамическое изделие в течение нескольких веков пролежало в земле, должны быть известны содержания урана, тория и калия в почве или горной породе. Во многих случаях для оценки вклада в накопленную дозу, связанного с радиоактивностью окружающей среды, достаточно воспользоваться средними концентрациями радиоактивных элементов в горных породах, установленными геохимиками, Что же касается урана, тория и калия, то содержания первых двух в веществе изучаемого объекта нетрудно получить по измерениям альфа-активности, а содержание последнего — по данным химического анализа или по измерению гамма-активности.

С другой стороны, годичная доза Р зависит от индивидуальных свойств данного керамического предмета. Для выявления этой зависимости объект помещают в поток лучей, испускаемых каким-либо радиоактивным изотопом. Доза, переданная в процессе излучения объекту, точно известна. Наблюдая радиотермолюминесцентный эффект, вызванный контрольной дозой, судят о способности объекта реагировать на облучение.

Как отмечалось в разделе «Датировка событий последних ста тысяч лет», датирование по радиоуглероду нецелесообраз-, но, если возраст объекта меньше тысячи лет. Радиотермолюминесцентное же датирование изделий из керамики можно проводить и тогда, когда со времени обжига прошло несколько тысяч лет, и в том случае, если обжиг производился всего несколько десятков лет назад. Этот вид датирования весьма эффективен при распознавании подделок, имеющих вид древних керамических предметов.

Оригинальные изделия и подделки из Хаджилара. В 1956 г. английский археолог Джеймс Мелларт вел раскопки в Турции,

[113]

в области Будур. Около деревни Хаджилар он натолкнулся на следы недавних ям и канав, указывавшие, что еще кто-то занимался здесь поисками, явно нелегальными. Поблизости от засыпанных ям было множество глиняных черепков. Ученый выяснил, что жители Хаджилара нашли под землей несколько раскрашенных керамических сосудов. Эти сосуды купил стамбульский антиквар Г. Кокабаш.

Мелларт поехал в Стамбул и осмотрел коллекции Кока-баша. Увиденное поразило английского профессора: среди хаджиларских находок оказалась ваза в виде человеческой статуи, ее глаза были инкрустированы осколками темного вулканического стекла — обсидиана. Такие сосуды не были знакомы археологам. Кокабаш позволил Мелларту опубликовать фотографии предметов из Хаджилара и описать их. Вскоре Мелларт добился от турецких властей разрешения на раскопки в Хаджиларе. Лето и осень 1957 г. стали первым полевым сезоном работы его экспедиции, затем последовали еще три сезона — в 1958, 1959 и 1960 годы.

Исследования Дж. Мелларта привели к открытию неизвестной ранее цивилизации. Было установлено, что первые поселенцы появились в окрестностях современного Хаджилара за 7 тысяч лет до нашей эры. Возможно, их привлекли находившиеся здесь источники воды, которые не так уж часты в этой местности. Ранние" обитатели Хаджилара одними из первых на Земле перешли к оседлому образу жизни и начали заниматься регулярным земледелием.

В самом нижнем культурном слое Хаджилара нет черепков из обожженной глины, он был отнесен к докерамическому периоду. Выше идут керамические слои, каждый из которых отличается большим или меньшим своеобразием. Мелларт выделил девять керамических слоев. Как для докерамического слоя, так и для керамических слоев были получены достоверные радиоуглеродные даты, главным образом по древесному материалу. Нижний (девятый) керамический слой датировался приблизительно 5800 год до н. э., а верхний (первый) — примерно 5000 год до н. э.

Раскопки показали, Что обитатели древнего Хаджилара достигли значительного прогресса в строительном деле. Уже в докерамическом культурном слое, отстоящем почти на 9 тыс. лет от наших дней, встречаются остатки обмазанных глиной полов жилищ и ямок от столбов, когда-то поддерживавших кровлю. В четвертом керамическом слое наблюдаются фрагменты глинобитных стен прямоугольных в плане жилищ со следами деревянных столбов. В третьем керамическом слое нашли часть стены, сохранившую белую штукатурку, расписанную красной краской; к этому же слою приурочена примитивная оборонительная стена, окружавшая весь поселок. Исследование второго керамического слоя позволило сделать вывод

[114]

о том, что внутри солидных крепостных стен, достигавших 2 метров в высоту, находилась целая система крупных построек из кирпича-сырца, камня и дерева. Дома имели ровные глинобитные полы, нередко покрытые краской, крыши были плоскими, обмазанными глиной. В конце VI тысячелетия до нашей эры крепость была разрушена, после чего Хаджилар быстро опустел.

Важная научная ценность исследования хаджиларской цивилизации состоит в том, что она дает возможность детально рассмотреть процесс возникновения и эволюции особой керамики, в основном расписной посуды, и выделить в нем два периода. В первый период, охватывающий нижние керамические слои, раскрашенные сосуды еще редки, но среди них уже попадаются вазы, изображающие животных. В это же время появляются глиняные женские фигурки, которые обычно расписывались белой, розовой или красной краской. В периоде, относящемся ко второму керамическому слою, датируемому приблизительно 5200 год до н. э., получают широкое распространение различные кувшины и вазы. Эти сосуды тщательно расписывались, по ним видно, как древние мастера стремились обогатить свою палитру. На кувшинах и вазах встречается множество оттенков красного цвета: малинового, алого, бордового и т. д. Фон, на который накладывался красный цвет, также варьирует, он бывает белым, кремовым, желтым, цвета слоновой кости. В верхних культурных слоях появляется все больше антропоморфных сосудов в виде женских фигур с одной и двумя головами. Одна из двуглавых ваз, найденных в Хаджиларе археологами, изображена на рис. 20. Нет сомнений в том, что находки в Хаджиларе представляют собой великолепные образцы раннего искусства, отличающиеся самобытным стилем.

Рис. 20. Двуглавый сосуд из Хаджилара [23].

[115]

Хаджиларские кувшины и вазы с женскими головами быстро завоевали популярность, их стали охотно приобретать ведущие музеи мира. Купить предметы из Хаджилара стремились и многие коллекционеры в разных странах, цены на них непрерывно повышались. Однако вскоре возникли сомнения в подлинности. некоторых приобретений.

В 1962 году в каталоге известной лондонской фирмы «Сотби», торгующей антикварными вещами, появилось уведомление о том, что в продаже имеется несколько человеческих фигурок из керамики, найденных в окрестностях Хаджилара. За короткое время все фигурки разошлись. Одному из покупателей вид приобретенной статуэтки показался странным, он обратился к доктору П. Ако, археологу Лондонского университета. Ако был знаком с многими безусловно подлинными хаджиларскими предметами. Осмотрев статуэтку, купленную у «Сотби», он отметил ряд признаков, не характерных для тех фигурок, которые он изучал раньше. Однако в целом различия были мелкими, и уверенного заключения он не сделал.

В 1965 году музей в Оксфорде приобрел на лондонском аукционе две керамические расписные двуглавые вазы с инкрустированными обсидианом глазами (рис.21). Полагали, что это хо-

Рис. 21: Приобретенные Оксфордским музеем сосуды, оказавшиеся поддельными. Радиотермолюминесцентное исследование выявило, что обжиг глины произведен несколько лет назад [23].

[116]

рошо сохранившиеся образцы хаджиларской посуды. Примерно в то же время несколько сходных ваз было куплено музеями и частными собирателями предметов искусства в Западной Европе и США. За каждую из ваз было уплачено свыше 7 тысяч долларов.

В Оксфордском музее обратили внимание на едва заметные трещинки в поверхностном слое краски, покрывавшей тлину, из которой были сделаны вновь купленные предметы. На других хаджиларских сосудах, более простых по форме, приобретенных музеем в 1963 г., таких трещин не было. Главный хранитель музея обратился к М. Эйткену, сотруднику исследовательской лаборатории археологии и истории искусства Оксфордского университета, с просьбой провести термолюминесцентный анализ материала сосудов.

Эйткен проанализировал методом термолюминесценции образцы из восьми объектов. Во-первых, исследовались образцы четырех керамических черепков, найденных экспедицией Мелларта в верхних культурных слоях Хаджилара; во-вторых, изучались образцы сосудов, купленных музеем в 1963 г., и, в-третьих, — образцы материала ваз, приобретенных недавно. Результаты анализа последних образцов резко отличались от результатов исследования всех остальных объектов тем, что измеренная доза поглощенной энергии была у них гораздо меньше. А раз вещество недавно купленных музеем ваз не успело накопить значительную энергию, обусловленную распадом присутствующих в нем радиоактивных элементов, то и возраст этих предметов не мог оказаться большим. Однако в 1967 г. М. Эйткен еще был не в состоянии сделать категорический вывод об установленной им подделке, так как часть методической работы по термолюминесцентной датировке керамических изделий еще не была завершена.

К концу 60-х годов стало очевидным, что доля нелегальной керамики из Хаджилара, проданной в Европу и Америку, весьма значительна. Незаконные раскопки, начавшиеся еще до экспедиций Дж. Мелларта, не прекратились. Их продолжению отчасти способствовал сам Мелларт. В одной из своих статей он писал, что в области Будур должны находиться следы других древнейших поселений и на их месте также можно встретить расписную керамику. Действительно, близ Хаджилара было обнаружено древнее кладбище, однако археологи его исследовать не успели. В течение нескольких дней и ночей все кладбище было перекопано. Кто это сделал, выяснить не удалось, но местные жители утверждали, что кладоискатели унесли с собой немало находок.

В 1970 г. М. Эйткен закончил усовершенствование методики термолюминесцентного анализа и приступил к обширной и важной работе. Было решено исследовать 68 керамических предметов, считавшихся хаджиларскими. Среди них были 34 сосуда

[117]

и 34 фигурки из разных музеев и коллекций. Однако ни один из 68 предметов, предназначавшихся для анализа, не попал к владельцам через археологов. Это обстоятельство и вызвало некоторые сомнения в подлинности по крайней мере части рассматриваемых вещей. Из каждого предмета высверлили образцы массой около 20 мг, для анализа такого количества вещества было вполне достаточно.

Как и в предыдущих опытах, Эйткен начал с термолюминесцентного исследования настоящих глиняных черепков из Хаджилара. На этот раз были взяты черепки, для которых были установлены надежные радиоуглеродные даты. Так, для черепка, найденного в одном из верхних керамических слоев, датирование по радиоуглероду дало результат 5247±119 лет до нашей эры. Иными словами, черепок принадлежал изделию, изготовленному 7217 лет назад. А по термолюминесцентному анализу абсолютный возраст этого же черепка составил 6900 лет. В пределах погрешности измерений результаты обоих методов согласовывались удовлетворительно. У всех черепков доза накопленной энергии равнялась около 2000 рад.

Затем Эйткен проанализировал образцы шести керамических фигурок, найденных археологами в Хаджиларе. Это были заведомо подлинные объекты, что и подтвердили измеренные значения дозы накопленной энергии, которые мало отличались от 2000 рад. Соответствующие величины абсолютного возраста, в свою очередь, оказались близкими к 7 тысяч лет.

На следующем этапе оценивалась радиоактивность хаджиларской почвы. Поскольку было точно известно, в каком месте находились в течение нескольких тысячелетий объекты исследования, анализ почвы предопределял надежность оценки. По содержаниям урана, тория и радиоактивного калия, измеренным в образцах почвы, определили энергию, накопленную керамическими изделиями за счет внешнего облучения. На долю этой энергии пришлось 20% от всей энергии, поглощенной керамикой. Сделанная оценка позволила существенно уточнить результаты термолюминесцентного анализа образцов, представлявших 68 предметов, подлинность которых предстояло проверить.

Термолюминесцентное исследование разделило всю совокупность предметов на две группы. Правда, когда дело дошло до предания гласности полученных данных, эта совокупность состояла уже не из 68, а из 66 объектов, ибо владельцы двух предметов, узнав о результатах анализа, не дали разрешения на публикацию фактов, касавшихся их собственности.

Первую группу образовали 15 сосудов и 3 фигурки, характеризовавшиеся высокими значениями дозы накопленной энергии, от 1,5 до 2 тысяч рад с лишним. Это были, несомненно, подлинные изделия древней хаджиларской культуры. Во вторую группу вошли все остальные предметы — 19 сосудов и 29

[118]

фигурок. Здесь величины запасенной керамикой энергии оказались такими малыми, что в каждом случае удалось оценить лишь верхний предел этой энергии. Значения верхних пределов не переходили за несколько десятков рад, а иногда опускались и до нескольких рад. Наинизший из полученных пределов равнялся 2,5 рада, что соответствовало абсолютному возрасту в 10 лет. Таким образом, время обжига изделий, составивших вторую группу, совпало с появлением первых публикаций о сенсационных открытиях в Хаджиларе.

Нужно4 было прове-рить еще одну гипотезу. Некоторые керамические сосуды и статуэтки извлекали в Хаджиларе осенью, в дождливую пору, они могли быть изрядно подмокшими. Поэтому не исключалось, что искатели кладов подсушивали свои находки. Не мог ли нагрев высвободить энергию, накопленную в глине за многие века? М. Эйткен провел серию специальных экспериментов, показавших, что высказанное предположение нереально.

Рис. 22. Женские керамические фигурки, якобы найденные в Хаджиларе. Считалось, что им около 7 тысяч лет [23].

Итак, по данным термолюминесцентного

[119]

анализа было получено обоснованное заключение о том, что 48 исследовавшихся предметов являются подделками. Оказались подделками и сосуды из коллекции Оксфордского музея, представленные на рис. 21. На рис. 22 изображены женские фигурки из частных собраний, их обжиг также произведен не тысячи лет назад, а совсем недавно. Фальшивками были признаны экспонаты таких музеев, как Британский в Лондоне, Метрополитен в Нью-Йорке, музей в Карлсруэ. В итоге термолюминесцентная экспертиза не только подтвердила древность подлинных объектов хаджиларской культуры, но и преградила путь фальсификациям, которые успели ввести в заблуждение даже очень компетентных историков [23].

[120]

Цитируется по изд.: Ваганов П.А. Физики дописывают историю. М., 1984, с. 111-120.

Литература:

17.  Пэк Л., Яни С. Запад: преступность и искусство. – Социалистическая законность, 1979, №2, с. 61-62.

23. Aitken M.J. e. a., Moorey P.R.S., Ucko P.J. The authenticity of vessels and figurines  in the Hacilar style. – Archeometry, 1971, vol. 13, N2, p. 89-141.