Оттенки цвета Древней Руси: зачем физики исследуют росписи собора Московского Кремля

Специалистов Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) все чаще привлекают к изучению объектов культурного наследия. Через руки ученых прошли сотни фрагментов фресок древних храмов, десятки стеклянных украшений и даже голова античной статуи. Новый большой проект — ​реставрация настенной живописи Успенского собора в Кремле.

Терракотовая статуя

Ученые группы нейтронного активационного анализа Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ исследуют состав образцов древних артефактов на ускорительной установке «ИРЕН», реакторе ИБР‑2 в ОИЯИ и реакторе ВВР-К в Институте ядерной физики Национального ядерного центра Казахстана.

«В первую очередь мы используем нейтронный активационный анализ. Он позволяет определить массовые доли нескольких десятков элементов с чувствительностью до миллиграмма на килограмм, то есть среди миллиона атомов образца можно обнаружить атом отдельного элемента. Кроме того, мы применяем активационный анализ на мгновенных гамма-квантах», — ​рассказывает начальник группы Андрей Дмитриев.

Одно из направлений — ​исследование керамики. Так, ученые ОИЯИ, Курчатовского института и Института археологии РАН изучали античную терракоту — ​голову статуи, найденную при строительстве опоры Крымского моста. Предполагалось, что глина, из которой сделана статуя, была добыта на территории Древней Греции. Но нейтронный активационный анализ и методы математической статистики показали, что глину привезли из центра Апеннинского полуострова.

Черный плащ

Исследуют физики и настенную живопись. «Мы участвовали в подготовке двух проектов реставрации в Пскове: построенного в XII веке Спасо-Преображенского собора Мирожского монастыря и собора Рождества Богородицы Снетогорского монастыря XIV века», — ​говорит Ольга Филиппова, старший научный сотрудник группы.

Начинается все с рентгенофлуоресцентного анализа. Это неразрушающий метод изучения элементного состава краски. К примеру, красный цвет дает охра из смеси глины и оксида железа и киноварь из сернистой ртути. Прибор для анализа портативный, фрески можно исследовать непосредственно на стене.

«Одного элементного состава нам недостаточно, поскольку одни и те же элементы могут складываться в разные соединения и давать разную окраску. Если мы обнаруживаем железо, это могут быть как желтые, так и красные охры. Поэтому нужно применять дополнительные методы: электронную микроскопию, инфракрасную и рамановскую спектроскопию. Важно понять, чем пользовались древние мастера, чтобы правильно подобрать материалы для реставрации и не навредить росписи. Любой реставрационный проект, который утверждает Министерство культуры, должен содержать раздел физико-химических исследований», — ​поясняет Ольга Филиппова.

Со временем краски меняют свой цвет. Так произошло с фреской XII века в Георгиевском соборе Юрьева монастыря в Великом Новгороде. На ней Георгий Победоносец в черно-коричневом плаще. Цвет нетипичен — ​обычно святого Георгия изображают в ярко-красном плаще. Сотрудники ОИЯИ исследовали элементный состав фрески и обнаружили большое количество свинца, он входил в состав белил, которыми мастера часто разбавляли краску, чтобы сделать ее светлее и ярче. Ученые считают, что плащ был ярко-красным, но свинец в белилах переродился и потемнел.

Лазурный лик

С Георгиевским собором связана еще одна удивительная история. В XIX веке там решили заменить фрески, росписи сбили и использовали как подсыпку под новый пол. Несколько лет назад специалисты Института археологии РАН вскрыли его и обнаружили десятки тысяч фрагментов разного размера — ​некоторые настолько большие, что на них сохранился лик святого целиком. Множество фрагментов были насыщенного синего цвета. В ОИЯИ исследовали образцы и выяснили, что синий пигмент — ​лазурит. Это редкий и дорогой минерал, который в те времена добывали только на одном месторождении — ​в Бадахшане, на территории современного Афганистана.

«Лазурит ценился в буквальном смысле на вес золота: его было сложно добывать и очищать, чтобы получить насыщенный цвет. Также сложно и дорого было привезти его в Великий Новгород. В Георгиевском соборе обнаружены многие тысячи синих фрагментов — ​целые поддоны. Это говорит о том, что строительство заказали очень богатые люди. Например, в одной церкви на юге Италии лазурит использовали только в знаковых местах фрески, а фон раскрасили белилами с углем или менее насыщенным и более доступным азуритом — ​карбонатом меди. В Георгиевском соборе лазурит был даже в фоновых росписях», — ​отмечает Ольга Филиппова.

Сейчас группа нейтронного активационного анализа исследует стенописи в Успенском соборе Московского Кремля. Одна из задач физиков и реставраторов — ​определить состав смесей, образующих красочную поверхность, и их соответствие указанным в смете XVII века материалам, чтобы подтвердить ее подлинность.