Загадка магического амулета древней восточной цивилизации, найденного в Мергархе, в Пакистане, разгадана. Этот артефакт, созданный несколько тысячелетий назад, сильно поврежден коррозией, и археологи долго не могли понять, как он мог быть изготовлен. Французский ускоритель частиц помог решить эту проблему.
Мергарх (Mehrgarh) — это археологический памятник эпохи неолита в Пакистане, на территории Белуджистана. Руины возникших почти десять тысяч лет назад деревень — одно из самых ранних свидетельств существования сельского хозяйства и животноводства в Юго-Восточной Азии. Отсюда началось то, что можно назвать третьей великой цивилизацией Старого света, — Индская (Хараппская) цивилизация. Египетская и месопотамская возникли раньше, но уступали ей по размеру территории.
Жившие в этих местах люди достигли высокого общественного развития благодаря тому, что нашли удобный способ получения продуктов питания. Они культивировали ячмень, пшеницу, финики, строили зернохранилища, а также разводили домашних животных — овец, коз и крупный рогатый скот. Мергархцы научились изготавливать медные инструменты, освоили дубление, металлообработку, а также производство предметов быта и украшений.
Археологи, проводившие тут раскопки, среди прочих находок обнаружили амулет, датируемый четвертым тысячелетием до нашей эры. Это маленькое медное колесо диаметром два сантиметра с шестью спицами. По словам ученых, данный артефакт мог быть изготовлен только с помощью моделей из податливого и легкоплавкого материала — например пчелиного воска. Такие модели могли использоваться для создания временных глиняных форм. Из металлической формы, кокиля, амулет было бы невозможно извлечь без повреждений.
Структуру амулета уже изучали несколько лет назад, но понять технологию его изготовления не удалось. Рентгенография показала, что артефакт поврежден коррозией от поверхности до самой сердцевины, и это серьезно затрудняло исследования. Сканирующая электронная микроскопия помогла лишь определить, что использовалось литье — на это указывали окаменелые древовидные следы (дендриты).
Результаты рамановской спектроскопии выявили продукты коррозии: клиноатакамит Cu2(OH)3Cl в дендритах и оксид меди Cu2O между ними. Чтобы выяснить подробности, исследователи обратились к методу полнопольной фотолюминесценции, позволяющему различить микроскопические детали поверхности. Свои выводы ученые представили в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Амулет подвергли действию синхротронного излучения циклического ускорителя электронов SOLEIL, находящегося во Франции. С помощью полнопольного микроскопа, который улавливает весь спектр испускаемого предметом излучения, ученые провели анализ свечения, возникшего из-за возбуждения электронов в молекулах артефакта. Это позволило раскрыть мельчайшие структурные детали, неразличимые при применении других техник.
Установлено, что амулет был отлит как единое целое, а не состоит из спаянных друг с другом фрагментов. На это указала непрерывность дендритных структур и их ориентация. Таким образом подтвердилось предположение о том, что при изготовлении артефакта применялись временные формы. Кристаллическая структура не деформирована, значит, изделие не подвергали дополнительной обработке.
Ученые пришли к выводу, что амулет изготовлен заливкой расплава меди высокой чистоты в предварительно подготовленную глиняную форму. Это один из древнейших артефактов, созданных с помощью отливки по выплавляемым восковым моделям, что согласуется с историей развития металлургии в Белуджистане, пролить свет на которую ранее помогли другие находки, например, Leopards Weight — яйцевидный шар из меди и свинца весом более 15 килограммов. Кроме того, не было обнаружено артефактов, изготовленных с применением более сложных методов, вроде сплавления отдельных частей.
Данный артефакт, по словам ученых, — исключительное свидетельство того, что жители Мергарха пытались выплавлять изделия с помощью временных форм. Эта техника не заменила кокили, однако породила целый класс артефактов со сложными формами, которые можно было изготовить только таким образом. Более того, древние металлурги следили за составом материала, используя очень чистую медь, а не мышьяковую бронзу. Это, однако, не прижилось, поскольку не улучшало качество отливки. В дальнейшем в медь стал добавляться свинец, а бронза (сплав меди с оловом) получила широкое распространение на Ближнем Востоке только в начале второго тысячелетия до нашей эры.
Возникновение техники выплавляемых восковых моделей в Мергархе могло быть обусловлено несколькими факторами. Во-первых, на Ближнем Востоке в этот период пчелиный воск был часто используемым материалом. Во-вторых, ученые предположили, что он применялся больше в ритуальных целях и выполнял магические или религиозные функции.
