Radioaktywność i malarstwo

Dotychczas zastosowanie tej metody było ograniczone do materii organicznej – drewna, kości, tkanin, skóry itp., teraz ta lista rozszerza się o barwnik stosowany od wieków przez mistrzów pędzla – biel ołowianą.

Zasada działania

W roku 1950 prace amerykańskiego fizyka Willarda Franka Libby'ego wstrząsnęły światem archeologów, paleoantropologów i historyków sztuki i na trwałe zmieniły te dziedziny. Jako pierwszy na świecie zdołał wykorzystać radioaktywny izotop węgla C14 do określania wieku ogromnej grupy zabytków, o ile nie były z kamienia lub metalu. Najnowsze prace prowadzone w Laboratoire de mesure de carbone 14 (LMC14) w Paris-Saclay poszerzają ten zakres.

Korzystając ze spektrometru masy, francuscy specjaliści opracowali metodę datowania dzieł malarskich zawierających biel ołowianą, a więc substancję nieorganiczną. Pigment ten stosowany był od IV wieku przed Chrystusem nie tylko w malarstwie, ale także do wyrobu kosmetyków. Malarze wykorzystywali ten pigment szczególnie chętnie, gdy zamierzali oddać karnacje ludzkich twarzy.

Informacje sprzed stuleci

Radioaktywny izotop węgla C14 powstaje w wysokich warstwach atmosfery pod wpływem promieniowania kosmicznego. Ponieważ opada na powierzchnię Ziemi, wszystkie żywe organizmy go wchłaniają. Gdy organizm żyje, zawartość C14 w jego komórkach jest stała i dokładnie taka sama, jak zawartość izotopu w atmosferze.

Natomiast od momentu śmierci systematycznie ona maleje, po upływie 5734 lat spada o połowę, ale już nie w organizmie, lecz w substancji organicznej. Po upływie kolejnych 5734 lat zawartość izotopu ponownie spada o połowę, i tak dalej (tzw. okres rozpadu połowicznego).

Cenna biel ołowiana

Mierząc zawartość izotopu C14 w przedmiotach lub ich fragmentach o pochodzeniu organicznym, możliwe jest ustalenie przybliżonej daty śmierci organizmu – na przykład drzewa, z którego wykonano łódź, czy jelenia, z rogu którego zrobiono grzebień (im starszy przedmiot, tym mniejsza dokładność). Ale po upływie ok. 50 tys. lat cała zawartość izotopu C14 zanika, a to oznacza, że tą metodą nie da się ustalać wieku zabytków jeszcze starszych.

W przeciwieństwie do większości starożytnych barwników biel ołowiana (węglan ołowiu), jest pochodzenia syntetycznego. Występuje jako cerusyt – rzadki minerał z grupy węglanów – albo sporządzana jest ręką ludzką przez mieszanie ołowiu, octu i popiołu. Gdy ołów utleni się w zetknięciu z oparami kwasu octowego, można go rozcierać na proszek i po dodaniu oleju staje się białą farbą, bardzo dobrze kryjącą.

Podczas maceracji ołowiu w korodującej mieszaninie octowo-popiołowej powstaje „organiczna sygnatura", niezbędna do datowania izotopem C14. – Proces ten – fermentacja – powoduje wydzielanie się dwutlenku węgla. Biel ołowiana tworzy się, wiążąc dwutlenek węgla pochodzenia organicznego, czyli jest to transfer organicznego węgla do materii nieorganicznej – wyjaśnia dr Lucile Beck, kierująca Laboratoire de mesure de carbone 14 (LMC14) w Paris-Saclay.

Metoda będzie przydatna do określania wieku i autentyczności dzieł malarskich. Dotychczas malarstwo sztalugowe, w przeciwieństwie do ściennego, mogło być określane dzięki analizie drewnianych ram lub stelażu, na którym artysta rozpinał płótno, albo desek, na których malował. Ale metoda ta nie jest niezawodna – fałszerze używają starych ram.

Coraz mniejsze próbki

Możliwe jest także datowanie samego płótna, ale i tu zdarza się używanie starego materiału do malowania na nim nowych podróbek. Dlatego najpewniejszym sposobem jest bezpośrednie analizowanie pigmentu.

Problemem pozostaje pobieranie próbek, bo jest to działanie inwazyjne, groźne zwłaszcza w przypadku obiektów małych. Do określenia wieku obrazu metodą C14 niezbędny jest fragment płótna wielkości co najmniej jednego centymetra kwadratowego. W przypadku niewielkiego obrazka to ogromnie dużo.