Radioaktywność i malarstwo

Naukowcy opracowali metodę wykorzystywania izotopu węgla C14 do określania wieku obrazów.

Publikacja: 24.07.2019 18:16

Fizyczne metody badawcze przyczyniają się do zmiany metryk wielu dzieł malarskich

Fizyczne metody badawcze przyczyniają się do zmiany metryk wielu dzieł malarskich

Foto: shutterstock

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.

Ale LMC 14 nie powiedziało jeszcze w tej dziedzinie ostatniego słowa. – Pracujemy nad zmniejszeniem rozmiarów próbek – parametru krytycznego w przypadku najcenniejszych dzieł. Do datowania radiowęglowego niezbędny był jeden miligram węgla, ale w ostatnim czasie zmniejszyliśmy tę ilość dziesięciokrotnie, i jeszcze zamierzamy ja zminimalizować dzięki bezpośredniemu wstrzykiwaniu dwutlenku węgla powstającego ze spalania próbki do akceleratora – wyjaśnia dr Lucile Beck.

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

Pozostało 94% artykułu
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Materiał partnera
Technologie kwantowe: nauka tworzy szanse dla gospodarki
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Nowe technologie
Prof. Zybertowicz: AI może potraktować ludzkość jak budowniczy autostrad traktują mrowiska