Найти тему
Минобрнауки России

Физика и химия фресок: как наука помогает сохранять церковную живопись

Оглавление

Открыть находку XII века – это событие, а спасти от разрушения и найти каждому фрагменту древней живописи свое место – многолетний и кропотливый труд реставраторов, ученых, археологов и музейных работников.

На завалах церкви Благовещения на Городище художники-реставраторы собирают фрагменты фресок.
На завалах церкви Благовещения на Городище художники-реставраторы собирают фрагменты фресок.

Специалисты Новгородского государственного объединенного музея-заповедника придумали особую схему разбора завалов церквей, разрушенных Великой Отечественной войной и советской властью, чтобы извлечь фрагменты древних настенных росписей. Они же одни из первых рискнули монтировать собранные фрагменты живописи на стены здания, движимые желанием дать возможность посетителю оценить искусство монументальной живописи и ощутить торжественную атмосферу, находясь в храме.

Определить набор использовавшихся при росписи пигментов может метод спектроскопии комбинационного рассеяния света. Он уже давно исследует «внутренний мир» картин и археологических находок, но еще не использовался для изучения древнерусских фресок. Метод позволяет определить вещества, присутствующие в том или ином объекте, и сравнить состав разных фрагментов между собой.

В дополнение к этому методу физик Ирина Балахнина со своей командой придумали, как с помощью лазера получать нужный фрагмент фрески, и сегодня вместе с Центром реставрации монументальной живописи Новгородского музея-заповедника при поддержке РНФ создают первую в России базу спектров пигментов. Ее можно будет использовать для исследования храмов Великого Новгорода и других городов, чтобы искать отличия между регионами и восстанавливать историю происхождения росписей.

Ирина Балахнина

Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова (Москва), грантополучатель РНФ (проект реализуется в 2021–2024 гг.)

На мой взгляд, образование, причем не только университетское, должно быть разносторонним. Я преподаю в МГУ не только физику, но и рассказываю о методах ее практического применения, в частности в области искусствоведения. Изобразительное искусство – это неотъемлемая часть нашей культуры, которая почему-то считается неинтересной для технарей. Поэтому я стараюсь через физику заинтересовать ею молодых людей, как в рамках преподавания, так и в рамках нашего проекта, чтобы они ходили в музеи и галереи получать удовольствие, а не ради фотографий в социальных сетях.
-2

Отправляемся в Великий Новгород

В Великом Новгороде находится самое большое в России количество памятников монументальной живописи XII-XV веков. На фото - Церковь Спаса на Ильине улице, 1378 год.

Это страшно кропотливая и трудоемкая работа. Реставраторы из фрагментов пытаются собрать целое изображение. И у них получается! По ощущениям это как собрать паззл без картинки-образца, кроме того, все объекты имеют разную форму. Лично у меня это вызывает восторг. Невероятно, как они это делают? Будете в Великом Новгороде – обязательно загляните на экскурсию.

Чтобы во всех смыслах слова посмотреть вглубь произведений искусства, команда Балахниной использует метод спектроскопии комбинационного рассеяния света (Рамановская спектроскопия).

Узнать по пигменту

Ирина Балахнина с коллегами как раз изучали пигменты.

Пигмент – основа для изготовления красок, которыми еще в Древнем Египте украшали саркофаги фараонов. На Руси смешивали пигменты с разным связующим, чтобы писать иконы и расписывать стены храмов.

Когда ученые получают колебательный спектр, то однозначно могут определить, из какого набора атомов и типов химических связей состоит вещество. Современные химики пользуются базами данных, в которых ищут соответствие между измеренным и эталонным спектрами.

Если вещество многокомпонентное, задача усложняется – нужно разобрать спектр на части. Лучше всегда заранее представлять, с чем столкнешься, поэтому команда Ирины закупила разные пигменты, измерила спектры этих пигментов и получила собственную базу данных для сравнения.

Самому методу уже 100 лет, в этой части задачи мы ничего не изобрели. Новизна нашей работы в том, что древнерусские фрески практически никто этим методом и какими-либо другими физико-химическими методами не исследовал.

Наскальная живопись началась с материалов, которые были под рукой. Первыми пигментами выступали угли, сажа от костра, красная и желтая охры, белый мел, зеленая земля, другими словами, любая порода, в которой есть преобладающий цвет.

Наконец ученые попытаются разгадать загадку росписи Феофана Грека. Она известна лаконичной цветовой гаммой: черный, красновато-коричневый цвет с оттенками белого символизируют монашеское, аскетическое отречения от пестрого и суетного мира.

Есть гипотеза о том, что изначально фрески, созданные рукой Феофана Грека, были яркими, а особая приглушенность тонов – следствие пожара или результат влияния других физико-химических факторов.

-7

На стене алтаря сохранились изображение «полотенец» (на фото), где верхняя часть орнамента имеет цвет красной охры, а нижняя сохранила темно-коричневый цвет и желтую охру.

Взяв за основу классические пигменты и древнюю технологию, ученые с помощью реставраторов создали модельные образцы фресок с 15 разными пигментами, на которых будут проверять эту гипотезу.

Один набор каждого образца будет храниться при нормальных условиях как контрольный, а остальные отправятся в печь при разных температурах. Исследователи планируют в деталях промоделировать процесс пожара: найти места, где могли быть факелы, определить, какая была температура.

Снимаем пробу

Исследовать кусочки фресок на спектрометре можно и без отбора проб – нужных микрофрагментов. Размер позволяет. Но если роспись находилась на целой стене, то нужно прицельно выбирать ту самую крупицу для изучения.

Это можно сделать иголкой или скальпелем. При работе нужно тщательно контролировать механику движения. Поэтому лаборатория Балахниной решила «поручить» эту работу методу лазерной абляции, известному в других сферах применения.

-9

Метод дает определенную техническую свободу и возможность контролировать результат. При этом если строго фокусировать импульсное лазерное излучение на фрагменте, пострадает всего несколько кубических микрометров из 10-20 нужных микрометров (это в несколько раз меньше диаметра человеческого волоса). Если бы эту работу проделывала иголка, повреждений было бы гораздо больше.

Такую методику впервые предложили авторы проекта для отбора проб из бумаги и масляных красочных слоев. А теперь будут использовать ее для фресок.

Отбор пробы – это не всегда принести в лабораторию, померять и выбросить. Мы хотим создать библиотеку проб. Это поможет как материаловедам – физикам, химикам, геологам, так и ученым гуманитарного направления в исследованиях тех церквей, которые мы пока не можем охватить. В будущем кто-то решит исследовать новый храмовый комплекс и на основании наших заключений, например, сможет построить новые теории, увидеть закономерности и характерные отличия между регионами.


Иллюстрации: авторы исследования Ирина Балахнина и Тамара Анисимова.

Материал подготовлен Российским научным фондом в рамках мультимедийного проекта «Хранители культурного наследия»: https://culture.rscf.ru/