Современный метод исследования — микрорентгенофлуоресцентный анализ — помог раскрыть секрет древнейшего в мире ворсового ковра, изготовленного около 400 года до н. э. и хранящегося сейчас в Эрмитаже.
Ковер принадлежит к памятникам пазырыкской археологической культуры, распространенной в VI–III вв. до н. э. на территории Алтая. Ныне археологические находки, относящиеся к данной культуре, делаются в России, Казахстане и Монголии. Название она получила после того, как в межгорном урочище Пазырык, у села Балыктуюль, что в долине алтайской реки Большой Уралан, были найдены захоронения с богатым погребальным инвентарем. Ныне эти находки хранятся в Эрмитаже. Подробнее об этой археологической культуре можно прочитать в очерке, посвященном пазырыкским погребениям.
Ковер размером 183 на 200 сантиметров был найден в 1949 году археологом Сергеем Руденко в Пятом пазырыкском кургане. Он изготовлен из шерсти с помощью узелкового плетения — так называемым турецким, или симметричным двойным узлом. Плетение очень плотное: на один квадратный дециметр ковра приходится 3600 узелков, а во всем ковре узелков более 1 250 000. Благодаря нахождению в вечной мерзлоте ткань неплохо сохранилась. Ковер покрыт сложным узором, включающим в себя изображения бутонов лотоса в центральной части, окруженных фигурами грифонов, оленей и всадников. Ткань окрашена в красный, желтый и синий цвета.
Происхождение ковра остается предметом дискуссий. Представители пазырыкской культуры не жили изолированно от внешнего мира, и в их курганах находят изделия, созданные в других странах: зеркала из Китая и Индии, текстиль из Китая, Ирана и Ближнего Востока. Существующие аналоги указывают на иранское происхождение ковра. Однако он мог быть изготовлен и в Средней Азии, через которую проходили торговые пути, связывавшие Алтай с Ираном, или даже создан самими кочевниками-пазырыкцами по иранским образцам. В любом случае этот ковер как минимум на шесть веков старше других самых ранних датированных ворсовых ковров.
Авторов исследования интересовал секрет удивительной стойкости пигментов на пазырыкском ковре. Одним из возможных ее объяснений было применение ферментации шерсти перед окрашиванием. Этот процесс служит альтернативой отбеливанию и заключается в том, что шерсть замачивают в суспензии из закваски и пшеничных отрубей, в которой содержатся дрожжи Geotrichum candidum (они, вместе с белой плесенью, используются также при приготовлении некоторых сыров, в частности, камамбера). Дрожжи поддерживают постоянный pH среды на уровне 4,4, предотвращают гниение и примерно за три недели разлагают жиры внутри слоя кутикулы, значительно повышая способность шерстяных волокон поглощать краситель и обеспечивая стойкость окрашивания, превосходящую стандарты современного промышленного производства. Ферментация шерсти требует опыта, так как нарушение технологии приведет к тому, что шерсть просто сгниет.
Профессор Карл Месслингер (Karl Meßlinger) из Университета имени Фридриха-Александра в Эрлангене и Нюрнберге вместе со специалистом по восточным методам окрашивания текстиля Манфредом Бибером (Manfred Bieber) ранее научились определять шерсть, подвергнутую ферментации, при помощи растрового электронного микроскопа. Самые ранние образцы, в которых они обнаружили ферментированную шерсть, происходили из Коньи XVII века. Но чем древнее ткань, тем сложнее выявить следы ферментации, ведь это делается по характерному приподнятому положению внешних слоев кутикулы, а с течением времени волокна шерсти теряют эти слои.
Потеря внешних слоев кутикулы волокнами шерсти. Слева — образец из турецкого ковра XVIII века, справа — пазырыкский ковер. Утрата внешних чешуек кутикулы в результате истирания из-за длительного использования типична для древних тканей. Поэтому прямое выявление ферментации шерсти по структуре кутикулы становится невозможным для древних образцов.
Фрагмент из нескольких узелков пазырыкского ковра профессор Месслингер получил для исследования еще в 1991 году, но имеющийся метод не давал надежного ответа. Теперь специалисты по рентгеновской микроскопии Андреас Шпет (Andreas Späth) и Райнер Финк (Rainer H. Fink) из Университета имени Фридриха-Александра предложили новую методику. Соавтором немецких ученых стала Людмила Леонидовна Баркова (1928–2014), сотрудник Государственного Эрмитажа, автор работ по материальной культуре алтайских курганов. Для исследования образца использовался рентгеновский микроскоп PHOENIX в Институте Пауля Шеррера в Виллигене (Швейцария).
Новый метод состоял в визуализации распределения пигментов по поперечному сечению отдельных волокон шерсти с помощью микрорентгенофлуоресцентного анализа (µXRF). Как и обычная рентгенофлуоресцентная спектроскопия, этот метод состоит в определении химического состава образца по спектру излучения, вызванного при попадании на него рентгеновских лучей. Фотоны высокой энергии в рентгеновских лучах, попадая на атомы, вызывают в них переход электронов на более высокие энергетические уровни. Спустя всего миллионную долю секунды электроны возвращаются на обычные позиции, а избыток энергии выделяется в виде фотона. Атомы каждого элемента выделяют такие фотоны со строго определенным уровнем энергии, например, атомы железа испускают фотоны с энергией, равной 6,4 кэВ. По количеству выделенных фотонов и их энергии можно определить состав вещества. Отличие µXRF состоит в том, что при помощи капиллярных рентгеновских линз можно получать информацию в масштабах до нескольких микрометров.
Для исследования брались поперечные срезы волокон. Полученную картину химического состава по всей толщине волокна сравнивали с образцами из турецкого ковра XVIII века из Коньи, где шерсть была подвергнута предварительной ферментации, с шерстью, которую сами ученые окрасили при помощи марены красильной, а также с натуральной некрашеной шерстью. Полученный результат подтвердил, что шерсть пазырыкского ковра перед окрашиванием также подверглась ферментации. Следовательно, производители ковра, где бы они ни жили, владели этой технологией на две тысячи лет раньше, чем, как считалось, она возникла.
Итоги исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
