Физика города: почему время не разрушает клады

Иллюстрация: Полина Бреева

Москва не сразу строилась. Для того чтобы на месте равнин и холмов возник мегаполис, понадобилось почти три тысячелетия. Первые поселения финно-угров на этой территории появились еще в железном веке, 27 веков назад, их культура носит название дьяковской. Они селились поближе к реке, и именно там в первую очередь археологи ищут свидетельства их жизни. Мы попросили наших друзей из Детского центра научных открытий "ИнноПарк" объяснить, как земля сохраняет для нас черепки и клады.

Самые частые находки – это осколки глиняных игрушек и посуды и обработанные кусочки камня, которые использовались в качестве ножей и наконечников для стрел. Камень долговечен по своей природе, а вот сохранность глины может удивить. Причина ее стойкости – химический состав. Ее основные компоненты:

• кремнезем – диоксид кремния;
• глинозем – оксид алюминия;
• оксиды щелочных и щелочноземельных металлов: калия, натрия, кальция, магния;
• оксиды железа и титана.

Содержание этих веществ защищает глину от окисления во время нахождения глубоко под землей. Кроме того, обожженная глина и камень – материалы водонепроницаемые, и, как следствие, совершенно не подходят для размножения микроорганизмов и грибка. Найти иные следы жизнедеятельности первых поселенцев зачастую невозможно, так как кожа и ткани попросту истлевают за такой долгий срок.

"Нераскрытые тайны": московские клады

С расширением торговых связей ассортимент материалов, применяемых древними москвичами в быту, значительно расширился. Они научились обращаться со стеклом, слоновой костью, медью, бронзой и благородными металлами. Стекло наряду с изделиями из глины может находиться в земле долгое время без особых изменений. Оно не пропускает воду и не подвержено гниению.

Стекло на 70 – 75 процентов состоит из двуокиси кремния (SiO2), получаемой из кварцевого песка. Венецианцы брали для его производства песок из реки По и завозили его из Истрии. Другая составная часть стекла – окись кальция – делает его стойким перед химическими реакциями и усиливает блеск. СаО2 в виде извести первыми начали добавлять богемские стеклоделы в XVII веке. Именно двуокись кремния и окись кальция не дают стеклу раствориться за годы лежания в земле.

Где ведутся раскопки в Москве

Сложнее дело обстоит с металлическими изделиями. Найти железные украшения в их первозданном виде практически невозможно, так как в почве много кислорода, контакт с которым ведет к появлению ржавчины. Тем временем золото, серебро, медь, бронза и платина не подвержены окислению, а потому сохраняются куда лучше. Однако вблизи Москвы месторождений нет, поэтому до XVI века местные мастера не использовали это сырье.

Пласт земли, хранящий артефакты прошлого, называют культурным слоем. Учитывая особенности почвы, в Москве он составляет в среднем восемь метров для каждой эпохи. Из-за перемешивания слоев вследствие разных причин предмет не всегда соответствует возрасту других объектов, найденных поблизости. Чтобы датировать находки применяют различные методы.

"Москва гид": археология в столице

Самый очевидный – найти на самом артефакте указание на ту или иную эпоху. Например, портрет правителя или изображение исторического события. Но такая удача выпадает редко, поэтому приходится пользоваться более трудоемкими способами. Наиболее достоверно определить возраст предмета ученым удается, если в раскопе находят изделия и фрагменты построек из дерева.

Считается, что у деревьев одной породы, растущих в одном месте, толщина годовых колец примерно одинакова. Сравнив их с эталонным для данной местности образцом, можно достаточно точно определить время, когда дерево было срублено. Это биологический метод, называется дендрохронологией.

При работе с органикой – бумагой, тканью и останками живых существ – применяется радиоуглеродный анализ. Все биологические организмы содержат углерод. В атмосфере Земли он содержится в виде стабильных изотопов С12 и С13, а также радиоактивного изотопа С14, который постоянно образуется под воздействием радиации. Ежегодно в атмосфере возникает и распадается около семи килограммов радиоуглерода. Он рождается на высоте пятнадцати километров, где окисляется кислородом и рассеивается в атмосфере, после чего попадает внутрь растений и животных организмов.

После их гибели углеродный обмен прекращается. Это значит, что стабильный углерод в останках сохраняется, а количество радиоактивного постепенно уменьшается. Чтобы узнать сколько лет прошло со дня смерти того или иного организма, надо измерить оставшееся в нем количество радиоуглерода.

Екатерина Ефремова, Детский центр научных открытий "ИнноПарк"