Физики Объединенного института ядерных исследований помогли российским искусствоведам и реставраторам определить истинные цвета фресок в Георгиевском соборе Свято-Юрьева монастыря и церкви Симеона Богоприимца Зверина монастыря в Великом Новгороде, а также в Смоленском соборе московского Новодевичьего монастыря. Это было сделано с помощью комплекса методов: рентгенофлуоресцентного, нейтронного активационного анализа и некоторых других. Подробнее о своих открытиях ученые рассказали «Газете.Ru».
Восстановить реальную картину
Для исследователей и реставраторов важно знать, какие цвета изначально были заложены автором живописной работы. Однако процесс усложняет один нюанс: некоторые цвета за годы под воздействием различных обстоятельств – смены температуры, влажности или даже жизнедеятельности микроорганизмов – могут меняться на противоположный. При этом установить оригинальную задумку бывает проблематично. Но сегодня физики Объединенного института ядерных исследований могут это сделать несколькими методами: неразрушающим рентгенофлуоресцентным анализом (РФА), электронной микроскопией, методами инфракрасной и рамановской спектроскопии, а также нейтронным активационным анализом, который выступает в роли самого точного инструмента.
На каждом объекте сотрудники начинают исследования с помощью портативного РФА-прибора. Прикладывая его к росписи на стене, они проводят экспресс-анализ элементного состава. Это, в большинстве случаев, позволяет на месте определить, какая именно была использована краска.
«С помощью портативного спектрометра мы можем прямо на месте назвать элементный состав. Есть характерные элементы, которые определяют цвет пигмента: например, присутствие ртути в красной краске говорит об использовании киновари, напротив, большое количество железа указывает на красную охру. Спектрометр обладает некоторой глубиной проникновения — мы видим все красочные слои до штукатурки. Но в результате мы узнаем только общий состав, будто цвета перемешали. Чтобы точно послойно установить пигменты, мы берем пробу и анализируем ее уже в лаборатории», – объяснила «Газете.Ru» старший научный сотрудник Группы нейтронного активационного Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ Ольга Филиппова.
С помощью стратиграфии (метод анализа слоев) можно увидеть, сколько и какие слои присутствуют в образце. Поляризационная микроскопия позволяет различать пигменты по их оптическим свойствам, а инфракрасная спектроскопия помогает установить тип связующего (то, на чем замешана краска: яичном белке, животном жире или других компонентах). Также в лаборатории проводят микрохимический анализ.
© Springer NatureПоперечное сечение и карты распределения элементов Al, Si, Na и S
Для более точного исследования фресок ученые используют нейтронный активационный анализ – он также проводится в лабораторных условиях.
«Образец помещают в поток нейтронов, и в результате ядерных реакций возникают «превращения», которые мы фиксируем с помощью спектрометрического оборудования. Далее снятый спектр мы обрабатываем и вычисляем точный элементный состав. Большинство элементов мы видим с чувствительностью 1 атом на 1 млн других. Для некоторых, например, золота соотношение более точное – 1 на 1 млрд. На основе элементного состава мы можем говорить об использованных материалах: пигментах и штукатурках», – объяснил начальник ГНАА ЛНФ ОИЯИ Андрей Дмитриев.
Однако за точность приходится платить временем: от взятия образца до получения первых результатов уходит полтора-два месяца.
Ученые уже использовали все вышеперечисленные методы на разных культурных объектах Великого Новгорода, Пскова и Москвы.
Черный плащ оказался красным
В Великом Новгороде физики при помощи своих инструментов смогли установить изначальный цвет плаща на фреске Георгия Победоносца из Георгиевского собора XII века Юрьева монастыря.
© Springer NatureВиды одноцветных фрагментов и микроснимки поперечных срезов
Исторически плащ святого принято изображать в тонах красного цвета, однако в настоящее время он черно-коричневый, и лишь местами на нем проступает яркий красный цвет. Причина этой нестыковки была настоящей загадкой для искусствоведов.
В результате исследования элементного состава фрески было обнаружено значительное содержание свинца, что указывает на использование нестабильных свинцовых белил. Именно они «перекрасили» фреску в черный цвет.
«Есть пигменты, которые меняют цвет на противоположный из-за различных воздействий. К ним относятся и свинцовые белила — они сначала имеют белый цвет, но потом из-за разных факторов – жизнедеятельности бактерий, перепадов температуры и влажности – разлагаются и становятся черными. Такой пигмент мы обнаружили в изображении святого Георгия Победоносца – это и объясняет нехарактерный для его изображения черный цвет плаща. На основе полученных данных мы провели цифровую реконструкцию и восстановили возможный первоначальный авторский цвет», – рассказал «Газете.Ru» Дмитриев.
Черные белила
Ольга Филиппова привела другой пример перерождения колорита в Смоленском соборе Новодевичьего монастыря в Москве. По ее словам, в барабане собора изображены архангелы в желтых, зеленых и красных одеждах. У двух первых складки прорисованы белым цветом, а на красных одеждах складки черные. Такая разница в цветах показалась исследователям странной.
«Когда мы исследовали элементный состав, выяснили, что в этих черных полосах очень много свинца. Следовательно, использовали свинцовые белила или карбонат свинца.
Это не очень устойчивое соединение к внешним воздействиям: температуре, влажности, некоторым видам бактерий. Оно со временем переходит в почти черный оксид свинца», – объяснила она.
В России, Грузии, Европе есть примеры почерневших памятников. В данном случае сотрудники ЛНФ показали, что в черных складках на красных одеждах присутствовали изменившиеся свинцовые белила, а белые складки на одеждах других цветов нарисованы устойчивыми известковыми белилами.
«На основании полученных данных мы провели реконструкцию фрагмента фрески, в результате чего показали, что одежды всех цветов изначально были изображены в одном стиле», — добавила ученый.
© Springer NatureЦифровая реконструкция фрески Георгия Победоносца
Истинный стиль Феофана Грека
Если зайти в Великом Новгороде в церковь Спаса на Ильине улице, расписанную знаменитым Феофаном Греком, то можно увидеть, что изображения черно-красные, почти монохромные.
До сих пор искусствоведы не пришли в общему мнению о причинах появления столь нехарактерной палитры.
«Для искусствоведов это настоящая загадка: это авторская аскетичная палитра или результат воздействия окружающей среды? Для поиска ответа на этот вопрос мы начали исследование другого памятника. В новгородской церкви Симеона Богоприимца Зверина монастыря лишь некоторые фрагменты изображений имеют нехарактерные цвета, например, нимб красного цвета. Мы провели температурный эксперимент и составили шкалу температурных переходов основных цветов, и теперь знаем, какой цвет при какой температуре как изменяется. На основании этих данных мы проводим цифровую реконструкцию отдельных фрагментов фресок. Сейчас готовим публикацию на эту тему», – рассказал Дмитриев.
Исследования фрески с изображением трех апостолов из Симеоновской церкви показали, что под воздействием температуры желтая охра за несколько минут превращается в красную. И действительно, в летописи отмечается, что в 1471 году, когда Иван III завоевывал Великий Новгород, церковь «огорела».
Это может указывать на возможную причину смены цвета фрески.
Кремлевские загадки
Сейчас ученые ведут совместную с искусствоведами и реставраторами работу в Успенском соборе Московского Кремля – в планах достоверно определить, какими в реальности были цвета фресок, провести их цифровую реконструкцию и понять, как именно менялся тот или иной цвет. Кроме этого, работа позволит верифицировать закупочные документы XVII века.
По словам реставратора МНРХУ Александры Гребенщиковой, сложность этой работы заключается в том, что художники-реставраторы XIX – начала XX веков не стремились сохранить первозданный вид фресок и прописывали новые росписи поверх старых современными им материалами. Тогда бытовало представление, что древняя живопись изначально создавалась в темных, сумрачных тонах. Однако на самом деле живопись XVII века была яркой и лучезарной.
«У специалистов в Успенском соборе возникли вопросы, и один из них – установление возраста позолоты. С помощью нашего РФА-прибора мы можем определить, к какому веку позолота относится, сравнив с известными образцами разных веков. Тип связующего мы сможем установить в лаборатории», – рассказала сотрудник ГНАА Наталья Гломбоцкая.
Сейчас сотрудники заняты исследованием стенописи 1643 года в Успенском соборе Как пояснила старший научный сотрудник музеев Московского Кремля Ольга Захарова, искусствоведы решили проверить, какие материалы можно обнаружить среди тех, о которых известно по документам, что они были закуплены в 1643 году по указу царя Михаила Федоровича Романова.
Понять состав смесей, образующих красочную поверхность, и их соотношение с закупленными материалами, верифицировать документы – это научная задача, отметила она.