Новое исследование Университета Крэнфилда проливает новый свет на переход от бронзового к железному веку, показывая, как эксперименты древних медеплавильщиков с богатыми железом породами могли способствовать изобретению самого железа.
Обнаруженная в конце 1950-х годов глубоко в горах Южной Грузии мастерская Квемо-Болниси считалась одним из старейших железоплавильных заводов Кавказа.
В отчётах советских археологов присутствовало описание каменной печи, вмурованной в склон холма, груд гематита, разбросанных по земле, и огромной кучи шлака рядом. Это убедило учёных в том, что местные мастера экспериментировали с производством железа между XIII и VII веками до н.э.
Такая точка зрения являлась господствующей на протяжении десятилетий. Но теперь всё изменилось. Новые методы исследований позволили установить, что в Квемо-Болниси вообще не производили железо — это была медная мастерская, где железные руды умело использовались в неожиданных целях.
Почему же пересмотрена прежняя концепция? Всё дело в оборудовании, доступном археологам в 1950-х годах. Тогда учёным приходилось довольствоваться тем, что можно было наблюдать визуально. Поскольку пол в мастерской был покрыт гематитом, оксидом железа, это место идентифицировали как древний железоделательный завод. Более поздние исследования, казалось, подтвердили этот вывод.
Именно здесь, в Болниси зарождалась древняя металлургия.
Устоявшиеся представления начали рушиться, когда учёные Бобби Климчук и Натаниэль Эрб-Сатулло из Университета Крэнфилда применили новые методы исследования, в частности, такие как микрофотография в плоскополяризованном свете и сканирующий электронный микроскоп с обратным рассеянием.
Изучая шлак, руду и мельчайшие капли металла, застрявшие в отходах, они обнаружили неопровержимые доказательства наличия меди, а не железа.
Несколько образцов содержали более 99% чистой меди. Найденные крошечные фрагменты малахита, сопутствующего месторождениям меди, стали ещё одним доказательством выдвинутой гипотезы. То, что казалось первой в регионе железоделательной печью, оказалось совершенно иным — технологически передовой медеплавильной мастерской.
Интригует уже расположение печи. В отличие от многочисленных западногрузинских медных мастерских, которые находились в уединённых горных долинах, в Квемо-Болниси красный металл производился в непосредственной близости от домов и захоронений. Металлообработка была не чем-то изолированным, а частью повседневной жизни каждого. Относительно небольшой размер мастерской, уникальной для Восточной Грузии, предполагает наличие кустарного производства.
Такая схема подразумевает замкнутую систему, в которой металл производился не на продажу, а для удовлетворения нужд местных жителей. Для них медь была не просто материалом для украшений и инструментов — она являлась неотъемлемой частью быта.
Карта Южного Кавказа, показывающая расположение Квемо-Болниси и Колхиды, западного региона Грузии, с хорошо документированными медеплавильными ландшафтами.
Наибольшим потрясением для команды ученых стало осознание причины, по которой в мастерской сохранилось так много гематита. Вместо того чтобы служить сырьём для выплавки железа, этот минерал использовался в качестве флюса. Добавление оксида железа в печь изменило химический состав шлака, сделав его более скользким и облегчившим отделение расплавленной меди.
Это повысило эффективность производства, позволив древним металлургам извлекать больше меди из каждой партии руды. Некоторые капли меди, закрепившиеся в шлаке, были почти чистыми, что свидетельствует о совершенстве применявшейся технологии. Это один из самых ранних известных примеров преднамеренного флюсования на Кавказе.
Веками учёные спорили, стало ли случайное обнаружение железной руды в печах причиной появления выплавки железа. История Квемо-Болниси предлагает иное объяснение.
Медеплавильщики древности использовали различные железосодержащие минералы не для получения железа, а для улучшения процесса выплавки меди. Такие испытания, возможно, косвенно подтолкнули к развитию технологии выплавки железа.
Выводы учёных из университета Крэнфилда подтверждают давно обсуждаемую теорию об изобретении железа медеплавильщиками. «Это место в Квемо-Болниси свидетельствует о намеренном использовании железа при выплавке меди. Металлурги древности воспринимали оксид железа как отдельный материал и экспериментировали с его свойствами при плавке», — говорит доктор Натаниэль Эрб-Сатулло.
Полученные данные указывают на то, что переход от бронзы к железу не являлся внезапным прорывом. Напротив, это был длительный процесс, основанный на многовековых пробах и ошибках. Сосредоточившись на меди, металлурги древности постепенно получили химические знания, которые в конечном итоге сделали возможной обработку железа. Так простое любопытство могло стать причиной одного из величайших технологических прорывов в истории, превратив железо из редкого драгоценного металла в основу империй и промышленности.
Доктор Натаниэль Эрб-Сатулло заново исследует древнюю мастерскую.
Хотя железный век ознаменовал начало широкомасштабного производства железа, сам металл не был новым открытием. Найдены железные артефакты, относящиеся к бронзовому веку, самым известным из которых является железный кинжал с рукоятью из золота и горного хрусталя из гробницы египетского фараона Тутанхамона.
Но самые ранние железные предметы были выкованы из природного металлического железа, встречающегося в метеоритах, а не извлекаемого из железной руды путём плавки. Эта редкость означала, что на тот момент железо ценилось выше золота. Возможность получать железо из широко распространённой на Земле железной руды и перерабатывать его в полезные материалы, такие как инструменты или оружие, изменило всё.
Как отметил доктор Натаниэль Эрб-Сатулло: «В подобных исследованиях есть прекрасная симметрия: мы можем использовать методы современной геологии и материаловедения, чтобы проникнуть в сознание древних металлургов. И всё это мы можем сделать посредством анализа шлака — обычных отходов, обычных отходов, которые выглядят как куски породы необычного вида».
Для археологов это напоминание о том, что прежние представления могут полностью измениться с появлением новых данных.
Переосмысление давних археологических находок в Квемо-Болниси углубляет наши знания о механизме технологических изменений. Выясняется, что инновации не возникают скачкообразно, но могут постепенно формироваться по мере совершенствования существующих производственных процессов.
Наблюдая за тем, как древние металлурги сочетали наблюдение и эксперимент, современные исследователи узнают о происхождении самого научного мышления.
Перевод Виктора Симионова
по материалам сайтов https://www.thebrighterside.news (США) и https://www.sciencedaily.com (США)
