Щелочная почва не дала заржаветь оружию терракотовой армии
7 апреля 2019 г. Историк
Ученые установили, что оружие терракотовой армии сохранилось благодаря высокому pH почвы и наличию олова в бронзовом сплаве.
Гробница первого императора династии Цинь. Китай
С момента обнаружения терракотовой армии китайского императора Цинь Шихуанди (258 - 210 гг. до н. э.) в 1970-х гг. ученые ломали голову, почему бронзовое оружие из гробницы за 2000 лет совсем не заржавело. Десятки тысяч наконечников стрел, копий, мечей, металлических частей арбалетов, крючков — все это богатство было не тронутым коррозией и оставалось таким же острым и блестящим, как только что отлитое. И это несмотря на то, что деревянные рукояти давно сгнили. Следы хрома, обнаруженные на бронзовых деталях, навели ученых на мысль, что, возможно, в древнем Китае хромировали бронзу, чтобы замедлить окислительные процессы. Важно отметить, что технология хромирования появилась в ХХ в.
Бронзовые наконечники стрел Терракотовой армии. Музейная табличка рассказывает, что они прекрасно сохранились благодаря технологии хромирования, которой якобы владели древние китайцы
Новое исследование, опубликованное в Scientific Reports, показало, что хром входил в состав лаков, нанесенных на деревянные и бамбуковые части оружия. При распаде органического вещества остатки хрома контаминировали лезвия.
Что же позволило сохранить бронзу в первозданном виде? Авторы исследования полагают, что ответ заключен в составе бронзы и в почве, в которой терракотовая армия была похоронена. Бронзовые сплавы с высоким содержанием олова образуют на поверхности защитный слой, препятствующий коррозии. Анализ наиболее сохранных наконечников стрел из терракотовой армии показал, что в них имелось повышенное содержание олова.
Щелочная природа почвы — еще один фактор, тщательно исследованный учеными.
Терракотовая армия была погребена на южной оконечности Лёссового плато, территории в 640 тыс. км2 с пылеватым грунтом и эоловыми отложениями в средней части бассейна реки Хуанхэ в Китае. Кислотность почвы, взятая на глубине, показала pH равный 8,1 - 8,5. Кислотность грунта — важнейший показатель для прогнозирования скорости коррозии металла, поскольку он коррелирует с окислительно-восстановительным потенциалом, дренированностью, биологической активностью и почвенной аэрацией. Особенностью лёсских почв является низкое содержание в них органического вещества и небольшой размер частиц. По мнению ученых, все эти факторы предотвратили образование почвенных кислот, способных нарушить целостность металла. Небольшой размер почвенных фракций препятствует доступу влаги и воздуха, необходимых для образования ржавчины. Данные о сохранности металлов на других археологических объектах подтверждают, что оптимальными условиями для этого являются почвы с pH 8-8,5 и малым размером частиц.
Предположение было экспериментально проверено. Бронзовые жетоны, закопанные в грунт, взятый с лёсского плато, поместили в камеру с режимом ускоренного старения. Другой жетон был закопан в слабокислую почву (pH 5,9), богатую органикой. Жетон из первой камеры остался в первозданном виде, второй — быстро показал признаки коррозии.
Таким образом, было сделано заключение, что в начале эпохи Цинь хромирования металлов не знали, а превосходная сохранность оружия терракотовой армии объясняется условиями почвы, в которой та была захоронена. В связи с этим, в описания некоторых экспонатов выставки придется внести изменения.