Составные ножи, дротики, наконечники — все эти инструменты наши предки научились создавать в конце каменного века. В основе таких орудий — костяная рукоятка с пазами, в которые вклеивались тонкие каменные лезвия. Удобнее изучать их с помощью томографии, у которой есть масса применений. Ученые из лаборатории «ЦифрА» Института археологии и этнографии СО РАН начали исследовать эти артефакты, делая их компьютерные томограммы и 3D-модели.
Составные вкладышевые орудия — это инструменты, состоящие из нескольких частей. Обычно это костяная или роговая обойма (элемент конструкции, соединяющий различные части вместе), в которой прорезали паз и внутрь орудий вставляли вкладыши из камня. Выделяют три типа вкладышевых орудий: ножи, кинжалы и наконечники. Последние использовались для стрел или копий. На территории Восточной Сибири подобные орудия появились около 15 тысяч лет назад и использовались в основном для охоты или бытовых целей.
Разберемся, что такое компьютерный томограф. Компьютерный томограф (КТ) — это система, состоящая из рентгеновской трубки и рентгеновской камеры. Выглядит вся эта конструкция как большая микроволновка и установлена в Институте археологии и этнографии СО РАН. В трубке объект просвечивают, а камера фиксирует сотни теневых проекций этого объекта под разными углами. Томограф для археологов незаменим: с его помощью можно провести неинвазивное исследование внутренней структуры объекта, то есть не разбирать артефакт на составляющие и оставить непотревоженным. В результате КТ можно получить 3D-модель изучаемого предмета — копию объекта — и, например, потом, напечатав ее на 3D-принтере, реже обращаться к оригиналу, тем самым сохраняя его первозданный вид. Это помогает и в работе с артефактами, которые находятся в коллекции фонда музея на другом конце страны — виртуальная копия облегчает работу исследователей.
Ученые часто используют экспериментальное моделирование: изготавливают копию составного орудия из тех материалов, что и в древние времена, — костей и камней. В результате получается рабочий инструмент, которым можно постругать дерево или порезать мясо. Это помогает определить предназначение орудия: сравнить следы, образовавшиеся в результате использования на экспериментальном орудии, найти и сравнить подобные следы на обнаруженных при раскопках оригиналах. При помощи микроКТ такие сравнения переходят на новый уровень: можно заглянуть внутрь предмета и, например, в костяной основе изучить микроповреждения и микротрещины в самой структуре кости.
«Если мы хотим провести подобный эксперимент, то вначале нам понадобится определить, из какого материла сделана основа: кость или рог. Мы подготавливаем заготовку из рога или кости нужного размера, придаем ей нужную форму и прорезываем пазы, пытаясь воспроизвести операции, которые делал древний мастер, — рассказывает младший научный сотрудник лаборатории “ЦифрА” Екатерина Николаевна Бочарова. — Еще нам нужно подобрать каменное сырье. Лучше всего — из выходов сырья у археологического памятника, где было найдено орудие, копию которого мы хотим получить, либо следует подыскать камень с подобными свойствами. Далее мы делаем похожие каменные пластинки и соединяем костяную или роговую основу и вкладыши. Получив подобные копии орудий, можно попробовать поработать ими: разделать тушу, порезать мясо. Эта работа дает нам информацию о процессах изготовления и использования подобных орудий».
Вся это реконструкция операций — повтор действий, которые могли выполнять люди тысячи лет назад. После этого экспериментальное орудие изучают с помощью микрокомпьютерной томографии, чтобы увидеть микроповреждения от работы. Эти следы сравнивают с теми, что есть на археологической находке. Известно, что разные виды обработки (резка, скобление, удары) оставляют уникальные следы, и, сравнивая их между собой, можно идентифицировать, как использовался археологический предмет, по аналогии с экспериментальным. Это помогает подтверждать предположения исследователей о функциональности орудия. Экспериментальная археология интересна и иногда сильно помогает ученым.
КТ позволяет сегментировать каждую часть объекта и изучить их отдельно друг от друга. Во вкладышевом орудии это помогает рассмотреть каждую составную часть по отдельности — основу и каждый вкладыш. Был один предмет, а стало, к примеру, сразу шесть деталей.
«Сейчас у нас есть несколько орудий, в пазах которых сохранились вкладыши и грунт, их не почистили при первом исследовании, и это здорово. Теперь мы можем с помощью КТ на снимках-срезах обнаружить внутри этих пазов остатки, например, клеевого состава или посмотреть, как вкладыши расположены по отношению к основе и относительно других вкладышей», — делится Екатерина Бочарова.
Компьютерный томограф можно использовать в археологии и для других задач. Его главное преимущество — возможность изучать хрупкие артефакты без риска их повреждения, разобрать древний предмет на виртуальные слои, не прикасаясь к нему. Например, в керамических или стеклянных изделиях томография тоже помогает увидеть места соединения разных деталей или частей, изучить, из чего и как был сделан предмет.
«Цель археологов — всесторонне изучить артефакт, который они извлекли из земли. Часто бывает, что он плохо сохранился, или есть иные ограничения для исследования. Способы виртуального копирования значительно расширяют инструментарий для детального изучения, и КТ позволяет заглянуть внутрь — увидеть, как и чем скреплены отдельные его фрагменты или исследовать предметы, скрытые от глаз: например, зашитые в ткань монеты или нательные кресты, подвергнувшиеся коррозии, — рассказывает Екатерина Бочарова. — Использование микроКТ в нашей лаборатории только начинается, и мы надеемся, что дальше направление будет развиваться, будут исследоваться артефакты из различных материалов, и это позволит получить новые данные».
Также КТ начали применять в реставрации археологических предметов: по снимках можно определить сохранность артефакта, посмотреть наиболее хрупкие места и разработать план восстановления и консервации. Кроме того, сотрудники лаборатории «ЦифрА» активно работают с музейными коллекциями, что позволяет по-новому взглянуть на старые находки.
Исследование проводится при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-28-01157 «Вкладышевые технологии Восточной Сибири конца плейстоцена — начала голоцена»). КТ-исследование выполнялось с использованием приборной базы Центра коллективного пользования «Геохронология кайнозоя» ИАЭТ СО РАН (Новосибирск). Исследование проводилось в лаборатории «ЦифрА» ЦКП Института археологии и этнографии СО РАН на базе системы компьютерной микротомографии высокого разрешения «Продис. Компакт» в исполнении 1215CG, предназначенной для получения, обработки и хранения цифровых рентгеновских изображений от источника ионизирующего излучения.
Подготовили студенты отделения журналистики Гуманитарного института НГУ Анастасия Толстова, Злата Шагарова для спецпроекта «Мастерская “Науки в Сибири”»
Фото авторов
