Non-invasive pigment identification at the Yungang Grottoes (Caves 7–8): a chemically corroborated spectral library
Questo studio stabilisce una libreria spettrale di riflettanza a tre livelli, chimicamente corroborata, per le Grotte di Yungang (Grotte 7–8, che migliora significativamente l'accuratezza dell'identificazione non invasiva dei pigmenti attraverso un algoritmo di corrispondenza pesata, consentendo un inventario completo dei pigmenti e una mappatura iperspettrale scalabile per futuri sforzi di conservazione.
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I colori sulle antiche incisioni rupestri sono molto più di una semplice decorazione; sono una fragile registrazione della storia, che ci racconta come pensavano gli artigiani, quali materiali potevano raggiungere e come un sito sia cambiato nel corso dei secoli. Tuttavia, questi pigmenti sono spesso nascosti sotto strati di polvere, agenti atmosferici e successivi restauri, il che li rende difficili da leggere senza causare danni. Per decenni, gli esperti si sono affidati al prelievo di minuscoli campioni fisici per identificare questi colori, un metodo che è preciso ma distruttivo e limitato a pochissimi punti infinitesimali. Un approccio più recente utilizza la luce per "vedere" la composizione chimica di una superficie a distanza. Riflettendo uno spettro ampio di luce su una parete e misurando come questa rimbalza, gli scienziati possono creare un'impronta ottica unica per ogni materiale. La sfida è stata che queste impronte non sono universali; un pigmento rosso su una parete di una grotta in una parte del mondo potrebbe apparire diverso da un pigmento rosso in un'altra a causa dell'età, dello sporco o dei minerali specifici utilizzati. Senza una biblioteca affidabile di queste impronte locali, il metodo basato sulla luce produce spesso congetture piuttosto che risposte.
Alle Grotte di Yungang in Cina, un massiccio complesso di sculture rupestri del quinto secolo, i ricercatori hanno affrontato esattamente questo problema. Le grotte sono ricoperte di pitture policrome che hanno sofferto per secoli di agenti atmosferici e ripetuti ritocchi, sfocando la tavolozza originale. Per risolvere il problema, un team di scienziati dell'Accademia di Yungang e di diverse università ha costruito una libreria specializzata, composta da tre parti, di firme luminose specifiche per queste grotte. Hanno combinato pigmenti commerciali standard, riferimenti da database scientifici pubblici e un nuovo archivio personalizzato costruito direttamente dalle pareti delle grotte. Questo archivio personalizzato è stato creato prelevando alcuni piccoli campioni verificati dalle grotte, analizzandoli con potenti strumenti chimici e poi registrando la firma luminosa esatta di quegli stessi punti. Questo processo ha permesso loro di costruire un sistema di riferimento che tiene conto dell'invecchiamento specifico e delle condizioni del sito di Yungang, piuttosto che affidarsi a campioni generici, perfetti da laboratorio, che potrebbero non corrispondere al mondo reale.
I ricercatori hanno poi applicato questa libreria a oltre mille punti specifici nelle Grotte 7 e 8. Invece di costringere ogni misurazione a corrispondere a un singolo nome di colore, hanno sviluppato un sistema che assegna un livello di confidenza a ogni identificazione. Se la firma luminosa corrispondeva perfettamente a un riferimento ed era chiaramente distinta da altre opzioni, il sistema forniva una risposta ad alta confidenza. Se l'abbinamento era ambiguo o il materiale era una miscela complessa, il sistema lo segnalava per un ulteriore controllo invece di tirare a indovinare. Questo approccio attento ha rivelato che, mentre molte aree erano coperte dai previsti pigmenti antichi come l'ocra rossa e il lapislazzuli, le grotte contenevano anche prove di interventi successivi. L'analisi chimica ha confermato che parte della vernice verde conteneva verde smeraldo, un pigmento sintetico inventato nel XIX secolo, dimostrando che parti delle grotte sono state ridipinte molto tempo dopo la costruzione originale. Allo stesso modo, la presenza di un pigmento blu noto come blu di Prussia, non disponibile fino al XVIII secolo, è stata segnalata in diversi punti, indicando ritocchi successivi che sarebbero sfuggiti a una semplice ispezione visiva.
Lo studio ha mappato con successo la distribuzione di questi pigmenti, creando un inventario unificato che distingue tra materiali originali e aggiunte successive. Hanno scoperto che le aree rosse erano dominate da terre a base di ferro e cinabro, mentre le sezioni bianche erano un mix di mica e gesso, un minerale che era stato precedentemente difficile da identificare senza il campionamento fisico. Il team ha inoltre dimostrato che questo metodo punto per punto poteva essere esteso per coprire intere pareti utilizzando una telecamera che cattura le firme luminose su un'ampia area. Ciò ha permesso loro di generare una mappa codificata a colori di una sezione del soffitto, rivelando schemi di pittura originale e di riparazioni successive invisibili a occhio nudo. Combinando una libreria su misura con un rigoroso sistema di livelli di confidenza e verifica chimica, i ricercatori hanno stabilito un metodo affidabile per documentare la storia di queste fragili opere d'arte. Questo approccio non solo fornisce un quadro chiaro di come le grotte apparissero in diverse epoche, ma offre anche un modo sostenibile per monitorare la loro condizione nel tempo senza mai toccare la pietra.
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