După incendiul de la Notre Dame, oamenii de știință văd o privire despre originile catedralei

„Pădurea” Notre Dame a fost unul dintre locurile preferate ale lui Olivier de Châlus. Acea zăbrele densă de cherestea de sub acoperișul de plumb al clădirii a reprezentat tehnicile de construcție medievale pe care inginerul a petrecut ani de zile le analizează.

„Era un miros de lemn foarte special, foarte puternic, venit din Evul Mediu”, spune de Châlus. „Și a fost foarte, foarte calm – impresionant, în comparație cu viața foarte zgomotoasă din interiorul catedralei.” Fiind unul dintre puținii vizitatori permisi în pădure, de Châlus a avut privilegiul rar de a auzi zgomotele scârțâite emise de lemnul uzat de timp și de a se uita la numerele mâzgălite pe cherestea de dulgherii de mult plecați.

Acea pădure iubită este acum estrusată, pierdută într-un incendiu din 15 aprilie 2019 care a distrus acoperișul și turla catedralei și a deteriorat părți ale zidăriei. De Châlus, care lucrează pentru firma globală de inginerie Arcadis, finalizează un doctorat. asupra construcției catedralei.

Există puține documente despre procesul de construcție, care a început în 1163 și a continuat timp de aproximativ 200 de ani. De Châlus s-a dedicat tachinării regulilor nescrise ale construcției – cum au decis constructorii dimensiunea coloanelor sau înălțimea contraforturilor zburătoare, de exemplu. El observă că constructorii au ridicat pietre de 100 de kilograme la mai mult de 60 de metri de la sol, fără beneficiile tehnologiei moderne. Exact cum s-a realizat acest lucru a fost pierdut în timp, spune el.

Olivier de Châlus
Olivier de Châlus studiază tehnicile de construcție a Notre Dame.E. Conover

„Notre Dame este viața mea, întreaga mea viață”, spune de Châlus, care a petrecut patru ani supravegheând ghizii care arată turiștilor în jurul catedralei. Așa că, după incendiu, s-a alăturat rapid unui efort internațional organizat de oamenii de știință francezi pentru a-și folosi expertiza pentru a ajuta la reconstruirea catedralei și pentru a afla mai multe despre clădirea emblematică. El este acum purtătorul de cuvânt al grupului, Association des Scientifiques au Service de la Restauration de Notre Dame de Paris – Asociația Oamenilor de Știință în Serviciu pentru Restaurarea Notre Dame din Paris.

Incendiul a deschis accesul în părți ale clădirii care nu puteau fi studiate când structura era intactă. Oamenii de știință s-au adunat cu planuri pentru a cerceta istoria catedralei, precum și impactul asupra mediului al incendiului asupra orașului din jur. Unii vor explora chiar ceea ce materialele vechi ale catedralei pot dezvălui despre schimbările climatice.

Să se organizeze

Pe măsură ce flăcările s-au stins, Parisul a disperat de deteriorarea uneia dintre cele mai prețuite structuri istorice ale sale. Dar „există mult mai mult de pierdut decât ceea ce s-a pierdut deja”, spune arheologul Maxime L’Héritier de la Université Paris 8. Dacă materialele care au căzut din vârful catedralei — piatră, lemn, fier, plumb — nu sunt studiate, el spune că oportunitatea pierdută este „chiar mai rea decât ceea ce a provocat incendiul”.

A doua zi după incendiu, L’Héritier și istoricul de artă Arnaud Ybert de la Université de Bretagne Occidentale din Quimper, Franța, au format asociația oamenilor de știință. Astăzi, peste 200 de oameni de știință fac parte din grup, inclusiv geologi, arheologi și ingineri. Asociația își propune să coordoneze munca între experți în diverse specialități, să împărtășească cunoștințele și să pledeze pentru studiul științific al catedralei.

L’Héritier, care studiază metalele antice, dorește să afle mai multe despre cum a fost folosit fierul în structură, inclusiv despre integrarea lui în pereții de piatră și tâmplăria care susținea acoperișul. În timp ce renovările din secolul al XIX-lea au adăugat fier structurii, cercetătorii vor căuta fier medieval plasat în timpul construcției originale.

Cercetătorii de la Notre Dame
Cercetătorii Lise Leroux, Aurélia Azéma și Maxime L’Héritier (de la stânga la dreapta) lucrează la înțelegerea pietrei și a metalului din Notre Dame.E. Conover

Datarea cu radiocarbon este folosită în mod obișnuit pentru a sorta vârsta materialelor, dar pentru asta, materialele trebuie să conțină ceva carbon. Din fericire, tehnicile medievale de producție a fierului au introdus mici urme de carbon, care, atunci când sunt aliate cu fier, produc oțel. Datarea cu carbon a acelor bucăți de oțel ar putea demonstra dacă metalul este original, spune L’Héritier.

Iar fierul, medieval sau nu, ar putea acționa „ca un termometru”, dezvăluind cât de fierbinte a devenit focul, spune Philippe Dillmann, arheometalurgist la Centre National de la Recherche Scientifique, sau CNRS. Pe măsură ce temperaturile au crescut în interiorul focului, coroziunea fierului – în esență rugina – s-ar fi transformat din rugina tipică în compuși mai neobișnuiți. Analizarea acestei coroziuni ar putea indica cât de multă căldură a fost provocată clădirii și, astfel, ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă cât de mult a slăbit acea căldură calcarul care alcătuiește cea mai mare parte a structurii catedralei.

Dillmann este co-liderul unui al doilea efort de organizare a cercetătorilor pentru a studia Notre Dame, condus de CNRS. Echipa CNRS va planifica, de asemenea, întâlniri științifice și va compila cercetări.

Ambele grupuri sunt încă în faza de planificare, deoarece catedrala este încă contaminată cu praful toxic degajat atunci când a ars acoperișul de plumb. Majoritatea oamenilor de știință nu au încă acces la clădire și toate materialele din interior trebuie sortate și catalogate înainte ca cercetătorii să poată pune mâna pe ele.

În interiorul catedralei

Un al treilea grup de oameni de știință este deja la fața locului, asistând la curățarea și restaurarea clădirii. Cercetătorii de la Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques, sau LRMH, al Ministerului francez al Culturii, dezvoltă tehnici științifice pentru restaurarea monumentelor din toată Franța.

Laboratorul, situat în Champs-sur-Marne, lângă Paris, angajează 23 de oameni de știință „pentru toate materialele și pentru toate monumentele din Franța”, spune Lise Leroux de la LRMH. „Suntem foarte ocupați.” Cu atât mai mult după incendiu.

Geolog și expert în conservarea pietrei, Leroux ajută la determinarea care dintre blocurile de calcar ale Notre Dame pot rămâne pe loc sau pot fi refolosite și care trebuie înlocuite cu pietre noi. „Monumentul este foarte degradat”, spune ea. În timp ce incendiul a luat razna în acea noapte, căldura intensă și potopul de apă din eforturile de stingere a incendiului au provocat crăpături și alte daune în pietrele din apropierea flăcărilor. Și când turla bisericii s-a prăbușit, impactul a făcut găuri deschise în tavanul de calcar.

Plasa Notre Dame
Resturile care cădeau au făcut găuri în tavanul boltit al catedralei. Oamenii de știință ajută la eforturile de a determina care dintre pietrele rămase sunt deteriorate și trebuie înlocuite.Brian Katz și Mylène Pardoen/CNRS

Găsirea pietrelor care să le înlocuiască pe cele deteriorate sau distruse va necesita o mare grijă. Plasarea pietrelor de diferite compoziții una lângă alta – de exemplu, tipuri distincte de calcar extrase din diferite părți ale lumii – poate cauza acumularea de apă sau poluanți într-o piatră mai mult decât în ​​alta, slăbind structura.

Chiar înainte de incendiu, „monumentul era foarte, foarte murdar”, spune expertul în metale LRMH și chimista Aurélia Azéma. Acum, cercetătorii LRMH elaborează și testează tehnici pentru îndepărtarea plumbului, care a fost împrăștiat în toată catedrala când acoperișul a ars. Metalul, piatra, vopseaua și alte materiale necesită metode adaptate pentru a extrage plumbul fără a provoca daune.

Amprentele unui incendiu

Problemele cu plumbul se extind dincolo de zidurile catedralei. În timpul incendiului, temperaturile extrem de ridicate au făcut ca plumbul să se aerosolizeze în particule mici care s-au umflat în aer și au căzut sub formă de praf în apropiere. Asta i-a dat geochimistului Sophie Ayrault, care studiază metalele toxice, un nou proiect.

Ayrault, de la Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement din Gif-sur-Yvette, Franţa, a căutat anterior metale în sedimentele Senei, râul care trece prin Paris. Analiza miezurilor de sedimente din câmpia inundabilă a râului dezvăluie modul în care contaminarea a variat în ultimii 100 de ani.

Pentru a identifica originile plumbului pe care îl detectează, Ayrault măsoară concentrațiile relative ale izotopilor săi – diferite versiuni ale elementului cu un număr diferit de neutroni în nucleu. Rapoartele sunt o amprentă digitală care poate fi folosită pentru a urmări sursa de contaminare.

Curățarea incendiului de la Notre Dame
După incendiu, contaminarea cu plumb în apropierea catedralei a impus eforturi de curățare (mai sus). Cercetătorii măsoară izotopii plumbului din probele prelevate din Sena și din alte locuri din jurul Parisului pentru a spune care contaminare a provenit de la incendiu și care a apărut înainte.Francois Mori/AP Foto

De exemplu, într-o lucrare publicată în 2012 în chimioferăAyrault și colegii săi au raportat că semnătura benzinei cu plumb a fost detectabilă în sedimentele mai vechi din Sena, dar a dispărut în sedimentele depuse după eliminarea treptată a benzinei cu plumb la mijlocul anilor 1980.

Înainte ca Notre Dame să ardă în flăcări, Ayrault a sperat să caute în sedimentele Senei pentru scurgeri de pe acoperișul Notre Dame – care, atunci când este intact, conținea până la 460 de tone metrice de plumb, spune ea. Dar Ayrault nu-și procurase încă mostrele de acoperiș de care avea nevoie pentru a-i discerne amprenta. Acum, pentru a înțelege impactul incendiului, determinarea acelei semnături a devenit mai importantă.

După incendiu, testele efectuate în parcuri și școli din apropierea catedralei au constatat niveluri de plumb suficient de ridicate pentru a pune în pericol copiii. Dar nu este clar dacă tot acel plumb a fost rezultatul incendiului sau dacă o contaminare l-a precedat. Pentru a rezolva această întrebare, Ayrault își propune să colecteze mostre de plumb topit și praf din foc, precum și părțile intacte rămase ale acoperișului. Apoi, ea va căuta semne ale acestui plumb în testele viitoare în oraș.

În lemn

Rămășițele carbonizate din pădurea iubită a lui de Châlus pot spune și ele o poveste.

Stejarii care au devenit cadrul de lemn al acoperișului au crescut în timpul unei perioade fierbinți în Europa cunoscută sub numele de Perioada caldă medievală, care a durat din secolul al XI-lea până la începutul secolului al XIV-lea (SN: 17/08/19, str. 6). Studierea acestui lemn ar putea dezvălui detalii despre acea încălzire naturală – cum ar fi cât de des au avut loc secetele – și ar putea duce la o mai bună înțelegere a ce să ne așteptăm de la schimbările climatice moderne, spune Alexa Dufraisse de la CNRS.

Dufraisse intenționează să analizeze inelele copacilor din lemnul ars. Lățimea inelelor și cantitățile diferiților izotopi găsiți în lemn dezvăluie condițiile în care a crescut copacul. Aceasta ar putea include cât de umedă sau uscată a fost clima și locația geografică aproximativă a pădurii.

Notre Dame sprijină
„Pădurea” Notre Dame a susținut acoperișul și turla catedralei. A fost distrusă în incendiu, dar cercetătorii speră să studieze rămășițele carbonizate ale grinzilor medievale de stejar pentru a afla despre schimbările climatice.F. Epaud

Ea și colegii speră, de asemenea, să afle cum au ales constructorii copacii și dacă pădurile au fost gestionate într-un fel. „Acesta este un studiu care… nu ar fi putut niciodată să fie efectuat fără distrugerea structurii prin incendiu”, spune Dufraisse, un dendroanthracologist, un om de știință care studiază inelele copacilor din lemnul carbonizat.

Alți cercetători investighează aspecte mai puțin tangibile ale catedralei, cum ar fi acustica și semnificația ei sociologică. Antropologii plănuiesc să intervieveze persoanele afectate de incendiu, inclusiv ghizi turistici și muzicieni care au cântat în catedrală, pentru a înțelege impactul psihologic al incendiului. „Ne amintim cu toții ce făceam când ardea”, spune arheologul molecular Martine Regert de la CNRS, care conduce grupul CNRS alături de Dillmann.

Regert compară dezastrul de la Notre Dame cu incendiul din 2018 de la Muzeul Național al Braziliei din Rio de Janeiro, în care milioane de artefacte și specimene conservate au fost pierdute sau deteriorate (SN Online: 9/7/18). În incendiul de la Rio, „pentru mine, am pierdut mai mult” în ceea ce privește valoarea științifică, spune ea. Totuși, din punct de vedere emoțional, „probabil că am fost mai supărat de Notre Dame”.

Catedrala ocupă un loc imens în inimile parizienilor și ale oamenilor din întreaga lume. Dacă ar fi ars o altă catedrală, spune de Châlus, interesul ar fi fost mai mic. Determinarea modului de reconstrucție necesită înțelegerea relației noastre cu aceasta, spune el.

Sub rezerva crizelor de emoție însuși, de Châlus spune că a plâns când a intrat prima dată în catedrală după incendiu. A simțit un vânt necunoscut în spate, care se învârtea în biserică și sus prin găurile unde părți din tavan se prăbușiseră. El spune despre Notre Dame: „A fost mult mai mult decât o biserică… mult mai mult decât o materie de studiu pentru mine”.