Городище на плато Эски-Кермен — один из "пещерных городов" Крыма, возникший примерно в последней четверти VI века и прекративший свое существование в XIV веке. Он представляет собой череду искусственных пещер различного назначения и наземных строений из дерева и камня.
"Старую крепость" — так переводится с крымско-татарского языка "Эски-Кермен" — строили из местного известняка. Этот камень широко распространен и часто используется в строительстве, но при этом весьма подвержен разнообразным природным и антропогенным воздействиям. Кроме того, древний город был сильно поврежден пожаром во время набега войск Ногая в 1299 году. Сегодня этот памятник находится под угрозой разрушения.
Ученые в середине ХХ века уже предпринимали попытки реставрации и консервации открытых участков стен древней крепости. В 1960-е годы для этого использовали разнообразные синтетические полимеры, а в 1980-е годы — цементные смеси. Однако эти способы оказались неэффективны и, более того, ускорили разрушение стен Эски-Кермена.
"Один из основных принципов современной научной реставрации и консервации памятников историко-культурного наследия — минимальное вмешательство в исторический материал произведения с максимальным его сохранением. Этому принципу в наибольшей степени соответствуют современные методы нано- и микроразмерной обработки поверхности. Сегодня исследователи предлагают подходы, основанные не на использовании чужеродных материалов, а на заполнении трещин и пор в известняке, состоящем из карбоната кальция, подобным по свойствам материалом", — комментирует Анастасия Лобода, научный сотрудник лаборатории естественно-научных методов в гуманитарных науках Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий.
Один из способов решения этой задачи, являющейся предметом исследований ряда лабораторий из разных стран, — использование биогенного минералообразования, для которого применяются микроорганизмы, обладающие карбонатобразующей активностью. В ходе своего роста они образуют карбонат кальция. Это могут быть или специально выращенные культуры микроорганизмов, или присутствующие в окружающей среде памятника, а следовательно, и в поверхностных слоях известняка.
Ученые Курчатовского института совместно с Институтом археологии Крыма РАН в ходе археологических раскопок на плато Эски-Кермен (руководители раскопок — А.И. Айбабин и Э.А. Хайрединова) отобрали образцы известняка из разрушенных кладок стен. В лаборатории синтетической биологии Курчатовского геномного центра проанализировали присутствие в составе местной микробиоты карбонатобразующих микроорганизмов и подобрали питательные среды для наиболее эффективного стимулирования формирования кальцита на поверхности известняка. Эффективность обработки поверхности известняка ученые оценивали с использованием электронной микроскопии, рентгеновской томографии и других естественно-научных методов.
Исследования показали: за счет активации микроорганизмов местной микробиоты, образующих карбонат кальция, различными питательными средами можно повысить устойчивость известняка к разрушающим природным факторам (воздействию солей, перепадам температур, изменению влажности), сохранив при этом его влагопроницаемость, цвет и форму.
"В результате экспериментов на поверхности известняка и в его порах сформировался слой кристаллитов, увеличилась прочность образцов и значительно повысилась устойчивость к воздействию солей. При этом сохранился уровень капиллярного водопоглощения, — рассказывает Анастасия Руденко, лаборант-исследователь лаборатории синтетической биологии Курчатовского геномного центра. — Это говорит о том, что методы биогенного минералообразования можно применять для укрепления известняка руинированных строений древнего городища на плато Эски-Кермен".
На следующем этапе ученые проведут экспериментальную проверку метода уже вне лаборатории, непосредственно на территории Эски-Кермен. В их планах — оценить возможности комбинирования биологического подхода с другими типами обработки древнего известняка.
Результаты исследования опубликованы в международном журнале Nanobiotechnology Reports (издатель – НИЦ "Курчатовский институт").
