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Photo Mystérieuse

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cette image ?
Posté par Adrien le Mercredi 16/11/2016 à 00:00
Fin du mystère de l'amulette: son altération cachait le secret de sa fabrication
C'est le plus ancien objet fabriqué à la cire perdue: 6000 ans. Le secret de fabrication d'une amulette en cuivre vient d'être élucidé, grâce à une nouvelle approche d'imagerie spectrale de photoluminescence UV/visible. Pureté du cuivre, températures de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la...) et de solidification (La solidification est l'opération au cours de laquelle un liquide passe à l'état solide. Cela peut se faire par refroidissement (cas le plus courant), par augmentation de la...), etc., tous les paramètres de conception de cet objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) sont maintenant connus avec précision. Ces travaux ont permis aux scientifiques de percer le mystère de l'invention de la fonte à la cire perdue (Procédé de moulage à partir d'une sculpture originale en cire à laquelle on soude par la pointe des éléments coniques appelés jets et des filaments appelés évents, cônes et filaments sont également en...), une technique à l'origine de la fonderie (La fonderie est l'un des procédés de formage des métaux qui consiste à couler un métal ou un alliage liquide dans un moule pour reproduire, après refroidissement,...) d'art. Issus d'une collaboration (1) entre chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), du ministère de la Culture (La Culture est une civilisation pan-galactique inventée par Iain M. Banks au travers de ses romans et nouvelles de science-fiction. Décrite avec beaucoup de précision et de...) et de la Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter-...) et du synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires.) SOLEIL (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...), ils font l'objet d'une parution le 15 novembre 2016 dans la revue Nature Communications.

Sous la loupe (Une loupe est un instrument d'optique subjectif constitué d'une lentille convexe permettant d'obtenir d'un objet une image agrandie. La loupe est la forme la plus simple du microscope optique, qui, lui, est constitué de plusieurs...) des chercheurs: une amulette en cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces...), découverte dans les années 1980 sur une parcelle occupée il y a 6000 ans, dans un haut lieu d'innovation depuis le Néolithique: Mehrgarh, dans l'actuel Pakistan (2). La forme de cet objet indique qu'il a été conçu avec la première technique de fonderie de précision: la fonte à la cire (Chimiquement, la cire est un ester de l'éthylène glycol et de deux acides gras ou un monoester d'acide gras et d'alcool à longues chaines. Le terme de cire a longtemps fait...) perdue (qui est encore utilisée de nos jours). Ce procédé part d'un modèle sculpté dans un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée...) à bas point (Graphie) de fusion comme la cire d'abeille. Le modèle est enrobé de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) argileuse, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) chauffé pour évacuer la cire, puis cuit. Le moule est alors rempli de métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le...) en fusion puis brisé pour libérer l'objet métallique. On n'en savait pas plus sur la fabrication de cette amulette en cuivre, jusqu'à cette nouvelle approche par photoluminescence, qui vient de révéler une structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le "Diplôme d'études...)... inattendue !


Vue photographique du site archéologique MR2 à Mehrgarh occupé de 4 500 à 3 600 ans avant J.-C. où a été retrouvée l'amulette.
© Cliché C. Jarrige, Mission archéologique de l'Indus.


Photographie de l'amulette de Mehrgarh, plus ancien témoignage de fonte à la cire perdue.
© Cliché D. Bagault, C2RMF.

Aujourd'hui majoritairement composée d'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) de cuivre (cuprite), l'amulette émet pourtant une réponse non uniforme sous illumination UV/visible. Entre les dendrites (3) formées au début de la solidification du métal en fusion, les chercheurs ont découvert des bâtonnets, invisibles avec toutes les autres approches testées. La forme et la disposition de ces bâtonnets ont permis à l'équipe de reconstruire la chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de fabrication de l'amulette avec un niveau de détail sans précédent pour un objet aussi corrodé.

Il y a 6000 ans, après solidification à haute température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...) du cuivre la constituant, l'amulette était composée d'une matrice de cuivre pur constellée de bâtonnets de cuprite, une conséquence des conditions oxydantes de la fonte. Avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), le cuivre de la matrice s'est également corrodé en cuprite. Le contraste observé par photoluminescence résulte d'une différence de défauts cristallins entre les deux cuprites présentes: des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement...) d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) sont manquants dans la cuprite des bâtonnets, défaut qui n'existe pas dans celle formée par corrosion.

Cette nouvelle technique d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par...), à haute résolution et très grand champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vue, a permis d'identifier le minerai utilisé (du cuivre particulièrement pur), la teneur en oxygène absorbée par le métal en fusion, et même les températures de fonte et de solidification (proche de 1072°C). Cette découverte illustre le potentiel de cette nouvelle approche d'analyse qui pourra être appliquée à l'étude d'une très large gamme de systèmes complexes: matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) semi-conducteurs, composites... et bien sûr objets archéologiques.


Ensemble des petits objets de parure coulés à la cire perdue découverts lors de la fouille du site MR2 à Mehrgarh (début du Chalcolithique, fin de la période III, 4500–3600 ans avant J.-C.).
© Clichés D. Bagault, B. Mille, C2RMF.


Images comparées de photoluminescence à haute dynamique spatiale (PL, haut) et de microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) (bas). La zone imagée correspond à une portion d'un des rayons de l'amulette. L'image PL révèle une structure eutectique (Un eutectique est un mélange de deux corps purs qui fond et se solidifie à température constante, contrairement aux mélanges habituels. Il se...) en bâtonnets invisible par toute autre technique testée. Grâce à cette image, le procédé de fabrication de l'amulette peut enfin être expliqué.
© Image T. Séverin-Fabiani, M. Thoury, L. Bertrand, B. Mille, IPANEMA, CNRS / MCC / UVSQ, Synchrotron SOLEIL, C2RMF.

Cette étude implique de nombreux laboratoires et institutions français:

- l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) photonique d'analyse non-destructive européen des matériaux anciens (Ipanema, CNRS / Ministère de la Culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) et de la Communication / UVSQ)
- le Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) et de restauration des musées de France, service du ministère de la Culture et de la Communication (MCC)
- le laboratoire “Préhistoire et technologie” (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre...) Nanterre)
- le laboratoire “Travaux et recherches archéologiques sur les cultures, les espaces et les sociétés” (CNRS / Université de Toulouse (Cette page est consacrée au PRES Université de Toulouse. Pour les pages sur les universités voir Université Toulouse I, Université Toulouse II-Le Mirail, Université Toulouse III; pour l'Université de...) Jean-Jaurès / MCC)
- le laboratoire “Archéologies et sciences de l'Antiquité” (CNRS / Universités Paris 1 Panthéon-Sorbonne et Paris Nanterre / MCC)
- le synchrotron SOLEIL
- l'Institut de France (L'Institut de France est à la fois une institution académique française créée le 25 octobre 1795, et le nom du bâtiment parisien...)

Notes:

(1) Voir liste des laboratoires impliqués en fin de communiqué de presse (Un communiqué de presse est un document court envoyé aux journalistes dans le but de couvrir un événement.)
(2) Mehrgarh est localisé dans la plaine (Une plaine est une forme particulière de relief, c'est un espace géographique caractérisé par une surface topographique plane, avec des pentes relativement faibles. Elle se trouve à basse altitude, les vallées y sont...) de Kachi ouvrant sur la vallée (Une vallée est une dépression géographique généralement de forme allongée et façonnée dans le relief par un cours d'eau (vallée fluviale) ou...) de l'Indus. Ce site a été découvert et fouillé en 1974–1985 et 1997–2000 dans le cadre de la mission archéologique de l'Indus, avec le soutien du ministère des Affaires étrangères et du Développement international et en collaboration avec le Département d'archéologie et des musées du Pakistan.
(3) Les dendrites sont des structures cristallines ramifiées, comme par exemple les branches d'un flocon de neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une...).


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Source: CNRS