Restaurer les couleurs de Pompéi
Publié par Michel le 02/11/2006 à 00:00
Source: European Synchrotron Radiation Facility & Science
Illustration: Mario Pagano
Pompéi, ville romaine ensevelie il y a presque 2000 ans, est un vestige particulièrement précieux du fait de ses magnifiques fresques. De nombreux murs sont recouverts d'un rouge intense appelé cinabre. Aujourd'hui, des scientifiques français et italiens expliquent dans le journal Analytical Chemistry pourquoi ces peintures subissent un mystérieux noircissement. La lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde...) synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires.) de l'Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron (Synchrotrons, synchro-cyclotrons et cyclotrons réfèrent à différents types d'accélérateurs circulaires.) (ESRF) à Grenoble a permis d'éclaircir ce phénomène.


Le noircissement du cinabre des murs d'une villa

Le 24 août de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 79 après Jésus Christ, le Vésuve est entré en éruption recouvrant de cendres et de pierre ponce toutes les villes aux alentours. La villa Sora, à Torre del Greco, avait donc complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité...) disparue, jusqu'à ce que des fouilles, entamées il y a 20 ans, l'ait remise en lumière. Dans les restes de la maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille, voire de plusieurs, sans être considérée comme un immeuble...), la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) typique des fresques murales est très vite devenue noire à plusieurs endroits et ce, dans un processus de dégradation rapide qui n'est pas encore très bien compris par les scientifiques.

Le problème du noircissement du cinabre est connu depuis l'antiquité. Déjà, au 1er siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où...) avant Jésus Christ, Vitruvius, dans son traité "De Architectura" mentionnait ce problème, qui était contourné par l'application d'une sorte de vernis protecteur à base de "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 référence à la...) punique". Cependant, les causes et mécanismes responsables de la décoloration du cinabre demeurent encore assez mystérieux, ce qui pose un véritable défi pour les conservateurs et les restaurateurs. La réponse la plus communément acceptée est que l'exposition au 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 étoile de type naine jaune, et composée...) transforme le cinabre en une autre phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :), le métacinabre, de couleur noire.

Une équipe de chercheurs franco-italienne a étudié quatre échantillons de peinture murale de la villa Sora en utilisant la lumière synchrotron de l'ESRF pour vérifier si cette hypothèse était correcte. L'équipe a trouvé que la composition chimique dans les parties altérées était complètement différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une...) de celle du cinabre mais aussi du métacinabre, et que d'importantes réactions chimiques avaient eu lieu dans les différents échantillons. D'un côté, le cinabre avait réagi avec le chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de numéro atomique 17.) conduisant ainsi à la formation de composés de chloro-mercure (le chlore provenant de la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) et peut-être aussi de cire punique). D'un autre côté, une couche noire et dense de sulfate de calcium, aussi appelée gypse, a été mise en évidence.

Les scientifiques ont poursuivi leurs recherches et ont étudié une section transversale de l'un des échantillons pour établir la profondeur de pénétration de l'altération dans la peinture. Ils ont ainsi découvert que cette couche ne mesurait pas plus de 5 microns et que dessous, le cinabre était intact.

Temps et contamination

Pourquoi le rouge devient-il noir si rapidement ? "La distribution chimique des échantillons n'est pas stable, ce qui signifie que les conditions atmosphériques jouent probablement un rôle dans ce changement de couleur", explique Marine Cotte, premier auteur de l'article. "Le soleil influence certainement ce processus, mais il est possible que la pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état liquide tombant de nuages vers le sol. Il s'agit d'un hydrométéore...) le fasse aussi" ajoute-t-elle. Une contamination atmosphérique ou des activités bactériennes peuvent également contribuer à des mécanismes de sulfatation. "Les recherches effectuées à l'ESRF ont une importance capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel, économique ou sportif, dans ce cas on parle aussi...) non seulement pour la conservation des peintures murales de la Villa Sora, mais plus généralement pour la préservation des peintures murales romaines qui ont été découvertes dans les plus importants sites archéologiques romains (comme Pompéi et Herculanum)" explique Corrado Gratziu, Professeur Emérite de géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos, « parole », « raison »), est la...), spécialisé en pétrologie des roches sédimentaires, à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) de Pise, et qui est aussi membre de l'équipe.

Les expériences réalisées à l'ESRF ont nécessité un faisceau très petit (de 100 à moins de 1 micron) et très intense pour pouvoir détecter de faibles concentrations d'éléments et fournir des informations chimiques détaillées. Elles ont été effectuées sur la ligne de lumière 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 rendre visible des...) par rayons X (ID21) en combinant les techniques 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 impression mécanique ;...) par micro fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.) X et spectroscopie d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est détruit lors de ce...) X. La première technique a été utilisée pour détecter le chlore et la présence de soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.), la deuxième pour identifier leur spéciation, c'est-à-dire la manière dont ces éléments sont liés aux autres 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...).

Ces recherches sont encore loin d'être terminées: "La prochaine étape consistera à étudier d'autres échantillons, qui ne proviendront pas seulement de fresques dans des sites archéologiques mais aussi de peintures conservées dans des musées. De cette façon, nous pourrons comparer les résultats et mieux établir les causes de leur dégradation" explique Marine Cotte.

La cité (La cité (latin civitas) est un mot désignant, dans l’Antiquité avant la création des États, un groupe d’hommes...) ancienne de Pompéi a été inscrite au Patrimoine Mondial de l'Humanité par l'UNESCO en 1997. Selon le Ministère italien des Affaires Etrangères, elle est le site archéologique le plus visité en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...).

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