چمدان : میراث‌فرهنگی از سال‌ها پیش موفق شده به‌مدد فناوری‌های جدید به‌خصوص در بخش‌های باستان‌شناسی و مرمت آثار تاریخی به‌ پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای دست یابد. تاجایی‌که می‌توان گفت فناوری لیرز دیگر به عضو ثابت طرح‌های مرمت تبدیل شده است اما اکنون اتحادیه اروپا طرح کلان جدیدی را آغاز کرده که طی چهار سال پنج کلیسای جامع تاریخی این قاره را با شیوه جدیدی مرمت خواهد کرد. شیوه نوینی که این‌بار پای فناوری نانو، یا همان دانش کنترل مواد در مقیاس نانومتری (یک‌میلیاردیم متر)، را به حوزه میراث‌فرهنگی باز می‌کند تا سنگ‌های به‌کاررفته در این بناها جاودانه شوند.

پیزا، شهر کوچکی در منطقه توسکانای ایتالیاست. آن‌قدر کوچک که اگر کسی از ایستگاه مرکزی قطار پیاده راه بیفتد، حدود یک‌ساعت بعد از شهر خارج می‌شود. اما همین شهر کوچک جواهری در دل دارد که زندگی ۹۱ هزار شهروندش را تضمین می‌کند. جواهری با‌عنوان «میدان معجزات» (Piazza dei Miracoli) که از ۱۹۸۷ در فهرست میراث جهانی یونسکو ثبت شده است. این میدان «کلسیای جامع» (دوئومو)، «برج ناقوس» که بیشتر به «برج کج پیزا» شهرت دارد، «میدان مقدس» و «تعمیدگاه» را شامل می‌شود.

یکی از دغدغه‌های مهم برای شهرداری پیزا، وزارت میراث فرهنگی ایتالیا، اتحادیه اروپا و یونسکو، حفظ و نگهداری از این بناهای تاریخی ارزشمند است. از این‌رو، طرح مرمت برج پیزا از سال ۱۹۹۰ آغاز شد.

در همان دوره، جابه‌جایی برج از راس محور، حدود ۴٫۴۷ متر برابر با زاویه انحراف حدود ۴٫۵ درجه ارزیابی شد. اما این مرمت آنچنان طولانی شد که به‌تدریج داربست‌های اطراف برج برای گردشگران به بخشی از تزئینات این بنای شگفت‌انگیز تبدیل شد.

سرانجام بعد از گذشت حدود ۲۰ سال در سال ۲۰۱۱ مرمت برج پایان یافت و از ۲۰۱۳ هم مرمت کلیسای جامع مجاور برج آغاز با همان شیوه‌های رایج مرمت آغاز شد. شیوه‌هایی که می‌توانند به‌زودی جایشان را به روش‌های نوین مبتنی‌بر فناوری نانو بدهند.

روش‌‌های رایج مرمت آثار تاریخی ازجمله لیرز اغلب برای درخشان‌کردن و مقاوم‌سازی آثار سنگی مربوط به قرن یازدهم میلادی استفاده می‌شود. اما اکنون گروهی از دانشمندان اروپایی در قالب طرحی باعنوان European Project NanoCathedral زیر نظر «افق ۲۰۲۰ اتحادیه اروپا»، درحال آماده‌سازی ماده جدیدی برپایه نانوذرات نوآورانه است که می‌تواند ساختار داخلی سنگ‌ها به‌ویژه سنگ مرمر را مستحکم کند.

روبرتو چِلا مهندس عمران در مرکز حفظ و نگهداری آثار تاریخی پیزا در این‌باره توضیح می‌دهد: «ضریب تخلخل مرمر بسیار پایین است. این بدان‌معنی است که ما برای رسیدن به عمق این نوع سنگ مجبور هستیم از ذرات در مقیاس نانویی استفاده کنیم. فقط در این‌صورت است که می‌توانیم مطمئن شویم که هم سطح استحکام سنگ را افزایش داده‌ایم و هم اجازه داده‌ایم که مجراهای تنفسی مرمر حفظ شوند.»

این ماده از کربنات‌کلسیم تشکیل شده که ترکیبی از اکسیدکلسیم، آب و دی‌اکسیدکربن است. ذرات نانویی این ماده به درون سنگ نفوذ می‌کنند و ساختارهای درحال متلاشی‌شدن را از به‌هم می‌چسبانند.

داریو پائولوچی شیمی‌دان دانشگاه پیزا می‌گوید: «بسیار مهم است که این ذرات نانویی که برای مرمت سنگ‌ها استفاده می‌شوند ماهیت شیمیایی یکسانی با خود سنگ داشته باشند. درغیراین‌صورت، فرآیندهای مکانیکی و فیزیکی می‌توانند به ترک‌خوردن سنگ منجر شوند.»

میدان معجزات شهر پیزا در ایتالیا از نمای بیرونی | عکس: هدا عربشاهی

 

مرمت پنج بنای تاریخی اروپا با ذرات نانویی

در حال‌ حاضر پنج بنای تاریخی با اقلیم‌های مختلف در طرح مرمت با ذرات نانویی وارد شده‌اند که عبارت‌اند از: کلیسای جامع پیزا در ایتالیا، کلیسای جامع سبگ گوتیک سانتا ماریای ویتوریا در اسپانیا به‌عنوان نمایندگانی از اقلیم مدیترانه و جنوب اروپا، کلیسای جامع سینت-بفتس در شهر خِنت بلژیک، کلیسای جامع سن‌پِتِر و مری در کلن آلمان و کلسیای جامع سن‌استفان در وین اتریش به‌عنوان نمایندگانی از اقلیم شمال اروپا انتخاب شده‌اند. همچنین، تالار اپرای اسلو در نروژ به‌عنوان نمونه‌ای از ساختمان‌های معاصر که سنگ نمای آن از جنس مرمر سفید کارارا است در این طرح شرکت دارد.

هریک از این آثار تاریخی برای استفاده از این شیوه نوین، دانشمندان را با چالش‌های متفاوتی مواجه می‌کنند. اولین چالش پیش روی پژوهشگران در این طرح، تعیین ویژگی‌های مکانیکی سنگ‌های هریک از این کلیساهای جامع است. برای این‌کار محققان باید نمونه‌های اصلی سنگ‌های به‌کاررفته در این بناهای تاریخی را پیدا کنند. سپس باید راهی بیابند که شیوه پیر‌شدن سنگ را نشان دهد.

کلیسای سن‌استفان در وین اتریش | منبع عکس: nanocathedral.eu

ماتیا بَن، دانشمند علوم مواد در دانشگاه فناوری وین در این‌باره توضیح می‌دهد: «در این آزمایش‌ها، چیزهای مخلتفی را بررسی کردیم: ذخیره نمک‌ها و اسیدها را اندازه‌گیری کردیم و سرانجام تصمیم گرفتیم میزان پیرشدگی گرمایی را بسنجیم. در این شیوه، سنگ را تا دمای مشخصی گرم می‌کنیم. به‌این‌ترتیب، کانی‌های درون سنگ در جهت‌های مشخصی گسترده می‌شوند و به کانی‌های اطرافشان فشار وارد می‌کنند و آن‌ها را ترک می‌اندازند و البته در پایان کار مجبوریم این ترک‌ها را مستحکم کنیم.»

موادی که به‌عنوان استحکام‌دهنده استفاده می‌شوند گونه‌هایی از سنگ‌آهک، ماسه‌سنگ و سنگ مرمر است که براساس نوع سنگ‌هایی که در هریک از این کلیساها به‌کار رفته‌اند انتخاب می‌شوند.

یوهانس وِبِر، سنگ‌شناس دانشگاه هنرهای کاربردی وین درخصوص ویژگی‌های بسیار خاصی که برای استفاده از ماده استحکام‌دهنده درنظر گرفته می‌شوند می‌گوید: «پیش‌از هرچیز، ماده استحکام‌دهنده باید به‌خوبی جذب سنگ شود. سپس، همان‌طور که تبخیر می‌شود به‌شیوه درستی در ساختار سنگ رسوب کند. این ماده نباید زیاد چین بخورد. (تمام مواد ازجمله مواد استحکام‌دهنده وقتی خشک می‌شوند چین می‌خورند) نکته پایانی این است که باید به‌خوبی به ذرات سنگ بچسبد اما نباید به‌طور کامل خلل‌وفرج‌های آن را پر کند.»