2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Egy dolog elképzelni, hogyan működött egy ősi technológia, és egészen más dolog, hogy bepiszkolja a kezét, ha kipróbálja.
Ez az egész ötlet a „kísérleti régészet” és a Dan Jeffery által a virágzó kemencékkel végzett kísérletek mögött.
"A kísérletezés lehetővé teszi, hogy elméleteket teszteljünk arról, hogy szerintünk miként működtek a technológiai folyamatok az ókorban" - mondta Jeffery, az anyagtudomány és mérnöki tudományok doktorandusza. "És a kísérleti régészet gyakran azt mutatja, hogy a folyamat nem úgy működött, ahogy gondoltuk."
Ebben az esetben Jeffery olyan virágzó kemencéket tanulmányoz, amelyeket körülbelül 200 évvel ezelőttig vas- és acélgyártásra használtak Európában és az Egyesült Államokban. Ezek a kemencék sok kultúrában is hosszú múltra tekintenek vissza, több mint 2000 éves múltra tekintenek vissza.
"Mint sok ősi technológiát, ezt is leegyszerűsített technológiaként kezelik" - mondta Jeffery. "De az újraalkotási kísérletek bebizonyították, hogy ez közel sem olyan egyszerű, mint azt az emberek szeretnék hinni. Eddig két külön olvasztást végeztünk virágzó kemencékkel, és egyik sem volt túl sikeres."
Bloomery kemencékből származó vasat Japánban, a reneszánsz Európában, az ókori Rómában, Afrikában és sok más helyen használták vasból és acélból készült páncélok, kardok, zárak, szerszámok és több száz egyéb háztartási cikk készítésére.
"A vas évszázadok óta kritikus, alapvető része az emberi létnek" - mondta Jeffery. „Tudományos és emberi szempontból is fontos megérteni, hogyan állítottak elő vasat, és világos elképzelésünk van arról, hogy mi szükséges ehhez, és megismételni ezt a folyamatot."
Hogy működik a technológia
A Bloomery kemencékben a vasat direkt redukciós eljárással olvasztják, ahol a vas soha nem válik folyékonyvá. Ha a kemence túlságosan felforrósodik, és a vas cseppfolyósodik, sok szenet vesz fel, és öntöttvas lesz, amely túl törékeny ahhoz, hogy szerszámokká, kardokká és más olyan tárgyakká dolgozzák meg, amelyek rugalmasabb fémet igényelnek.
A legtöbb modern vasat közvetett eljárással állítják elő, amelynek során először a ricinust állítják elő. Ezután az öntöttvas másodszor is felmelegszik, és a szenet kivezetik.
"Megpróbáljuk számszerűsíteni a virágzó kemencék működési jellemzőit" - mondta Jeffery. "Ez egy érdekes és nagyon nehéz feladat, mert sok változó van a légáramlás tervezésében, a felhasznált szénben, a kemence anyagokban, a vasérc eredeti forrásában és a kemence felépítésében."
A kemence "virágzást" hoz létre, amely olyan, mint egy nagy szivacs, üveggel töltött csatornák hálózata fut rajta keresztül. A vas lazán összetapadt, így az üveg megmarad a vasércben lévő összes szennyeződésből.
Az üveg/vas megfelelő arányának meghatározása kritikus fontosságú. Ha az eredeti érc túl vasban gazdag, a kemence nem termel üvegsalakot, amíg a vasat az olvadáspontja fölé nem melegítik, és így öntött képződik. Ha a kemence túl hideg, vagy nincs elég vas, a vas fluxusként működik, és a virágzás többnyire üveg lesz.
Miután a virágzás megtörtént, egy kovács még forrón elkezdi megmunkálni, többször kalapálva és átformálva, hogy kinyissa az üveget, és otthagyja a vasat. Egy kis manipulációval a vas elég jó szerszámokhoz, bár könnyen eltörhetnek ott, ahol a nagy üvegzárványok gyengítik őket. Sok kalapálással, formázással és újramelegítéssel a virágokat például finom acélból előkerült insamurai kardokká formálhatjuk.
A sikertelenség a keverék része
A vasban gazdag virágzás előállítása nem egyszerű. Még a hosszú távú olvasztási műveleteknek is voltak kudarcai, jegyezte meg Jeffery. Az ókori rómaiak például alkalmanként öntöttvasat gyártottak, amelyet értéktelennek tartottak.
"Van némi elképzelésünk arról, hogy mit csináltunk, de egy kicsit nagyobb kihívást jelent az, hogy sikeresen tudjunk csinálni egy ellenőrzési perspektívából, és még mindig megpróbáljuk az ősi anyagokat használni" - mondta Jeffery.
A folyamat akkor kezdődött, amikor Tom Mclane, egy helyi kovács amagnetit áthúzott Tucson mosófolyosóin, hogy magnetit homokot gyűjtsön. Aztán Jeffery, Mclane és mások felmelegítették az ércet a kemencében mesquite faszénnel. Az eredmény nagyon kevés vasat tartalmazó virágzás volt.
Jeffery szerint a magnetit túl vasban gazdag és sűrű volt. Az ókori európai virágzó kemencékben használt legtöbb vasaló (a kemencék, amelyekre Jefferyis a munkáját alapozta) mocsaras környezetből származott, és a sűrű magnetittal ellentétben nagyon porózus volt.
Jeffery azt is tervezi, hogy néhány lágyabb fát ad a mesquite-hoz, hogy a jövőbeni kísérletekben módosítsa a kemence hőmérsékletét.
„A vasat gyakran „demokratikus fémnek” nevezik, mert nagyon elérhető” – mondta. "Míg a réz sokkal ritkább, és nem terjesztették mindenki számára. Miután a vasolvasztás technológiája elterjedt, mindenki hozzáférhetett a fémhez."
Tehát ennek a fémnek a előállításának megértése elengedhetetlen az ősi kultúrák evolúciójának megértéséhez.
Kapcsolatfelvétel a múlttal
De még akkor is, ha ilyen specifikus és fontos tudományos kérdésekről nincs szó, Jeffery úgy véli, hogy az ősi technológiák megkettőzése fontos lehet a múlt megértéséhez.
"Sok olyan embert vontunk be az anyagtudományi osztályba, akiknek valószínűleg soha nem lett volna tapasztalatuk egy ősi technológiával és azzal, hogy megértették volna, hogy ennek mi az oka" - mondta Jefferysaid. "Azoknak a diákoknak, akik eljöttek és látták a kemencét működés közben, lehetőségük volt megmunkálni a fújtatót, látni a tüzet és érezni a meleget. Megtudták, hogyan csinálták ezt, és megtanultak egy szempontot, ami segített abban, hogy ott tartsunk, ahol ma vagyunk.
"Tehát most úgy viszonyulhatnak a történelem egy darabjához, ahogyan soha nem tették volna, ha csak olvastak róla, és nem tapaszt alták volna meg."
Jeffery nyelvészetből és régészeti tudományból szerzett mesterdiplomát. Azért jött az UA anyagtudományi és mérnöki programjába, mert "úgy döntöttem, hogy sokkal jobb, keményebb tudományos hátteret akarok, miközben a régészeti úton haladtam" - mondta.
Jeffery kutatása az UA Örökségvédelmi Tudományos Programjának része. A programban részt vevő tanulók megtanulják stabilizálni, megőrizni és jobban megérteni az ősi leleteket, valamint azok létrehozásának és felhasználásának módját.
A mérnököt, antropológiát, építészettörténetet és művészettörténetet ötvöző tananyag manapság különösen fontos, mert a múltunkhoz fűződő sok anyagi kapcsolat felbomlik, miközben az ezeket létrehozó ősi technológiák eltűnőben vannak.
