Также, помимо элементного анализа, для изучения росписей ученые ЛНФ ОИЯИ используют электронную микроскопию, методы инфракрасной и рамановской спектрометрии. Эти методы позволяют изучать живопись послойно, узнавать, в какие молекулы соединяются обнаруженные элементы, в состав каких минералов входят.

«У специалистов в Успенском соборе возникли вопросы, и один из них – установление возраста позолоты. Мы сможем с помощью нашего РФА-прибора определить, к какому веку она относится, сравнив с известными образцами позолоты разных веков. Это косвенное, предварительное датирование. А если реставраторы передадут нам кусочки фресок в лабораторию, мы сможем провести более подробное исследование», — рассказывает сотрудник группы нейтронного активационного анализа ЛНФ ОИЯИ Наталья Гломбоцкая.

С помощью стратиграфии можно увидеть, сколько и каких слоев присутствует в образце. Поляризационная микроскопия позволяет различать пигменты по их оптическим свойствам, а инфракрасная спектроскопия помогает установить тип связующего. Также в лаборатории проводится микрохимический анализ.

Сейчас сотрудники группы НАА заняты исследованием стенописи 1643 года в Успенском соборе Московского Кремля. Как пояснила старший научный сотрудник музеев Московского Кремля Ольга Захарова, искусствоведы решили проверить, какие из тех материалов, о которых известно по документам, что они были закуплены в 1643 году по указу царя Михаила Федоровича Романова, можно здесь обнаружить.

«Понять состав смесей, образующих красочную поверхность, и их соотношение с закупленными материалами, верифицировать документы – это научная задача. Живопись дошла со значительными утратами, и мы сейчас стремимся работать только с участками этого огромного ансамбля 1643 года», — отметила она.

В Успенском соборе Московского Кремля реставрацию ведет бригада имени В. Д. Сарабьянова Межобластного научно-реставрационного художественного управления. Художник-реставратор бригады Александра Гребенщикова рассказала, что на рубеже XIX – XX веков бытовало представление, что древняя живопись изначально создавалась в темных тонах.

«Поновители делали все немного сумрачным, а живопись XVII века и вообще вся древняя живопись – это яркие фрески, это всегда солнечно, лучезарно», — подчеркнула она.

Оказалось, что перерождение цвета фресок происходило под воздействием факторов изменения температуры, влажности, микроорганизмов и т. п.

«Если вы в Великом Новгороде зайдете в церковь, расписанную Феофаном Греком, то увидите, что изображения черно-красные, почти монохромные. До сих пор искусствоведы размышляют над вопросом: это авторская аскетичная палитра или результат воздействия окружающей среды – высокой температуры в результате пожара, ультрафиолета, влажности, многократной смены температуры с плюсовой на минусовую? У нас есть конкретные результаты по этой тематике. Сначала мы провели температурный эксперимент и составили шкалу температурных переходов основных цветов, и теперь знаем, какой цвет при какой температуре как меняется. На основании этих данных мы проводим цифровую реконструкцию отдельных фрагментов фресок, получаем одобрение искусствоведов. Сейчас готовим первую публикацию на эту тему», — комментирует Андрей Дмитриев.

Исследования группы НАА фрески с изображением трех апостолов из церкви Симеона Богоприимца Зверина монастыря Великого Новгорода показали, что под воздействием температуры желтая охра за несколько минут превращается в красную. В летописи отмечается, что в 1471 году, когда Иван III завоевывал Великий Новгород, церковь «огорела».

«С моей точки зрения, такие итоги исследований – довольно яркий пример того, как гуманитарные и естественно-научные направления находят общий язык, и наша совместная деятельность дает замечательные результаты, подобные этому. Это не просто умозаключение, а заключение, подкрепленное физико-химическим экспериментом», — резюмировал Андрей Дмитриев.

Старший научный сотрудник ГНАА ЛНФ ОИЯИ Ольга Филиппова привела другой пример перерождения колорита.

«В барабане Смоленского собора Новодевичьего монастыря в Москве изображены три архангела – в желтых, зеленых и красных одеждах. У двух первых складки прорисованы белым цветом, а на красных одеждах складки черные. Когда мы исследовали элементный состав, выяснили, что в этих черных полосах очень много свинца. Следовательно, использовали свинцовые белила или карбонат свинца, не очень устойчивое соединение к внешним воздействиям: температуре, влажности, некоторым видам бактерий. Оно со временем переходит в почти черный оксид свинца», — сказала она.

В России, Грузии, Европе есть масса примеров почерневших памятников. В данном случае сотрудники ЛНФ показали, что в черных складках на красных одеждах присутствовали изменившиеся свинцовые белила, а белые складки на одеждах других цветов нарисованы устойчивыми известковыми белилами.

«На основании полученных данных мы провели реконструкцию фрагмента фрески, в результате чего показали, что одежды всех цветов изначально были изображены в одном стиле», — добавила ученый.

С перерождением цвета связана другая работа сотрудников группы: в настоящее время на фреске Георгия Победоносца из Георгиевского собора XII века Юрьева монастыря Великого Новгорода плащ черно-коричневый, и местами на нем проступает красный цвет. В результате исследования элементного состава фрески было обнаружено значительное содержание свинца. Искусствоведы сообщили, что плащ Георгия Победоносца в живописи всегда окрашен ярко-красным цветом. В результате был сделан вывод, что переродившиеся свинцовые белила затемнили красный цвет плаща.

С Георгиевским собором связана еще одна история. Фрески XII века сохранялись в соборе до XIX века, после чего их решили заменить, сбив со стен старые росписи и использовав в качестве подсыпки под новый пол. Не так давно пол вскрыли и обнаружили десятки тысяч фрагментов фресок разной величины. Некоторые настолько большие, что на них умещается целый лик святого.

«Сейчас находка в руках реставраторов, и они занимаются восстановлением фресковых композиций. Мы приняли участие в работе с этими фресками и обнаружили, что в качестве синего цвета использовали не что иное, как лазурит», — отметил Андрей Дмитриев.

В те времена лазурит добывали только в одном месте, в Бадахшане, на территории современного Афганистана, и стоил он очень дорого. Наличие лазурита в средневековых памятниках дает искусствоведам право делать предположение, например, о статусе заказчиков росписи.

«Мы изучили опыт работы с лазуритом европейских коллег. Так вот, например, в Италии в одной из церквей на юге страны лазурит использовали только в знаковых местах фрески, а для фона применяли или «ложный синий» – белила с углем – или азурит. В Георгиевском соборе огромное количество лазурита, он использовался даже в фоновых росписях! Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Heritage Science», – рассказал ученый.

Лазурит был обнаружен и в Софийском соборе Новгородского кремля, в Спасо-Преображенском соборе Мирожского монастыря и других церквях – это памятники культуры не просто федерального значения, а из списка ЮНЕСКО.

В 2021 году, после первой совместной работы в рамках реставрации уникальной стенописи XII века Спасо-Преображенского собора Мирожского монастыря (г. Псков), руководство Межобластного научно-реставрационного художественного управления направило в адрес ОИЯИ благодарственное письмо, в котором, в частности, говорится: «…выражаем благодарность ОИЯИ за проведение физико-химических исследований… Методика, примененная сотрудниками ОИЯИ, вывела знания о фресках на принципиально новый уровень, позволивший увидеть картину происходящих процессов в живописи наиболее полноценно».

Работа с объектами культурного наследия в ЛНФ началась с изучения происхождения фрагментов стеклянных браслетов, найденных на раскопках Дубненского городища. В 2019 году в ОИЯИ прошло первое международное рабочее совещание «Применение ядерно-физических методов для исследования объектов культурного наследия». В нем приняла участие доктор искусствоведения, сотрудник Государственного института искусствознания Татьяна Царевская. Ее доклад был посвящен проблеме перерождения колорита фресковой живописи. С собой она привезла некоторые фрагменты фресок. Тогда метод НАА был впервые применен на территории России для исследования элементного состава штукатурных оснований настенных росписей. Исследования проводились на установке ИРЕН и на реакторе ИБР-2; сейчас, пока реактор остановлен, нейтронный активационный анализ образцов проводится в Институте ядерной физики Казахстана.