Przełom dokonany przez naukowców z czterech izraelskich uniwersytetów – Uniwersytetu w Tel Awiwie, Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, Uniwersytetu Bar-Ilan i Uniwersytetu Ariel – umożliwi archeologom identyfikację spalonych materiałów odkrytych podczas wykopalisk i oszacowanie temperatur ich wypalenia. Stosując swoją metodę do znalezisk ze starożytnego Gat (Tell es-Safi w środkowym Izraelu), badacze potwierdzili relację biblijną: „Mniej więcej w tym czasie Chazael, król Aramu, wyruszył, zaatakował Gat i zdobył je. Następnie skierował się do ataku na Jerozolimę” ( 2 Król. 12, 18). Wyjaśniają, że w przeciwieństwie do poprzednich metod, nowa technika może określić, czy dany przedmiot (np. cegła mułowa) został wypalony nawet w stosunkowo niskich temperaturach, od 200°C i wyższych. Informacje te mogą mieć kluczowe znaczenie dla prawidłowej interpretacji wyników.
Multidyscyplinarne badanie prowadził dr Yoav Vaknin z Instytutu Archeologii Soni i Marco Nadlerów na Wydziale Humanistycznym Entin na Uniwersytecie w Tel Awiwie oraz Laboratorium Paleomagnetycznym na Uniwersytecie Hebrajskim. Wśród innych autorów znaleźli się: prof. Ron Shaar z Instytutu Nauk o Ziemi Uniwersytetu Hebrajskiego, prof. Erez Ben-Yosef i prof. Oded Lipschits z Instytutu Archeologii Soni i Marco Nadlerów na Uniwersytecie w Tel Awiwie, prof. Aren Maeir z Instytutu Archeologii im. Martin (Szusz) z Katedry Studiów i Archeologii Ziemi Izraela na Uniwersytecie Bar-Ilan oraz dr Adi Eliyahu Behar z Katedry Studiów i Archeologii Ziemi Izraela oraz Wydziału Nauk Chemicznych Uniwersytetu Ariel. Artykuł ukazał się w czasopiśmie naukowym PLOS ONE.
Prof. Lipschits: „Przez całą epokę brązu i żelaza głównym materiałem budowlanym w większej części Ziemi Izraela były cegły mułowe. Z tego taniego i łatwo dostępnego materiału budowano ściany większości budynków, czasem na kamiennych fundamentach. To jest dlaczego tak ważne jest zrozumienie technologii stosowanej przy wytwarzaniu tych cegieł.”
Dr Vaknin dodaje: „W tej samej epoce mieszkańcy innych krajów, na przykład Mezopotamii, gdzie trudno było zdobyć kamień, wypalali cegły mułowe w piecach, aby zwiększyć ich wytrzymałość i trwałość. Technika ta jest wspomniana w historii Wieży Babel w Księdze Rodzaju: „Mówili jeden do drugiego: Chodźcie, zrobimy cegły i dokładnie je wypalimy. Zaczęto więc używać cegły zamiast kamienia” (Rdz 11, 3). Większość badaczy uważa jednak, że technologia ta dotarła do Ziemi Izraela dopiero znacznie później, wraz z podbojem rzymskim. Do tego czasu mieszkańcy używali cegieł mułowych suszonych na słońcu. Zatem w przypadku znalezienia cegieł podczas wykopalisk archeologicznych należy zadać kilka pytań: po pierwsze, czy cegły zostały wypalone, a jeśli tak, to czy wypalono je w piecu przed rozpoczęciem budowy, czy też na miejscu, podczas niszczycielskiego pożaru? metoda może dostarczyć rozstrzygających odpowiedzi.”
Nowa metoda polega na pomiarze pola magnetycznego zarejestrowanego i „zablokowanego” w cegle podczas jej spalania i schładzania. Dr Vaknin: „Glina, z której wykonano cegły, zawiera miliony cząstek ferromagnetycznych — minerałów o właściwościach magnetycznych, które zachowują się jak wiele małych „kompasów” lub magnesów. W suszonej na słońcu cegle błotnej orientacja tych magnesów jest prawie przypadkowe, tak że znoszą się nawzajem. Dlatego ogólny sygnał magnetyczny cegły jest słaby i nierównomierny. Ogrzanie do temperatury 200°C lub wyższej, jak to ma miejsce w przypadku pożaru, uwalnia sygnały magnetyczne tych cząstek magnetycznych i statystycznie , mają tendencję do ustawiania się w jednej linii z ziemskim polem magnetycznym w określonym czasie i miejscu. Gdy cegła ostygnie, te sygnały magnetyczne pozostają zablokowane w nowym położeniu, a cegła uzyskuje silne i równomiernie zorientowane pole magnetyczne, które można zmierzyć za pomocą magnetometr Jest to wyraźna wskazówka, że cegła faktycznie została wypalona.
W drugim etapie procedury badacze stopniowo „wymazują” pole magnetyczne cegły, stosując proces zwany demagnetyzacją termiczną. Polega to na podgrzaniu cegły w specjalnym piecu w laboratorium paleomagnetycznym, które neutralizuje pole magnetyczne Ziemi. Ciepło uwalnia sygnały magnetyczne, które ponownie układają się losowo, znosząc się nawzajem, a całkowity sygnał magnetyczny staje się słaby i traci swoją orientację.
Dr Vaknin: „Proces prowadzimy stopniowo. Najpierw podgrzewamy próbkę do temperatury 100°C, co uwalnia sygnały tylko niewielkiego procentu minerałów magnetycznych. Następnie ją schładzamy i mierzymy pozostałą część magnetyczną. sygnału. Następnie powtarzamy procedurę w temperaturach 150°C, 200°C itd., postępując małymi krokami aż do 700°C. W ten sposób stopniowo zanika pole magnetyczne cegły. Temperatura, w której sygnał „odblokowania” każdego minerału jest w przybliżeniu taka sama, jak temperatura, w której został początkowo „zablokowany”, a ostatecznie temperatura, w której pole magnetyczne zostaje całkowicie usunięte, została osiągnięta podczas pierwotnego pożaru.
Naukowcy przetestowali tę technikę w laboratorium: wypalali cegły mułowe w kontrolowanych warunkach temperatury i pola magnetycznego, mierzyli uzyskane pole magnetyczne każdej cegły, a następnie stopniowo je usuwali. Odkryli, że cegły zostały całkowicie rozmagnesowane w temperaturze, w której zostały spalone, co dowodzi, że metoda działa.
Dr Vaknin: „Nasze podejście umożliwia identyfikację spalenia, które miało miejsce w znacznie niższych temperaturach niż jakakolwiek inna metoda. Większość technik stosowanych do identyfikacji wypalonych cegieł opiera się na rzeczywistych zmianach w minerałach, które zwykle zachodzą w temperaturach wyższych niż 500°C – kiedy niektóre minerały przekształcają się w inne.”
Dr Eliyahu Behar: „Jedna z powszechnych metod identyfikacji zmian mineralogicznych w glinie (głównym składniku cegieł mułowych) spowodowanych ekspozycją na wysokie temperatury opiera się na zmianach w absorpcji promieniowania podczerwonego przez różne minerały. W tym badaniu wykorzystaliśmy wykorzystaliśmy tę metodę jako dodatkowe narzędzie do weryfikacji wyników metody magnetycznej.” Dr Vaknin: „Nasza metoda jest znacznie bardziej czuła niż inne, ponieważ celuje w zmiany w intensywności i orientacji sygnału magnetycznego, które zachodzą w znacznie niższych temperaturach. Możemy zacząć wykrywać zmiany w sygnale magnetycznym już w temperaturach tak niskich jak 100°C °C, a od 200°C w górę, wyniki są jednoznaczne.”
Dodatkowo metodą można określić orientację, w jakiej stygną cegły. Dr Vaknin: „Kiedy cegła jest wypalana w piecu przed rozpoczęciem budowy, rejestruje on kierunek ziemskiego pola magnetycznego w określonym czasie i miejscu. W Izraelu oznacza to północ i dół. Ale kiedy budowniczowie wyjmują cegły z pieca i budują na ścianie, układają je w przypadkowych kierunkach, losowo dopasowując w ten sposób zarejestrowane sygnały.Z drugiej strony, gdy ściana zostaje spalona na miejscu, co może się zdarzyć, gdy zostanie zniszczona przez wroga, pola magnetyczne wszystkich cegieł zostają zablokowane tę samą orientację.”
Po udowodnieniu słuszności tej metody badacze zastosowali ją do konkretnego sporu archeologicznego: czy w Tell es-Safi odkryto specyficzną ceglaną konstrukcję – zidentyfikowaną jako filistyńskie miasto Gat, siedzibę Goliata – zbudowaną z wstępnie wypalonych cegieł lub spaloną? na miejscu? Przeważająca hipoteza, oparta na Starym Testamencie, źródłach historycznych i datowaniu metodą węgla-14, przypisuje zniszczenie budowli dewastacji Gat przez Chazaela, króla Aram-Damaszek, około 830 roku p.n.e. Jednakże w poprzedniej pracy badaczy, w tym profesora Maeira, kierownika wykopalisk w Tell es-Safi, zaproponowano, że budynek nie spłonął, ale raczej zawalił się na przestrzeni dziesięcioleci, a znalezione w nim wypalone cegły zostały wypalone w piecu piec przed budową. Gdyby ta hipoteza była słuszna, byłby to najwcześniejszy przypadek technologii wypalania cegieł odkryty w Ziemi Izraela.
Aby rozstrzygnąć spór, obecny zespół badawczy zastosował nową metodę do próbek pobranych ze ściany w Tell es-Safi i znalezionych obok zawalonych gruzów. Odkrycia były jednoznaczne: pola magnetyczne wszystkich cegieł i zawalonego gruzu wykazywały tę samą orientację – północ i dół. Dr Vaknin: „Nasze ustalenia wskazują, że cegły spaliły się i ostygły na miejscu, dokładnie tam, gdzie je znaleziono, a mianowicie w wyniku pożaru samej konstrukcji, która zawaliła się w ciągu kilku godzin. Gdyby cegły wypalono w piecu i następnie ułożone w ścianie, ich orientacja magnetyczna byłaby przypadkowa. Co więcej, gdyby konstrukcja zawaliła się z biegiem czasu, a nie w wyniku pojedynczego pożaru, zawalone gruzy wykazywałyby przypadkową orientację magnetyczną. Uważamy, że głównym powodem decyzji naszych kolegów błędną interpretacją była niemożność zidentyfikowania spalenia w temperaturach poniżej 500° C. Ponieważ ciepło wzrasta, materiały na dole budynku paliły się w stosunkowo niskich temperaturach, poniżej 400° C, w związku z czym w poprzednim badaniu nie zidentyfikowano ich jako spalonych – co prowadzi do wniosku, że budynek nie uległ zniszczeniu przez pożar, natomiast cegły w górnych partiach muru, gdzie temperatura była znacznie wyższa, uległy zmianom mineralogicznym i dlatego zostały zidentyfikowane jako spalone, co doprowadziło badaczy do wniosku, że zostały wypalone w piecu przed budową. Nasza metoda pozwoliła ustalić, że w czasie pożogi spaliły się wszystkie cegły w murze i gruzie: te na dole płonęły w stosunkowo niskich temperaturach, a te, które znajdowały się w wyższych warstwach lub spadły z góry – w temperaturach wyższych niż 600°C.”
Prof. Maeir: „Nasze odkrycia są bardzo ważne dla rozszyfrowania intensywności pożaru i zakresu zniszczeń w Gat, wówczas największym i najpotężniejszym mieście w Ziemi Izraela, a także zrozumienia metod budowlanych panujących w tamtej epoce Ważne jest, aby przejrzeć wnioski z poprzednich badań, a czasem nawet obalić wcześniejsze interpretacje, nawet jeśli pochodzą z Twojej własnej szkoły. Prof. Ben-Yosef dodaje: „Oprócz swojego znaczenia historycznego i archeologicznego, starożytne metody budowlane miały także istotne konsekwencje ekologiczne. Technologia wypalania cegieł wymaga ogromnych ilości materiałów palnych, co w starożytności mogło prowadzić do ogromnego wylesiania, a nawet utraty zasobów naturalnych gatunków drzew występujących na tym obszarze. Na przykład niektóre gatunki drzew i krzewów eksploatowane przez starożytny przemysł miedziowy w dolinie Timna nie odrodziły się do dziś, a sam przemysł ostatecznie upadł po wyczerpaniu się paliw naturalnych. Nasze ustalenia wskazują, że technologia wypalania cegieł prawdopodobnie nie była praktykowana w Ziemi Izraela w czasach królów judzkich i izraelskich.”