失火一周年科学家们怎么经过研讨石头和铁锈修正巴黎圣母院

原标题：失火一周年，科学家们怎么经过研讨石头和铁锈修正巴黎圣母院

大数据文摘出品

来历：Science

编译：刘俊寰

间隔巴黎圣母院的火灾现已整整一年了。

上一年4月15日巴黎当地时刻下午6:30（北京时刻0：30），巴黎圣母院发作大火，圣母院顶部塔尖坍毁，左塔上半部被焚毁，玫瑰花窗被炸毁，所幸馆内的全部著作根本都现已被搬运保存。

巴黎圣母院的大火在全球范围内引起了广泛的吊唁和回忆。

马克龙在推特上表明，将寻求国际协助，誓要重建巴黎圣母院。“咱们将重建巴黎圣母院，因为这是法国人所等待的，因为这是咱们的前史，这是咱们的命运”。

在曩昔一年时刻中，法国文化部和法国政府联手推动了整个项意图进程，前后共收到了10亿欧元捐款，八位科学家参加到第一阶段的修正作业中，现在，巴黎圣母院正要进入第二阶段的修正作业，将逐渐向那些对前史和修建感兴趣的科学家敞开。

今日恰逢事情发作一周年，这一年时刻里，比较于重建计划，人们更关怀从大教堂顶消失的那200多吨铅或许形成的污染，怎么运用巴黎圣母院的残垣进行前史和科学研讨，以及不计其数巴黎人遭到的情感伤口。

究竟，“重要的不是房顶和穹顶，而是它们所维护的圣所”，前史遗址研讨实验室（LRMH）主任Aline Magnien说，“巴黎圣母院的心脏现已被解救了”。

石头的色彩改变怎么助力修正作业

在LRMH，Magnien和22位搭档针对大教堂的石头、砂浆、玻璃、油漆和金属的情况进行评价，他们的意图是避免大教堂遭到进一步的损坏，并辅导工程师们在全国范围内尽力修正大教堂。

地质学家Véronique Vergès -Belmin是LRMH的石头部分的负责人，在实验室高顶贮藏库里，她展现了几十块从大教堂拱顶天花板上掉下来的石头，经过研讨这些石头，就能够大致猜想得出仍在原地的石头情况。

过高的温度会削弱石灰石，从而了解掉落的石头能接受的温度，这能够在必定程度上协助工程师决议这些石头能否投入再运用。Vergès-Belmin发现，石头的色彩能够供给头绪，在300°C至400°C时，将石灰石织造在一同的铁晶体开端分化，石头外表变成赤色；600℃时，晶体变成了黑色的氧化铁，色彩再次发作显着的改变；到800℃，石灰石失去了全部铁氧化物，变成了粉状石灰。“这是一个渐进的进程，任何有色彩的石头或部件都不应该被重复运用。”

LRMH合作者、法国国家研讨组织CNRS的金属专家Philippe Dillmann以为，大教堂铁质结构中的铁锈也能够供给一些头绪，跟着温度升高，铁锈的微观结构会发作显着的改变。经过查询大教堂的螺母和螺栓，以及墙面内和周围铁条的“链式”体系，就能为邻近石头树立热图（heat map）。

与此一同，雨水肆无忌惮地落在无顶的大教堂内，工程师们无法装置暂时盖板，因为2018年为长时刻补葺而搭起的脚手架骨架现已消融。本年1月，工人们开端了为期6个月的撤除部分消融格子的作业，因为大教堂墙面支撑着脚手架，撤除的进程也有必要非常当心。

LRMH石材部分的地质学家Lise Leroux表明，在石头自行枯燥之前，分量的改变很或许继续对拱顶结构发作“不行疏忽”的影响，额定的分量不只对不安稳的平衡力起到了效果，并且当冬季的水结冰时，单个石头会胀大或缩短。

火灾发作几周后，工程师们在金库上方装置了钢梁，这样技能人员在撤除脚手架和安稳结构时，就能够用绳子进行高空掉落。上个月，Leroux在取得绳子救援证书后，第一次查看了大教堂顶部。她发现，顶部的石膏涂层大部分依然完好无缺，在某些特定的程度上也避免了火灾和雨水的腐蚀。

200吨铅都去了哪儿？

当科学家们在忙着研讨机械力气的时分，另一个小组则集中精力寻觅大教堂顶部的铅的下落，沉痛之余，大火还激起了巴黎人的另一种忧虑：铅蒸气是否会飘到邻近的居民区。

事实上，领导LRMH金属部分的冶金学家Aurélia Azéma和其他科学家得出的结论是，火灾的最高温度远低于铅的蒸腾温度1700℃。大部分的铅在300℃的温度下消融了，流到水沟里，滴落到钟乳石中。

但是，在一些当地，温度的确超过了600℃，此刻，铅会氧化成细小的结节，即气溶胶。Azéma表明，“这就像发胶相同”，火灾期间从大教堂里飘出的黄色云彩显现，至少有一部分铅的确被高温烧到了空气中。

法国代替动力和原子能委员会的地球化学家Sophie Ayrault从火灾发作前刚清理过的两个外表中搜集了铅粉尘的样本，剖析了铅中的同位素特征，这种将特征能将圣母院的铅与其他铅源差异开来。

她期望将大教堂的指纹与全市各地的粉尘样本进行比较。在样本显现出令人忧虑的高铅含量后，邻近的一些校园现已进行了净化处理。但现在还不清楚这些铅是否来自圣母院大火，仍是其他来历，如铅涂料、轿车电池和含铅汽油。

Ayrault还置疑，阳光和酸雨的腐蚀或许现已释放了圣母院顶部几个世纪以来的累积的铅含量，因为房顶是为了将径流敏捷带入塞纳河，圣母院或许是一个继续的水污染源。她将在诺曼底下流的沉积物中寻觅铅含量，再次测验评，并与其他来历比较，以判别有多少是来自于圣母院。

大部分铅都留在了圣母院。2019年6月，当Azéma和搭档们把大教堂里的第一批样本带回实验室，用塑料袋紧紧地密封起来时，黄色的铅粉尘好像随处可见，她从层层气泡膜中解开小风琴管，用带着手套的手指指头指着它们的洞口。

文化部已责成LRMH找到一种办法，在不损伤大教堂的情况下，对大教堂的铅进行净化。LRMH玻璃部分的负责人Claudine Loisel一向在对大教堂113个五颜六色玻璃窗的进行去污技能测验，这些玻璃窗大都被烟灰、尘埃和残留物弄得发黑、粘稠，现已没有了黄粉的姿态。

在双目显微镜的协助下，Loisel很快就在三块面板上检测到了氧化铅结节，“现在的方针不是修正，而是去污”。

国家卫生组织运用商业湿巾来检测铅含量，但湿巾中含有少数的酸，或许会损坏窗户结构。因而，Loisel压服该组织接受了一个折中计划，运用Monoprix杂货店连锁店的“不含化学物质”的婴儿湿巾。

这在小规模的测验中很有用，但科学家们不想用婴儿湿巾去清洁整个大教堂。关于大多数润滑的外表，比方玻璃、金属、上蜡的木材，乃至是油漆，他们发现，用商铺的真空吸尘器和棉布蘸上蒸馏水，就能安全地去除铅。

多孔的石头需求采纳不同的办法，Vergès-Belmin说，一种或许的办法是用乳胶"愚笨的腻子"涂改，这种腻子能够和铅粉尘一同被拉掉一品种似的办法是运用一种粘土基紧缩剂，使其枯燥和缩短，发作充溢铅的"碎片"，能够搜集和处理。第三种主意是运用激光清洗。

巴黎人正遭受着情感伤口

文化部和国家科学研讨中心成立了一个由多个组织约100名研讨人员组成的专门科学小组，到上个月，大约10名研讨人员取得了进入大教堂作业的时机，这在科学家和前史学家中引起了一个小高潮。

“咱们正在收拾这些不计其数的碎片，有些来自现代国际，有些来自另一个更陈旧的国际，似乎咱们正与中世纪进行沟通。”Dillmann说。

波尔多蒙田大学艺术史学家Yves Gallet领导的研讨小组旨在研讨那些仍在运用的石头，比方将直径四层楼高的玫瑰花窗拱起的石雕。经过具体的图片剖析，研讨人员期望了解13世纪的石匠们是怎么规划和拼装这些修建，从而更好地了解整个哥特式创造。

他们对大教堂内砂浆的剖析能够证明前史学家提出的修建制作和修理次序。“砂浆能够告知咱们许多关于哪些石头是一同放置的，以及在这些当地意料到了什么样的力气。”他说。

CNRS木材小组的研讨人员Alexa Dufraisse说，阁楼上烧焦的木材残留物也有自己的故事。成长环的厚度、密度和化学成分的改变显现了每年的气候条，她说，“木材在成长进程中肯定会记载全部”，圣母院的橡木梁成善于12和13世纪，这是一个被称为中世纪气候最适合的温暖时期。经过将成长环的记载与其时的经济情况联系起来，研讨人员期望看到气候的改变是怎么影响中世纪社会的。

木梁的形状招引了木材团队的留意。Dufraisse说，这些树显然是在密布、竞赛剧烈的环境中成长的，这支撑了造林假说，即这些树木是专门为大教堂保存或栽培的，这表明人们在圣母院开端建造前几代人的时刻就现已在规划建造圣母院了。

除了火灾形成的物质丢失之外，还有不计其数的巴黎人和其他人所遭受的情感伤口。

巴黎今世人类学跨学科研讨所的CNRS人种学家Sylvie Sagnes采访了游客、当地人、导游、记者、捐赠者和教会成员，以剖析大火带来的情感影响。她说，人们对奇迹、公园和前史遗址表现出激烈的眷恋感。当人们发动起来维护遗产时，这实质上是一种民主的表达方式。

在圣母院的事例中，激烈的心情正在激化围绕着修正圣母院的争议，比方是否要彻底按原样重建。“圣母院不是一般的纪念碑，"她说，"在大火之后，人们依然在情感上遭到牵连。”

“当然，从情感上来说，这是一个困难的时期，但人们走到一同，不只是为了解救巴黎圣母院，更是为了吸取教训，这也是非同小可的联合经历”，Magnien说。

“圣母院将被修正。它的艺术品、石材和五颜六色玻璃都将被清洗洁净，它将比曾经愈加光芒耀眼，愈加美丽”。

相关报导：

https://www.sciencemag.org/news/2020/03/scientists-are-leading-notre-dame-s-restoration-and-probing-mysteries-laid-bare-its

https://www.sciencemag.org/news/2020/03/look-inside-restoration-notre-dame-cathedral

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