זמנים של עופרת

01.09.2003
פרופ' שמעון רייך. הפיסיקה בשירות הארכיאולוגיה
 
ארכיאולוגים שהעלו בחפירותיהם חפצי מתכת עתיקים, נאלצו עד כה לקבוע את גילם באופן נסיבתי, באמצעות מדידת גילם של חפצים אחרים מכילי פחמן, שנמצאו בקירבתם. שיטת התיארוך הרווחת בארכיאולוגיה מבוססת על מדידת שיעורו של האיזוטופ פחמן - 14, המצוי בחפצים המכילים פחמן, כגון עץ ועצמות. מכיוון שכלי מתכת אינם מכילים פחמן, אי-אפשר היה לקבוע את גילם בוודאות.
 
מצב עניינים זה עשוי להשתנות בקרוב, הודות לשיטה חדשה לתיארוך עופרת עתיקה שפיתח פרופ' שמעון רייך מהמחלקה לחומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע. הרעיון עלה בדעתו של פרופ' רייך בעת שקרא שהרומאים השתמשו בגושי עופרת לצורך הנחה מדויקת של אבנים גדולות וכבדות זו על גבי זו.
 
פרופ' רייך חוקר את תכונותיהם של מוליכי-על, שהם חומרים שזרם חשמלי זורם בהם ללא התנגדות. עופרת, למשל, הופכת למוליך-על כשמקררים אותה לטמפרטורה נמוכה ממינוס 266 מעלות צלסיוס.
 
פרופ' רייך מצא, שאפשר לקבוע את גילו של חפץ עתיק עשוי עופרת כאשר גורמים להפיכת העופרת למוליך-על, ואז מודדים את תכונותיו המגנטיות. כדי להוציא את הרעיון לפועל, שיתף פרופ' רייך פעולה עם המטלורג, ד"ר גריגורי לייטוס, מהמחלקה לחומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע, ועם הארכיאולוג, ד"ר שריאל שלו, מאוניברסיטת חיפה, המבצע מחקרים במסגרת מרכז קימל למדעי הארכיאולוגיה שבמכון ויצמן למדע.
 
שיטתו של פרופ' רייך מבוססת על העובדה שעופרת מתאכלת (עוברת קורוזיה) בקצב איטי מאוד, ותוצרי האיכול מצטברים על שטח הפנים שלה (מכיוון שהם כמעט אינם מתמוססים במים). לפיכך, מדידת כמות תוצרי האיכול על פני חפץ העופרת מרמזת על גילו. אך כיצד אפשר למדוד את מסת תוצרי האיכול מבלי להשפיע על חפץ העופרת עצמו?
 
כאן נכנסת לתמונה מוליכות-העל. כאשר העופרת מקוררת לטמפרטורה הנמוכה ממינוס 266 מעלות צלסיוס, היא הופכת למוליך-על. לעומת זאת, תוצרי האיכול נותרים במצבם הרגיל, ואינם הופכים למוליכי-על. מוליכי-על דוחים שדות מגנטיים בעוצמה הגדולה פי 10,000 מעוצמת הדחייה המופעלת על-ידי תוצרי האיכול. כך, באמצעות מדידה של התכונות המגנטיות של חפץ עתיק עשוי עופרת, שקורר לטמפרטורה שבה העופרת הופכת למוליך- על, אפשר למדוד את מסת העופרת הבלתי-מאוכלת שבתוכו. בשלב זה שוקלים המדענים את החפץ על מאזניים רגילים, ומחסירים מהמשקל הנמדד את מסת העופרת הבלתי-מאוכלת. הפרש זה הוא מסת תוצרי האיכול.
 
המדענים בחנו חפצי עופרת עתיקים שגילם היה ידוע (על פי ההקשר הארכיאולוגי שבו נמצאו), ויצרו גרף המתאר את התלות שבין גיל העופרת לבין כמות תוצרי האיכול (ביחס ליחידת שטח) שנמצאו על פניה. גרף זה עשוי לסייע לארכיאולוגים לקבוע את גילם של חפצי עופרת עתיקים. שיטה זו מתאימה לתיארוך חפצים עתיקים העשויים עופרת, שהיו קבורים באדמה שאינה חומצית במיוחד.
 
עד כה נבחנו בשיטה זו פיסות עופרת שנמצאו בקיסריה ובתל-דור, כאשר העתיקות שבהן (מהתקופה הפרסית) היו קבורות בקרקע כ2,500- שנה. בעתיד יבחנו המדענים ממצאי עופרת עתיקים שהועלו מאוניות טבועות. בתחום זה עשויה השיטה לסייע לקביעת גילם של אתרים תת-ימיים.
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם