Sau vụ cháy nhà thờ Đức Bà, các nhà khoa học có cái nhìn thoáng qua về nguồn gốc của nhà thờ

Khu rừng của người Hồi giáo hay nhà thờ Đức Bà là một trong những địa điểm yêu thích của Olivier de Châlus. Mạng tinh thể hoặc gỗ dày đặc đó dưới mái nhà dẫn của tòa nhà là điển hình cho các kỹ thuật xây dựng thời trung cổ mà kỹ sư đã dành nhiều năm để phân tích.

"Có một mùi gỗ rất đặc biệt, rất mạnh, đến từ thời Trung cổ", de Châlus nói. "Và nó rất, rất bình tĩnh - ấn tượng, so với cuộc sống rất ồn ào bên trong thánh đường." nhìn vào những con số được vẽ nguệch ngoạc trên gỗ bởi những người thợ mộc lâu năm.

Khu rừng yêu dấu đó hiện đang bị rút ruột, bị mất trong một ngọn lửa ngày 15 tháng 4 năm 2019 đã phá hủy mái nhà thờ và ngọn tháp và những phần bị hư hại của khối xây. Châlus, người làm việc cho công ty kỹ thuật toàn cầu Arcadis, đang hoàn thành bằng tiến sĩ. về việc xây dựng thánh đường.

Có rất ít tài liệu về quá trình xây dựng, được thành lập năm 1163 và tiếp tục trong khoảng 200 năm. Châlus đã tận tụy trêu chọc các quy tắc xây dựng bất thành văn - ví dụ như cách các nhà xây dựng quyết định kích thước của cột hoặc chiều cao của các trụ bay, chẳng hạn. Các ghi chú rằng các nhà xây dựng đã nâng những viên đá nặng 100 kg hơn 60 mét khỏi mặt đất mà không có lợi ích của công nghệ hiện đại. Chính xác làm thế nào điều này đã được thực hiện đã bị mất theo thời gian, ông nói.

Olivier de Châlus studies Notre Dame construction techniques.E. CONOVER

"Notre Dame là cuộc sống của tôi, cả cuộc đời tôi," de Châlus, người đã dành bốn năm để giám sát các hướng dẫn cho khách du lịch xung quanh nhà thờ. Vì vậy, sau vụ hỏa hoạn, nhanh chóng tham gia một nỗ lực quốc tế do các nhà khoa học Pháp tổ chức để sử dụng chuyên môn của họ để giúp xây dựng lại nhà thờ và tìm hiểu thêm về tòa nhà mang tính biểu tượng. Ông hiện là người phát ngôn của nhóm, Hiệp hội các nhà khoa học au Service de la Restauration de Notre Dame de Paris - Hiệp hội các nhà khoa học phục vụ phục hồi nhà thờ Đức Bà Paris.

Vụ hỏa hoạn đã mở ra quyền truy cập vào các phần của tòa nhà không thể nghiên cứu khi cấu trúc còn nguyên vẹn. Các nhà khoa học đã cùng nhau lên kế hoạch nghiên cứu lịch sử của nhà thờ, cũng như tác động môi trường của đám cháy đối với thành phố xung quanh. Một số người sẽ khám phá những gì các tài liệu lâu đời của nhà thờ có thể tiết lộ về biến đổi khí hậu.

Sắp xếp
Khi ngọn lửa tàn lụi, Paris tuyệt vọng trước thiệt hại cho một trong những công trình lịch sử quý giá nhất của nó. Nhưng "có nhiều thứ để mất hơn những gì đã mất", nhà khảo cổ học Maxime L'Héritier của Đại học Paris 8. Nếu các vật liệu rơi xuống từ đỉnh của nhà thờ - đá, gỗ, sắt, chì - không được nghiên cứu, hey nói rằng, cơ hội bị mất là "thậm chí còn tồi tệ hơn những gì đám cháy đã gây ra."

Một ngày sau vụ hỏa hoạn, L tíchHéritier và nhà sử học nghệ thuật Arnaud Ybert hoặc Đại học de Bretagne Occidentale ở Quimper, Pháp, đã thành lập hiệp hội các nhà khoa học. Ngày nay, hơn 200 nhà khoa học là một phần của nhóm, bao gồm các nhà địa chất, khảo cổ học và kỹ sư. Hiệp hội nhằm mục đích phối hợp làm việc giữa các chuyên gia trong các chuyên ngành khác nhau, chia sẻ kiến ​​thức và luật sư cho nghiên cứu khoa học của nhà thờ.

L giápHéritier, người nghiên cứu về kim loại cổ đại, muốn biết thêm về cách sử dụng sắt trong cấu trúc, bao gồm sự tích hợp của nó vào các bức tường đá và nghề mộc anh hùng trên mái nhà. Trong khi cải tạo vào thế kỷ 19 đã thêm sắt vào cấu trúc, các nhà nghiên cứu sẽ tìm kiếm sắt thời trung cổ được đặt trong quá trình xây dựng ban đầu.

Researchers Lise Leroux, Aurélia Azéma and Maxime L’Héritier (left to right) are working on understanding the stone and metal within Notre Dame.E. CONOVER

Hẹn hò với radiocarbon thường được sử dụng để phân loại tuổi của vật liệu, nhưng để làm được điều đó, các vật liệu phải chứa một số carbon. May mắn thay, các kỹ thuật sản xuất sắt thời trung cổ đã giới thiệu các dấu vết nhỏ của carbon, khi được hợp kim với sắt, tạo ra thép. Carbon hẹn hò với các bit thép đó có thể chứng minh liệu kim loại có phải là nguyên bản hay không, LầnHéritier nói.

Và sắt, thời trung cổ hay không, có thể hoạt động "như một nhiệt kế", cho thấy ngọn lửa nóng đến mức nào, Philippe Dillmann, một nhà khảo cổ học tại Trung tâm Quốc gia de la Recherche Victifique, hay CNRS nói. Khi nhiệt độ tăng lên trong đám cháy, sự ăn mòn trên bàn ủi - về cơ bản là phần còn lại - sẽ chuyển từ phần còn lại điển hình thành các hợp chất khác thường hơn. Phân tích sự ăn mòn đó có thể chỉ ra bao nhiêu nhiệt đã xung đột với tòa nhà, và vì vậy các nhà khoa học có thể hiểu được nhiệt lượng đó đã dệt đá vôi tạo nên phần lớn cấu trúc của nhà thờ như thế nào.

Dillmann là người đồng lãnh đạo hoặc là nỗ lực thứ hai để tổ chức các nhà nghiên cứu nghiên cứu về Notre Dame, dẫn đầu bởi CNRS. Nhóm CNRS cũng sẽ lên kế hoạch cho các cuộc họp khoa học và biên soạn nghiên cứu.

Cả hai nhóm vẫn đang trong giai đoạn lập kế hoạch vì nhà thờ vẫn bị nhiễm bụi độc hại phát hành khi mái chì bị đốt cháy. Hầu hết các nhà khoa học chưa có quyền truy cập vào tòa nhà và tất cả các tài liệu bên trong phải được sắp xếp và phân loại trước khi các nhà nghiên cứu có thể chạm tay vào chúng

Inside the cathedral

Một nhóm các nhà khoa học thứ ba đã có mặt tại hiện trường để hỗ trợ dọn dẹp và phục hồi tòa nhà. Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm của Bộ Văn hóa Pháp thuộc Viện Nghiên cứu Lịch sử, hay còn gọi là LRMH, phát triển các kỹ thuật khoa học để khôi phục các di tích trên khắp nước Pháp.

Phòng thí nghiệm, nằm ở Champs-sur-Marne gần Paris, sử dụng 23 nhà khoa học, cho tất cả các tài liệu và cho tất cả các di tích ở Pháp, theo lời kể của LRMH, Lise Leroux. "Chúng tôi rất bận rộn." Thậm chí nhiều hơn sau vụ cháy.

Một nhà địa chất và chuyên gia bảo tồn đá, Leroux đang giúp xác định khối đá vôi nào của nhà thờ Đức Bà có thể ở lại hoặc được tái sử dụng, và phải thay thế bằng đá mới. "Tượng đài rất xuống cấp," cô nói. Khi ngọn lửa hoành hành đêm hôm đó, sức nóng dữ dội và dòng nước từ các nỗ lực chữa cháy đã gây ra nứt vỡ và thiệt hại khác trong những viên đá gần ngọn lửa. Và khi nhà thờ sụp đổ, tác động đã đục lỗ trên trần đá vôi.

Falling debris punched holes in the cathedral’s vaulted ceiling. Scientists are assisting with efforts to determine which of the remaining stones are damaged and need to be replaced.BRIAN KATZ AND MYLÈNE PARDOEN/CNRS

Tìm đá để thay thế những cái bị hư hỏng hoặc bị phá hủy sẽ đòi hỏi sự chăm sóc tuyệt vời. Đặt đá hoặc các thành phần khác nhau cạnh nhau - ví dụ, các loại đá vôi khác nhau được khai thác từ các khu vực khác nhau trên thế giới - có thể khiến nước hoặc chất ô nhiễm tích tụ trong đá này nhiều hơn đá khác, làm suy yếu cấu trúc.

Ngay trước khi xảy ra hỏa hoạn, "tượng đài rất, rất bẩn", chuyên gia và nhà hóa học kim loại LRMH Aurélia Azéma nói. Bây giờ, các nhà nghiên cứu của LRMH đang nghĩ ra và thử nghiệm các kỹ thuật để loại bỏ chì, được rải khắp nhà thờ khi mái nhà bị đốt cháy. Kim loại, đá, sơn và các vật liệu khác đòi hỏi các phương pháp phù hợp để trích xuất chì mà không gây ra thiệt hại.

Dấu vân tay của một đám cháy

Các vấn đề với chì vượt ra ngoài các bức tường nhà thờ. Trong vụ hỏa hoạn, nhiệt độ cực cao đã khiến cho chì khí dung thành các hạt nhỏ cuồn cuộn trong không khí và rơi xuống như bụi gần đó. Nhà hóa học tuyệt vời đó là Sophie Ayrault, người nghiên cứu kim loại độc hại, một dự án mới.

Ayrault, hay Phòng thí nghiệm Khoa học Climat và l'Enniennement ở Gif-sur-Yvette, Pháp, trước đây đã tìm kiếm kim loại trong trầm tích sông Seine, dòng sông chảy qua Paris. Phân tích các lõi trầm tích từ vùng lũ của sông cho thấy mức độ ô nhiễm đã thay đổi như thế nào trong 100 năm qua.

Để xác định nguồn gốc của chì mà cô phát hiện, Ayrault đo nồng độ tương đối của các đồng vị của nó - các phiên bản khác nhau của nguyên tố với số lượng hoặc neutron khác nhau trong hạt nhân. Các tỷ lệ là một dấu vân tay có thể được sử dụng để theo dõi nguồn ô nhiễm.

After the fire, lead contamination near the cathedral mandated cleanup efforts (above). Researchers are measuring the isotopes of lead in samples taken from the Seine and other spots around Paris to tell which contamination came from the fire and which came before.FRANCOIS MORI/AP PHOTO

Ví dụ, được công bố vào năm 2012 trên Chemosphere, Ayrault và các đồng nghiệp rằng chữ ký của xăng pha chì có thể phát hiện được trong các trầm tích Seine cũ, nhưng đã biến mất trong các trầm tích lắng đọng sau khi xăng chì bị loại bỏ vào giữa những năm 1980.

Trước khi nhà thờ Đức Bà bốc cháy, Ayrault đã hy vọng tìm kiếm trầm tích sông Seine để thoát khỏi vụ cướp của nhà thờ Đức Bà - mà khi còn nguyên vẹn, nó chứa tới 460 tấn chì, cô nói. Nhưng Ayrault vẫn chưa mua được mẫu cướp mà cô cần để phân biệt dấu vân tay của anh ta. Bây giờ, để hiểu tác động của đám cháy, xác định rằng chữ ký đã trở nên quan trọng hơn.

Sau vụ cháy, các thử nghiệm trong công viên và trường học gần nhà thờ tìm thấy mức chì đủ cao để gây nguy hiểm cho trẻ em. Nhưng không rõ liệu tất cả các dẫn đó là kết quả của vụ cháy, hoặc nếu một số ô nhiễm có trước nó. Để giải quyết câu hỏi đó, Ayrault nhằm mục đích thu thập các mẫu hoặc nấu chảy chì và bụi từ đám cháy, cũng như các phần còn lại nguyên vẹn của mái nhà. Sau đó, cô ấy sẽ tìm kiếm các dấu hiệu hoặc dẫn đầu trong các thử nghiệm trong tương lai quanh thành phố.

Vào rừng

Những tàn dư từ thiện của khu rừng hứa Châlus cũng có thể kể một câu chuyện.

Những cây sồi đã trở thành khung gỗ của mái nhà mọc lên trong một câu thần chú nóng bỏng ở châu Âu được gọi là Thời kỳ ấm áp thời trung cổ, kéo dài từ thế kỷ 11 đến đầu thế kỷ 14 (SN: 8/17/19, trang 6). Nghiên cứu rằng gỗ có thể tiết lộ chi tiết về sự nóng lên tự nhiên đó - chẳng hạn như mức độ thường xuyên xảy ra hạn hán - và có thể dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn hoặc những gì mong đợi từ sự thay đổi khí hậu hiện đại, Alexa Dufraisse hoặc CNRS nói.

Dufraisse có kế hoạch phân tích các vòng cây trong gỗ bị cháy. Chiều rộng của các vòng và số lượng đồng vị khác nhau được tìm thấy trong gỗ cho thấy các điều kiện mà cây phát triển. Điều đó có thể bao gồm khí hậu ẩm ướt hoặc khô và vị trí địa lý gần đúng của rừng.

The “forest” of Notre Dame held up the cathedral’s roof and spire. It was destroyed in the fire, but researchers hope to study the charred remains of the medieval oak beams to learn about climate change.F. EPAUD

Cô và các đồng nghiệp cũng hy vọng tìm hiểu cách các nhà xây dựng chọn cây và liệu các khu rừng được quản lý theo cách nào đó. Đây là một nghiên cứu mà giáo sư không bao giờ có thể thực hiện được nếu không có sự phá hủy cấu trúc bằng lửa, ông Dufraisse, một nhà nghiên cứu về dendroanthrac, một nhà khoa học nghiên cứu các vòng cây trong gỗ cháy.

Các nhà nghiên cứu khác đang nghiên cứu các khía cạnh ít hữu hình của nhà thờ, chẳng hạn như âm thanh và ý nghĩa xã hội học của nó. Các nhà nhân chủng học có kế hoạch phỏng vấn những người bị ảnh hưởng bởi vụ hỏa hoạn, bao gồm cả hướng dẫn viên du lịch và nhạc sĩ đã biểu diễn trong nhà thờ, để hiểu về tâm lý của vụ cháy. "Tất cả chúng ta đều nhớ những gì chúng ta đã làm khi nó đang cháy", nhà khảo cổ học phân tử Martine Regert của CNRS, người đứng đầu nhóm CNRS cùng với Dillmann nói.

Trân trọng thảm họa nhà thờ Đức Bà đối với vụ hỏa hoạn năm 2018 tại Bảo tàng quốc gia Brazil ở Rio de Janeiro, trong đó hàng triệu cổ vật và mẫu vật được bảo quản đã bị mất hoặc bị hư hỏng (SN Online: 9/7/18). Trong vụ cháy Rio, "đối với tôi, chúng tôi đã mất nhiều hơn" về giá trị khoa học, cô nói. Tuy nhiên, về mặt cảm xúc, "Tôi có lẽ đã buồn hơn bởi Notre Dame."

Nhà thờ giữ một vị trí bên ngoài trong trái tim của người dân Paris và người dân trên khắp thế giới. Nếu một nhà thờ khác bị đốt cháy, Châlus nói, sẽ có ít sự quan tâm hơn. Xác định cách xây dựng lại đòi hỏi phải hiểu mối quan hệ của chúng tôi với nó, quá, ông nói.

Tự chịu đựng những cảm xúc, Châlus nói rằng anh đã khóc khi lần đầu tiên bước vào thánh đường sau trận hỏa hoạn. Anh cảm thấy một cơn gió lạ ở lưng, quét vào nhà thờ và xuyên qua những cái lỗ nơi các phần của trần nhà bị sụp đổ. Ông nói về Notre Dame: "Nó không chỉ là một nhà thờ ... còn hơn cả một môn học đối với tôi."