Как неандертальцы делали суперклей
Березовый деготь — известный продукт сухой перегонки коры этого дерева — был чем-то вроде суперклея ледникового периода. Это смолистое вещество можно найти, например, на сохранившихся стрелах Этци (Ötzi), который прикреплял им острые каменные наконечники к древку. Самое раннее (приблизительно 200 тысячелетий назад) использование такого дегтя было обнаружено в Италии, что позволяет считать, что его делали неандертальцы.
Ученые предполагали, что неандертальцам для производства клея из бересты нужны были определенные технические навыки и достаточная смекалка. В последние годы исследователи неоднократно воссоздавали этот процесс в доисторических условиях и пришли к выводу, что температура для него должна быть точно 350 градусов. Кроме того, необходимо герметичное уплотнение, чтобы кора только подвергалась низкотемпературному коксованию (пиролизу).
Однако два года назад команда из Лейденского университета сумела определить, что точная температура не играет такой важной роли: достаточно нагревания в пределах 200—500 градусов. При этом было все-таки необходимо воздухонепроницаемое закупоривание, требующее от участников процесса некоторой смекалки.
Другие археологи воссоздали простой способ получения дегтя из березовой коры, которым могли пользоваться неандертальцы, сообщается в Proceedings of the National Academy of Sciences. В отличие от других методов, в данном случае деготь можно получать на открытом воздухе путем его конденсации на камне. Так это вещество можно было получить ненамеренно, а потом, поняв его свойства, начать им пользоваться.
Неандертальцы делали каменные орудия более удобными, приклеивая к ним рукоятку с помощью березового дегтя. Доказательствами служат найденная в Италии кремневая пластина, приклеенная к куску кости около 200 тысяч лет назад, остатки найденной в Германии смолы, которую датировали периодом 40-84 тысячи лет назад, и изготовленные 115-128 тысяч лет назад каменные орудия с остатками смолы. На основании этого ученые заключили, что неандертальцы разработали сложную технологию получения березового дегтя с помощью нагревания древесины до высоких температур при ограниченном доступе воздуха. Для этого неандертальцам нужно было обладать абстрактным мышлением, уметь планировать свои действия и знать свойства материалов.
Но археологических доказательств существования подобной технологии до сих пор не найдено. Исследователи неоднократно проводили эксперименты, в ходе которых получали березовый деготь методами, которые могли бы придумать неандертальцы. Среди них были сжигание коры в холме пепла и последующее соскребание с нее смолы, или в яме, прикрытой прутьями и галькой. Кору в этом случае обмазывали глиной и обкладывали лучинами, а деготь собирали в деревянную чашку. Однако все эти методы были довольно сложными и получить деготь с их помощью случайно было невозможно.
Немецкие ученые под руководством Патрика Шмидта (Patrick Schmidt) из Тюбингенского университета решили проверить, можно ли получить березовый деготь ненамеренно, на открытом воздухе, и будет ли достаточно полученного количества для склеивания камня и дерева или кости.
Сначала авторы попытались получить деготь прямо на березе, в отверстиях между корой и стволом. Для этого они сожгли кору прямо на дереве, но смолы не получили. Тогда ученые проверили, получится ли деготь, если сжечь оторванную от березы кору. По-видимому, древние люди достаточно часто использовали ее в качестве трута для растопки, так как ее можно было легко оторвать от ствола, или найти на земле. При сжигании коры на камне авторы не получили видимых количеств дегтя. Зато когда они начали жечь кору рядом с вертикальной поверхностью камня, на нем скопилось липкое вещество темного цвета. Исследователи повторили тесты несколько раз, с разными видами и формой камней и в конце концов разработали простую технологию получения дегтя путем его конденсации на камне.
Ученые брали плоскую речную гальку, одна сторона которой образовывала с поверхностью земли угол 60-80 градусов и рядом с ней сжигали кусок березовой коры. Температура пламени, которую они измеряли с помощью термопары, составляла 600-700 градусов Цельсия. После сжигания двух или трех кусков коры, авторы соскребали смолу с поверхности гальки каменным отщепом. За три часа им удалось получить 0,62 грамма дегтя, которым они вклеили острый осколок камня в деревянный цилиндр с прорезью на одном конце. Работоспособность орудия исследователи проверили с помощью роборуки которой 170 раз пытались выдернуть вклеенный в трещину ветки осколок камня, воздействуя на него со строго определенной силой. А также с помощью сделанного приспособления, сняли кожу с 30 сантиметрового куска телятины.
С помощью хромато-масс-спектрометрии ученые проанализировали состав полученного дегтя и убедились, что в нем содержатся те же биомаркеры, что и в веществе, полученном анаэробным методом.
Березовый деготь можно получить довольно просто, заключают авторы. Это не значит, что неандертальцы были не способны к абстрактному мышлению, планированию своих действий или разработке сложных технологий. Но делать подобные выводы только на основе найденных артефактов, не зная, каким способом их получили, не слишком разумно.
Ранее исследователи предположили, что для изготовления орудий из твердого дерева неандертальцы пользовались не только каменными скребками и ножами, но и огнем. Так было легче снимать кору и убирать ненужные сучки. Об этом свидетельствуют слегка обугленные палки-копалки, найденные на одной из стоянок.
Есть мнение что ошиблись исследователи или переводчики, так как дёготь это жидкость и не может быть клеем. Неандертальцы могли использовать размягчаемый теплом природный битум, либо «клей» из смолы.
Есть изобретения, которые используют, не задумываясь о том, насколько гениальна их функция. Они так естественны в быту, офисе и личной жизни, что представить себе нормальное существование без них попросту невозможно. Одним из них является… клей!
Растительные клеи, хотя и достаточно липкие, но все же очень хрупкие и уязвимые к условиям окружающей среды. Первое использование растительных клеев было обнаружено в Южной Африке. Здесь найдены 70000 летние каменные сегменты, вставленные в рукоятки и покрытые клеем. Он состоял из комбинации растений и красной охры (природного оксида железа). Добавление охры к резине делает ее сильнее и защищает резину от распада в условиях повышенной влажности.
Примерно в период неолита 9,5 тыс. лет до н. э., клей был варевом из различного сырья. Кочевники и охотники делали клей из отвара костей и сухожилий. Приморские племена получали клеящую субстанцию из разваренной массы рыбьей чешуи. Кроме того, в качестве клея широко применялись природные смолы растительного происхождения.
Более свежие примеры использования клея доисторическими людьми были найдены в местах захоронения древних племен. Археологи, изучающие эти места обнаружили, что около 6000 лет назад, соплеменники хоронили мертвых вместе с разбитыми глиняными горшками, которые были отремонтированы смолой с деревьев. В другом исследовании археологами было обнаружено использование битумного цемента для крепления слоновой кости в статуях вавилонских храмов. Такое применение клея датируется примерно 4000 г. до н.э.
Первое упоминания клея в литературе появилось примерно в 2000 году до нашей эры. Дальнейшие исторические записи про использование клея приходятся на период, начиная с 1500 г. до н.э. и заканчивая 1000 г. до н. э. Артефакты этого периода включают картины, изображающие склеивание древесины и создание разнообразных шкатулок.
От 1 до 500 гг. н.э. греки и римляне внесли большой вклад в развитие клея. Была разработана облицовка, склеивание тонких срезов или слоев древесины и использовались новые материалы в создании клея. Пасты на основе яиц использовались для соединения разных материалов, а также различные натуральные ингредиенты, такие как кровь, кости, шкура, молоко, сыр, овощи и зерно были включены в состав клея. Греки начали использование гашеной извести, далее был создан раствор путем смешивания извести с вулканическим пеплом и песком. Этот материал, известный как пуццолановый цемент, использовался в строительстве римского Колизея и Пантеона. Римляне были также первыми людьми, которые использовали смолу и пчелиный воск для создания герметичности между деревянными досками своих лодок и кораблей.
Развитие современных клеев началось в 1690 году с созданием первого коммерческого завода клея в Голландии. Здесь производили клей из экстрактов растений.
В 1750 году первый патент Великобритании на клей был выдан для рыбьего клея. Следующие десятилетия 19 века стали свидетелями производства казеинового клея на немецких и швейцарских заводах. В 1876 году первый патент США был выдан братьям Росса на производства казеинового клея.
Натуральный каучук был впервые использован в качестве материала для клея, начиная с 1830 года. В 1839 году Чарльз Гудиер открыл, что смесь резины и серы, при нагревании, становится упругой. Тогда впервые получили пластмассу с новыми свойствами. В 1843 году Томас Хэнкок назвал этот процесс вулканизацией. Развитие автомобильного транспорта требовало создания более сильной и прочной связи из резины и металла. Это стимулировало развитие циклизованной резины, которая была обработана в сильных кислотах.
Натуральный каучук на основе липкого клея впервые использовал Генри День в 1845 году. Ключевой стадией в разработке синтетических пластмасс стало введение термореактивной пластмассы в 1910 году.
1920-е годы, 1930-е, 1940-е стали свидетелями больших успехов в разработке и производстве новых пластмасс и смол в связи с мировыми войнами. Эти достижения значительно ускорили развитие клея, позволяя использование недавно разработанных материалов, которые имели самые различные свойства. С изменением потребностей и постоянным развитием технологии, разработка новых синтетических клеев продолжается и в настоящее время.