سومریان ۴۰۰۰ سال پیش موادی شبیه «آسفالت» ساخته بودند

فرادید| بیش از ۴۰۰۰ سال پیش، زمانی که جاده‌ها و پالایشگاه‌های نفت وجود نداشتند، صنعتگران سومری در جنوب بین‌النهرین در حال تکمیل فرمول موادی بودند که امروز با مهندسی آسفالت مدرن همخوانی دارد. 

به گزارش فرادید، یک مطالعه جدید نشان داده که صنعتگران شهر باستانی ابو طبیره از «دستورهای فناورانه» دقیق و قابل‌تکرار در تولید مواد مبتنی بر قیر پیروی می‌کردند. روش‌های آن‌ها با تعادل دقیق بین فیبرهای گیاهی، پودرهای معدنی و گرمایش کنترل‌شده، اصولی را پیش‌بینی می‌کند که مهندسان امروز هنوز استفاده می‌کنند. 

کشف «طلای سیاه» باستانی

قیر، یک ماده طبیعی مبتنی بر نفت در بین‌النهرین باستان ضروری بود. از آن برای آب‌بندی کشتی‌ها، ضدآب کردن سبدها، چسباندن ابزارها و قالب‌گیری به بلوک‌های قابل‌حمل برای تجارت استفاده می‌شد، اما قیر خام مشکلاتی داشت: در گرما نرم می‌شد، در حالت شکننده ترک می‌خورد یا بیش از حد چسبناک می‌شد و کار با آن دشوار بود. به‌جای استفاده مستقیم، صنعتگران سومری آن را مهندسی می‌کردند. 

محققان ۵۹ نمونه مبتنی بر قیر را از ابو طبیره، سکونتگاه مهم هزاره سوم پیش از میلاد نزدیک شهر مشهور اور، تحلیل کردند. با استفاده از میکروسکوپ دیجیتال با وضوح بالا و پردازش تصویری مبتنی بر یادگیری ماشینی، ساختار داخلی مواد بدون آسیب به آثار بررسی شد. 

به‌جای تمرکز صرف بر ترکیب شیمیایی، تیم تحقیقاتی به «ریزساختار» پرداخت: منفذها، فیبرهای گیاهی، ادخال‌های معدنی (در کانی‌شناسی به ماده‌ای گفته می‌شود که زمان شکل‌گیری کانی در داخل آن به دام افتاده باشد) و نحوه توزیع آن‌ها. معماری میکروسکوپی نشان‌دهنده انتخاب‌های طراحی آگاهانه بود. 

چهار دستور، چهار کاربرد

تحلیل آماری، خوشه‌های ترکیبی متمایزی را نشان داد که با کاربردهای مختلف مرتبط بودند: 

• چسب‌های ابزار: قیری که برای اتصال تیغه‌های سنگی به داس‌ها استفاده می‌شد، فیبرهای گیاهی فراوان و مواد معدنی کمی داشت. فیبرها چسب را تقویت می‌کردند، انعطاف‌پذیری آن را افزایش می‌دادند و از ترک خوردن در اثر فشارهای تکراری کشاورزی جلوگیری می‌کردند. در اصل، این یک نوع چسب تقویت‌شده با فیبر بود. 
• شمش‌های تجاری استانداردشده: بلوک‌های مستطیلی که شاید برای نگهداری یا تجارت استفاده می‌شدند، فرمول‌های بسیار یکنواختی داشتند. مواد گیاهی و معدنی به‌طور نظام‌مند حضور داشتند. این بلوک‌ها شاید به‌عنوان محصولات نیمه‌تمامی عمل می‌کردند که بعدها بر اساس نیاز محلی دوباره گرم و اصلاح می‌شدند. یکنواختی آن‌ها گواه تولید استاندارد و شاید کارگاه‌های تخصصی بود. 
• اجسام کروی: اجسام گرد قیری که پیش‌تر مرموز بودند، ساختار داخلی بسیار همگن و غنی از ادخال داشتند. محققان می‌گویند که ممکن است این‌ها ذخایر فشرده باشند؛ قیر فرآوری‌شده باقی‌مانده که به شکل‌های مناسب برای استفاده بعدی قالب‌گیری شده بود. 
• آب‌بندی و ضدآب کردن: نمونه‌های مرتبط با سازه‌ها و ظروف نی‌دار، ترکیبی متعادل از افزودنی‌های گیاهی و معدنی داشتند. این ترکیب، ضدآب بودن را بهینه می‌کرد و در عین حال دوام را حفظ می‌کرد که در مناظر باتلاقی جنوب بین‌النهرین حیاتی بود. 

در تمام دسته‌ها، الگوهای تخلخل نیز به شکل معناداری متفاوت بود و تفاوت در چرخه‌های گرمایش، شدت اختلاط و روش‌های بازیافت را نشان می‌داد. 

نمونه‌هایی از کامپوزیت‌های مبتنی بر قیر در ابو طبیره شناسایی شدند که در وضعیت اولیه و با ذرات خاک چسبیده به سطح خارجی باقی مانده‌اند. تحلیل‌های میکروسکوپی و محاسباتی نشان دادند فرمول‌بندی‌های آن‌ها با کاربردهای مشخصی مانند چسب، آب‌بند و شمش‌های تجاری استانداردشده مرتبط بوده است. 

اقتصاد چرخشی باستانی

این مطالعه شواهدی از بازیافت سیستماتیک را هم کشف کرد. قیر به‌قدری ارزشمند بود که نمیشد آن را هدر داد. شواهد باستان‌شناسی و متنی نشان می‌دهد که قیر از ابزارهای شکسته، کشتی‌های ازهم‌بازشده و ضایعات تولید جمع‌آوری و بازیابی می‌شد. 

گرمایش مکرر، نشانه‌های میکروسکوپی در ماده به جا می‌گذاشت، اما چرخه‌های بیش از حد گرمایش، کامپوزیت را شکننده می‌کرد و محدودیت‌های استفاده مجدد ایجاد می‌کرد. برای جبران، صنعتگران راهکارهایی را تنظیم می‌کردند: افزودن فیبر یا پُرکننده‌های معدنی برای بازیابی خواص قابل‌استفاده. در واقع، سومریان استراتژی‌های مدیریت منابعی را اجرا می‌کردند که شبیه اصول «اقتصاد چرخشی» امروز است. 

شباهت شگفت‌انگیز با آسفالت مدرن

مهندسان مدرن برای افزایش مقاومت در برابر ترک، آسفالت را با سلولز، کنف یا فیبرهای مصنوعی تقویت می‌کنند. پُرکننده‌های معدنی مانند پودر سنگ آهک، ویسکوزیته را تنظیم و دوام را افزایش می‌دهند. 

این شباهت‌ها تصادفی نیستند و منطق مهندسی همگرا را نشان می‌دهند. با مواجهه با همان ماده یعنی قیر، سازندگان باستان و مدرن به راه‌حل‌های مشابه رسیدند: کنترل حرارت، افزودن تقویت‌کننده و تعادل انعطاف‌پذیری با مقاومت! سومریان ابزار آزمایشگاهی یا کتاب‌های علوم مواد نداشتند، اما تجربه سیستماتیک و دانش بین‌نسلی داشتند. 

مترجم: زهرا ذوالقدر