Ученые разгадали тайну потемнения картин Ван Гога

Ученые выявили химические реакции, которые ухудшают состояние двух картин Ван Гога, а также произведений многих других художников конца XIX века. Открытие можно считать первым шагом к устранению причин, по которым яркие цвета на картинах художников того столетия постепенно темнеют.

Исследование проводила команда из четырех стран. Работу возглавили Кун Янссенс (Koen Janssens) из Антверпенского университета (Бельгия) и Летиция Монико (Letizia Monico) из Университета Перуджи (Италия), в котором проходила большая часть экспериментов и анализов. Для получения необходимых результатов ученым потребовалось разное оборудование, в том числе аппарат синхротронного излучения из ESRF (Европейского центра синхротронного излучения в Гренобле, Франция). «Для каждого итальянца сохранение живописных шедевров имеет особое значение. И я очень рада, что наука помогла сегодня хотя бы частично решить проблему, которая стала для каждого музея настоящей головной болью», — поделилась впечатлениями Монико.

В процессе изучения химических реакций, которые происходят на тончайшем уровне полотна в том месте, где краска соприкасается с лаком, ученые использовали синхротронное излучение с наименьшей длиной волны. Солнечный свет может проникать лишь на несколько микрон, однако даже этого было достаточно, чтобы запустить ранее неизвестную ученым химическую реакцию, в результате которой ярко-желтые цвета превращаются в тускло-коричневые, и первоначальные оттенки картины начинают радикально меняться.

Живописная техника Ван Гога

Новаторство Винсента Ван Гога (1853−1890) в живописи состояло, в частности, в использовании в своих картинах ярких цветов. Благодаря ему конец XIX века считается одним из переломных моментов в истории живописи. Художник намеренно выбирал такие оттенки, которые позволяли с большей силой передавать настроение и эмоции через картины, и не стремился к фотографическому изображению действительности. В то время такой способ цветопередачи в живописи еще не получил широкого распространения: основные инновации в производстве красок, сделанные в XIX веке, только начинали оказывать влияние на технику европейских художников.

Но именно благодаря появлению новых красок Ван Гог смог использовать ярко-желтые оттенки и достигнуть такого цветового эффекта (как, например, в его серии картин с подсолнухами). Он начал писать особенно яркие картины после того, как покинул родные Нидерланды и переехал во Францию. Там он познакомился с другими художниками, которые были носителями идеи нового использования недавно появившихся красок. Например, друг нидерландского художника Поль Гоген одним из первых обратился к теме подсолнухов – он расписал ими стены своей спальни.

То, что желтая краска, сделанная из соединений хрома, темнеет под воздействием солнечного света, в начале XIX века уже знали. Однако далеко не все произведения того времени пострадали, да и цветовые изменения на разных картинах происходят с разной скоростью. Кроме того, хромовая краска токсична, и художники примерно с 1950−х годов стали использовать другие виды желтой краски. Однако у Ван Гога не было выбора, поэтому сегодня ученые бьются над задачей, как сохранить в первозданном виде работы великого мастера и его современников.

Тюбик с краской XIX века

Для решения задачи, которая занимает умы искусствоведов и сотрудников музея уже два столетия, Янссенс вместе с коллегами провел исследование, которое подразделил на два этапа. Сначала специалисты взяли образы желтой хромовой краски из трех тюбиков XIX века, дошедших до наших дней. Затем эти образцы были искусственным образом состарены – их поместили под ультрафиолетовое излучение на 500 часов. Только один образец, взятый из тюбика, который некогда принадлежал бельгийскому фовисту Рику Уотерсу (1882−1916), значительно потемнел. За три недели поверхность образца из ярко-желтой превратилась в шоколадно-коричневую. Этот образец и был выбран для дальнейшего изучения химических реакций, ответственных за потемнение краски.

Специалисты подвергли образец синхротронному излучению и выяснили, что потемнение верхнего слоя желтой краски связано с уменьшением степени окисления хрома – от шестивалентного хрома — Cr(VI) к трехвалентному — Cr(III). Это происходит, в частности, вследствие постоянного ультрафиолетового излучения, которое наносит непоправимый ущерб картинам.

Анализ картин Ван Гога

На втором этапе работы ученые провели те же анализы, но уже на потемневших образцах, взятых с двух картин Ван Гога – «Вид на Арль с ирисами» (1888) и «Берега Сены» (1887), которые выставлены в Музее Ван Гога в Амстердаме. «Эти исследования можно назвать ключевыми в рамках понимания причин старения картин и решения проблемы сохранения этих произведения для будущих поколений», — отметила Элла Хендрикс (Ella Hendriks) из Музея Ван Гога.

Найти пораженные области в многоцветных образцах с картин оказалось гораздо сложнее, чем на искусственно состаренных образцах краски, поэтому ученым пришлось изучать образцы с помощью разного оборудования в лабораториях, раскинутых по всей Европе. Но в конечном итоге результаты совпали, и ученые смогли обнаружить уменьшение степени окисления хрома и на картинах Ван Гога.

В ходе работы исследователи использовали рентген, а также разные виды спектроскопии, в том числе инфракрасную и электронную. На последнем этапе ученые совместили рентгенофлуоресцентный анализ (XRF) и спектроскопию ближней тонкой структуры края рентгеновского поглощения (XANES). Рентгеновский луч (0,9 x 0,25 мкм2) позволил отделить поврежденные области от «здоровых», а технология XANES помогла подтвердить видообразование хрома.

«Наш рентгеновский луч в 1000 раз тоньше, чем один человеческий волос, и позволяет изучать химические процессы на мельчайших участках образцов. Эти технологии открыли двери для новых исследований реставраторов и историков искусства», — отметила Марин Кот (Marine Cotte) из Европейского центра синхротронного излучения.

Специалисты также обнаружили, что трехвалентный хром чаще всего встречается в химических соединениях с барием и серой. В связи с этим ученые пришли к выводу, что техника смешения желтых и белых красок, которую использовал Ван Гог, стала дополнительным фактором, который приводил к быстрому потемнению красочного слоя на его картинах.

«Сейчас мы готовимся к новым экспериментам. Мы хотим изучить все условия, благоприятные для уменьшения степени окисления хрома, чтобы в дальнейшем оградить картины от их влияния. Кроме того, мы надеемся, что найдем способ вернуть краски в их первоначальное состояние», — подвел итог Янссенс.

Результаты исследования опубликованы в последнем номере журнала Analytical Chemistry.