古代マヤの石工は石膏をより強くする賢い方法を持っていた

古代マヤの都市は、人々が独自の化学物質の実験を行う場所とは思えないかもしれない。しかし科学者たちは、それがまさに現在のホンジュラス西部の山岳熱帯雨林の谷間にある考古学的複合施設、コパンで起こったことだと考えている。

歴史家の計算によると、コパンの黄金時代は、ヤクス・クク・モという王が北西からこの谷にやって来た西暦 427 年に始まった。彼の王朝はマヤ世界の至宝の一つを建設したが、10 世紀までに放棄され、中庭や広場はジャングルに放置された。1,000 年以上経った現在でも、コパンの建物は、熱帯の太陽と湿気に長い間晒されていたにもかかわらず、驚くほど良好な状態を保っている。

その秘密は、マヤ人がコパンの壁や天井を塗るのに使った漆喰にあるのかもしれない。最新の研究によると、地元の木の樹皮の樹液をマヤの職人が漆喰に混ぜて、構造を強化するのに役立ったという。偶然か意図的かはわからないが、マヤの建築者たちは、貝殻の天然成分である真珠層に似た素材を作り出した。

「我々はついに古代マヤの石工の秘密を解明した」とスペインのグラナダ大学の鉱物学者で論文の筆頭著者であるカルロス・ロドリゲス・ナバロ氏は言う。ロドリゲス・ナバロ氏と彼の同僚は、サイエンス・アドバンス誌に研究成果を発表した。 今日。

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石膏製造業者は、かなり単純な製法に従っていました。石灰岩などの炭酸塩岩から始め、それを華氏 1,000 度以上で焼き、できた生石灰に水を加えて混ぜ、その混合物を空気中の二酸化炭素と反応させます。最終製品は、建築業者が石灰石膏または石灰モルタルと呼ぶものです。

世界中の文明がこの工程を発見しましたが、その多くは独立して行われました。たとえば、メキシコと中央アメリカのメソアメリカ人は紀元前 1,100 年頃までにこの方法を習得しました。古代の人々は表面を覆ったりレンガを固定したりするのにこの工程が便利だと考えていましたが、この基本的な石灰漆喰は現代の基準からすると特に耐久性があるわけではありません。

しかし、料理が町によって異なるように、石灰漆喰のレシピも場所によって異なる。「中には他のものより優れたものもある」と、この研究には参加していないマサチューセッツ工科大学の材料科学者アドミール・マシック氏は言う。専門家らは、マヤの石灰漆喰が最高のものの一つであると認めている。

ロドリゲス・ナバロ氏とその同僚はその理由を知りたかった。彼らはコパンの壁と床から採取したレンガ大の石膏の塊をX線と電子顕微鏡で調べたときに最初の手がかりを見つけた。いくつかの破片の中に炭水化物のような有機物の痕跡が見つかった。

ロドリゲス・ナバロ氏によると、彼らが興味を持ったのは、古代マヤの石工が植物質を漆喰に混ぜていたことを示唆する過去の考古学的記録や文献の記録を裏付けるもののように思えたからだ。他の標準的な材料（石灰と水）では、複雑な炭素鎖を説明できない。

この手がかりを追うため、著者らは歴史的な漆喰を自分たちで作ることにした。彼らはコパン近郊に暮らす石工やマヤ族の子孫に相談した。地元の人たちは、周囲の森に生えるチュクムやヒオテの木、特に樹皮から出る樹液について彼らに話した。

著者らは、樹液を漆喰に混ぜたときの反応をテストした。樹液は材料を強固にするだけでなく、漆喰を水に不溶性にし、それがコパンが地元の気候にうまく耐えた理由を部分的に説明する。

植物強化石膏の微細構造は、真珠層または真珠母貝に似ています。真珠層とは、一部の軟体動物が殻を覆うために作り出す虹色の物質です。軟体動物が真珠層を作る仕組みは完全にはわかっていませんが、弾性タンパク質を挟んだ結晶板で構成されていることはわかっています。この組み合わせにより、海洋生物の外装が強化され、波による風化から保護されます。

古代の石膏サンプルと現代の類似品を詳しく調べたところ、それらにも岩石の方解石板と有機樹液物質の層があり、真珠層と同じような弾力性を与えていることが判明した。「それらは生物の働きを再現することができたのです」とロドリゲス・ナバロは言う。

「これは本当に素晴らしいことです」とマシック氏は言う。「通常の石膏の特性が向上しているように見えます。」

現在、ロドリゲス・ナバロ氏とその同僚は、別の疑問に答えようとしている。イベリア半島からペルシャ、中国に至るまで、石工に依存していた他の文明も、同じ秘密に偶然たどり着いたのだろうか？ たとえば、中国の石灰漆喰職人が強度を高めるためにもち米のスープを混ぜていたことはわかっている。

科学者が復元した古代の素材は漆喰だけではない。マシック氏と彼の同僚は、古代ローマのコンクリートには「自己修復」の能力があることを発見した。2000年以上前、帝国の建築業者は岩石の骨材に生石灰を加え、海水にさらされたときに気孔や亀裂を埋めるのに役立つ微細構造を素材の中に作った可能性がある。

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その特性が便利そうに思えるなら、現代のエンジニアもそう思うだろう。過去の材料を研究し、再現することに専念する分野が急成長しているのだ。 考古学上の遺跡に残る建造物は、すでに時の試練に耐えられることを証明しています。さらに、古代の人々は、工業化時代の人々よりも持続可能な方法で作業し、燃料の使用を少なくする傾向がありました。

「マヤの論文は、この[科学的]アプローチのもう一つの素晴らしい例です」とマシック氏は言う。

マヤの漆喰が現代世界で広く使われているコンクリートに取って代わるわけではないが、科学者らは、産業革命以前の建物に見られる石積みの保存や改良に利用できる可能性があると述べている。植物の樹液がほんの少し加えられるだけで、建物の寿命が何世紀も延びる可能性がある。