חיזוי סיכוני נזק לציורי קיר על מצעי חימר וטיח אדמתי בתהליך ייבוש

מדוע ציורי מקדשים עתיקים מושפעים מאוויר פנימי

במוזיאונים ובמקדשים היסטוריים, אפילו שינויים קטנים בלחות הפנימית עלולים לגרום בסופו של דבר לסדקים בציורי קיר יקרים ערך. המחקר מתמקד בפרסקאות בודהיסטיות מפורסמות במקדש חוריו-ג'י שביפן ושואל שאלה מעשית: כמה מהר ובאיזו מידה אפשר לייבש את האוויר סביב היצירות העדינות הללו מבלי לגרום לנזק חדש? על ידי בניית מודל מחשב מפורט של שכבות החימר והטיח, המחברים חוקרים דרכים בטוחות יותר לבקרת לחות תוך הימנעות מבזבוז אנרגיה מיותר.

אמנות עתיקה העשויה אדמה נושמת

ציורי הקיר בחוריו-ג'י מורכבים מלוחות שבנויים ממספר שכבות: מצע תחתון ועליון של טיח אדמתי, שכבת חימר לבנה שמסייעת להיצמדות הצבע, ושכבת הפיגמנט הדקה עצמה. חומרים אלה הן נקבוביים ומתנהגים קצת כמו ספוג — הם מתנפחים כשהם סופגים לחות ומתכווצים כשהם מתייבשים. מאחר שכל שכבה מגיבה אחרת, שינויים בלחות האוויר עלולים ליצור עיוותים ומתחים פנימיים שיכולים בסופו של דבר לגרום לסדקים לפני השטח. חלק מהלוחות המקוריים כבר מציגים סדקים אנכיים, במיוחד באזורי המרכז שלהם, מה שמעורר דאגה ששינויים עתידיים בלחות עלולים להחמיר את הנזק.

תאום וירטואלי של ציור עדין

כדי לבחון את הבעיה בלי לבצע ניסויים על המקוריים, החוקרים בנו "תאום וירטואלי" נומרי של לוח טיפוסי. הם ייצגו את ציור הקיר בחתך משולב ושילבו שני סוגי מודלים מתקדמים: אחד שעוקב אחרי הזרימה של חום ולחות בחומרים נקבוביים לאורך זמן, ואחר שמקשר בין שינויים בלחות לבין מאמצים ועיוותים מכניים בתוך החומרים. באמצעות נתונים מתמונות מדגם מוכנות בקפידה של החימר הלבן והטיח, סופקו למודל תכונות חומר ריאליסטיות, כגון קושי, חוזק, נקבוביות וכיצד תכונות אלה משתנות עם הלחות והרכב. פלט המודל הוא דרגת סיכון לנזק, מספר בין אפס לאחד המשווה את המתח המתיחה החזוי לחוזק המתיחה של החומר.

איפה ומתי סביר שיופיעו סדקים

הדמיות הראו שלרוב, במהלך הייבוש, המתחי המתיחה הגבוהים ביותר מתפתחים קרוב לפני השטח של שכבת החימר הלבן, במיוחד באזור המרכז של הציור. ככל שהאוויר סביב הציור מתייבש, אזור הסמוך לפני השטח מאבד לחות ומתחיל להתכווץ ראשון, בעוד שהפנים שעדיין רטוב מתנגד לתנועה זו. ההתנגדות הזו מרוכזת בכוחות מתיחה קרוב לפני השטח. הצוות גם חקר כיצד המתכון המדויק של החימר הלבן — תערובת של חרסית, סיבי צמחים וקמח אורז — משפיע על פגיעות. על פני מגוון שילובים זוהתה תערובת מסוימת עם תכולת סיבים וקמח אורז יחסית גבוהה שהניבה את סיכון הנזק הגדול ביותר, והשתמשו בהרכב "המקרה הגרוע" הזה כדי לא להמעיט בסיכון האפשרי לציורים האמיתיים.

כמה ייבוש זה יותר מדי, ובאיזו מהירות?

המחברים בדקו תרחישי לחות שונים. הם השוו ירידות פתאומיות בלחות יחסית במשך שנייה אחת לשינויים איטיים ומתמשכים שנמשכו עד שש שעות. אפילו שינוי פתאומי גדול מאוד — מ־90% ל־10% לחות יחסית — לא דחף את דרגת סיכון הנזק שנמדדה במודל מעל סף התחלת הסדיקה בחומרים שלא עברו הזדקנות. עם זאת, סביר שהמודל מעריך תחושות נמוכות יותר מהסיכון האמיתי של המקוריות ששורדות מאות שנים, שעשויות כבר להיחלשות מנזקים קודמים והזדקנות ארוכת־טווח. באופן שימושי יותר, המודל משמש ככלי השוואתי בין תנאים: הוא הראה שלירידת לחות מתונה מ־70% ל־50%, כשהשינוי מפוזר על פני שישה שעות, הייתה דרגת סיכון נמוכה יותר מאשר לירידה קטנה ומהירה מ־70% ל־65% שהנחיות מוזיאון עכשוויות מחשיבות כבטוחות עבור רוב החפצים.

שינויים עדינים מגנים טוב יותר על ההיסטוריה

עבור הקהל הרחב, המסר המרכזי פשוט: ציורי קיר העשויים שכבות של חימר וטיח אדמתי רגישים במיוחד לקצב הייבוש של האוויר הסובב, ולא רק לרמת הלחות הסופית. ייבוש איטי ומבוקר מאפשר לחלוקת הלחות והמאמצים בתוך השכבות להתאזן, ובכך מקטין את הסיכוי לסדקים חדשים. בעוד שדרוש עוד מחקר כדי לקחת בחשבון הזדקנות ונזקים קיימים בציורי חוריו-ג'י האמיתיים, גישת הדוגמנות הזו מספקת לאנשי שימור כלי מבוסס מדע להשוואת אסטרטגיות סביבתיות ולבחירת הגדרות לחות שמגבילות נזק ליצירות חסרות תחליף ובו בזמן מצמצמות צריכת אנרגיה ממערכות אקלום.

ציטוט: Ishikawa, K., Ogura, D., Iba, C. et al. Damage risk prediction of wall paintings with clay and earthen plaster substrates during drying. npj Herit. Sci. 14, 156 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02408-8

מילות מפתח: שימור ציורי קיר, בקרת לחות, מורשת תרבותית, טיח אדמתי, דוגמנות נומרית