L'effetto della temperatura sullo sviluppo del degrado superficiale sulle rocce con petroglifi ricoperte da crosta nera

Perché l'arte rupestre antica si sfalda

Nei deserti di tutto il mondo, migliaia di anni fa le persone intagliarono immagini di animali, esseri umani e simboli sulla roccia nuda. Oggi molti di questi petroglifi stanno silenziosamente scomparendo mentre sottili lastre di roccia si sollevano e si staccano, portando via le incisioni. Questo studio esamina attentamente un sito famoso nel nord-ovest della Cina per rispondere a una domanda apparentemente semplice: perché la “pelle” rocciosa che porta le opere si sta scollando, e che ruolo gioca la temperatura?

Una pelle fragile sulla pietra del deserto

I ricercatori si concentrano sui petroglifi di Damaidi nel Ningxia, una regione arida dove oltre 800 pannelli intagliati sono esposti sulle creste battute dal vento. Le superfici incise sono ricoperte da una sottile «crosta nera» che fa risaltare le immagini ma che sembra anche particolarmente soggetta a danni. Rilievi di campo hanno mostrato che dove la crosta si solleva in bolle (detto blistering) e poi si sfoglia via (scaling), le incisioni vengono spesso perdute. Quando i frammenti si staccano, rivelano una stretta banda di roccia indebolita appena sotto la crosta, sovrastante un arenaria più solida e resistente. Questa struttura a strati — crosta scura dura, interstrato morbido e debole, nucleo roccioso duro — si rivela cruciale per comprendere come la temperatura aggredisca la roccia.

Sole, pioggia e orientamento della roccia

Il team ha monitorato le temperature sulla superficie e all'interno della roccia per mesi, usando sensori perforati a diverse profondità e camere termiche a infrarossi per individuare blister nascosti. Hanno osservato che i primi 10 centimetri di roccia subiscono forti oscillazioni termiche giornaliere, salendo rapidamente sotto il sole di mezzogiorno e raffreddandosi di notte. Le facce rocciose rivolte grossomodo a sud (circa 180 gradi in questo sito dell'emisfero nord) ricevevano le ore più lunghe e intense di irraggiamento. Questi pannelli esposti al sole presentavano i tassi più elevati di blistering e scaling, collegando in modo netto i danni al riscaldamento solare. Una pioggia improvvisa su roccia calda aggiungeva un secondo tipo di sollecitazione: un rapido raffreddamento della superficie, molto più veloce di quanto l'interno della roccia potesse seguire.

Misurare il comportamento degli strati rocciosi

Per capire perché la superficie incrostata si comporta diversamente rispetto alla roccia sottostante, gli scienziati hanno raccolto piccoli campioni della crosta nera, dell'interstrato debole e della roccia madre integra da aree vicine, ma non direttamente sulle incisioni. In laboratorio hanno misurato la velocità di propagazione delle onde sonore in ciascun materiale (un indicatore di rigidità e fessurazione), la conducibilità termica e l'espansione termica al riscaldamento. L'arenaria profonda era rigida, conduceva bene il calore ed espandeva relativamente molto. La crosta nera risultava anch'essa relativamente rigida e con una discreta espansività, sebbene meno conduttiva. L'interstrato debole, incuneato tra i due, era più morbido, poco conduttivo e si espandeva di meno. In termini semplici, la superficie rocciosa è costruita come un guscio duro incollato a una banda centrale più morbida e fragile, che a sua volta poggia su un nucleo duro.

Simulare le sollecitazioni all'interno della roccia

Utilizzando queste misure, il team ha costruito modelli al computer di un blocco roccioso che includevano la crosta nera, l'interstrato debole e il solido letto roccioso. Hanno poi imposto due tipi di variazione di temperatura: riscaldamento e raffreddamento lenti e ciclici giornalieri, e un raffreddamento brusco simile a una tempesta estiva che colpisce la roccia calda. Nelle simulazioni, i cicli quotidiani producevano sollecitazioni modeste ma un allungamento e un accorciamento costanti e non uniformi alle interfacce tra gli strati. Il raffreddamento improvviso generava sollecitazioni molto più intense e salti netti di deformazione attraverso l'interstrato debole. Questi salti si concentravano all'interno della banda morbida, favorendo la formazione di crepe parallele alla superficie. A seconda del regime termico, la prima separazione poteva avvenire sia tra la crosta e l'interstrato debole sia tra l'interstrato debole e la roccia più profonda — corrispondendo alle osservazioni di campo di frammenti di crosta sottili rispetto a lastre più spesse che si staccano.

Implicazioni per la conservazione dell'arte rupestre

Lo studio mostra che le rocce portatrici di petroglifi non cedono in modo casuale; la loro struttura a strati, unita a un forte irraggiamento solare e a occasionali raffreddamenti rapidi, guida attivamente il blistering e lo scaling. Poiché la crosta esterna e il nucleo interno si espandono e si contraggono più della banda morbida centrale, le sollecitazioni termiche tirano ripetutamente sull'interstrato debole finché le crepe non si propagano e i lastroni superficiali si distaccano. Ciò significa che gli sforzi di conservazione dovrebbero concentrarsi sulla riduzione degli shock termici estremi — in particolare la luce solare intensa e diretta e la pioggia improvvisa su superfici surriscaldate — tramite misure come strutture ombreggianti o gestione controllata dell'acqua. Più in generale, il lavoro aiuta a spiegare il distacco e lo sfaldamento simili osservati su altre rocce desertiche nel mondo, offrendo un quadro più chiaro di come il clima e la struttura della roccia minaccino insieme opere d'arte antiche e non sostituibili.

Citazione: Wu, C., Liu, C., Wang, J. et al. The effect of temperature on the development of surface deterioration on the petroglyph-bearing rocks with black crust. npj Herit. Sci. 14, 173 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02447-1

Parole chiave: conservazione dei petroglifi, alterazione delle rocce, stress termico, arte rupestre del deserto, conservazione della pietra