Legno della Mary Rose: cosa rivelano gli ultimi studi

In superficie, lo stesso legno ha iniziato a contenere i reagenti della propria degradazione.

La contraddizione è misurabile. Nel paramezzale sono state individuate nanoparticelle di solfuro di zinco di circa 5 nanometri. Sono il prodotto dell’attività di batteri anaerobici solfato-riduttori. A contatto con l’ossigeno, questi composti possono contribuire alla formazione di acido solforico. La struttura dello scafo, quindi, non è minacciata soltanto dalla perdita d’acqua o dalla fragilità delle fibre. È minacciata da una reazione chimica interna.

Lo studio pubblicato nell’ottobre 2021 sulla rivista Matter ha analizzato il legno della Mary Rose con tecniche di sincrotrone. Il risultato non è una semplice fotografia dello stato di conservazione. È una mappa della distribuzione di zolfo, polimero conservativo e prodotti di degradazione. Per un relitto ligneo, la differenza è sostanziale.

Il legno della Mary Rose non è un materiale omogeneo

La Mary Rose affondò nel 1545. Il relitto fu recuperato nel 1982, dopo quasi cinque secoli sul fondale. La parte conservata dello scafo era costituita soprattutto da quercia. Il legno di quercia dei velieri storici possiede una struttura resistente, ma non uniforme. Le fibre, i raggi midollari, le cavità cellulari e le zone già attaccate dai microrganismi reagiscono in modo diverso all’acqua, al sale e ai trattamenti conservativi.

Questa eterogeneità rende insufficiente una valutazione basata soltanto sulla superficie. Un campione può apparire compatto e presentare, pochi millimetri più in profondità, una concentrazione diversa di zolfo o di PEG. La densità del consolidante può cambiare lungo la sezione. Cambia anche la risposta del legno all’essiccazione.

Il punto tecnico è questo: la struttura dello scafo non coincide con il suo involucro visibile. Una tavola può conservare la forma esterna e avere già perso una parte della propria consistenza interna. Lo stesso vale per un elemento portante. Un paramezzale non deve essere giudicato dal colore, dalla levigatezza o dalla continuità della superficie. Deve essere studiato nella distribuzione dei materiali e nei vuoti lasciati dalla degradazione.

Durante la permanenza sul fondale, l’ambiente povero di ossigeno ha favorito l’azione dei batteri solfato-riduttori. Questi microrganismi utilizzano composti solforati presenti nell’ambiente marino e producono solfuri. Nel legno della Mary Rose, il processo ha lasciato particelle di solfuro di zinco.

Le particelle misurano circa 5 nanometri. Sono troppo piccole per essere valutate con una semplice ispezione ottica. Sono però sufficienti per modificare il comportamento chimico del materiale quando le condizioni ambientali cambiano.

Il relitto non conserva soltanto la forma della nave. Conserva una sequenza chimica iniziata sul fondale e ancora attiva dopo il recupero.

Il recupero ha introdotto ossigeno nel sistema. L’ossigeno è indispensabile per la conservazione ordinaria del legno, ma in presenza di zolfo ridotto può avviare reazioni acide. Il solfuro di zinco agisce come precursore. La conseguenza possibile è la formazione di acido solforico all’interno della matrice lignea.

L’acido attacca i componenti organici del legno. La cellulosa perde integrità. Le fibre diventano più fragili. La degradazione procede in modo non necessariamente visibile sulla superficie. Una struttura può quindi conservare la geometria della costruzione originale e perdere progressivamente la capacità di sostenere il proprio peso.

La tomografia di sincrotrone legge ciò che il campione nasconde

Lo studio del 2021 ha utilizzato la tomografia computerizzata a raggi X di sincrotrone, combinata con l’analisi della funzione di distribuzione di coppia, indicata con l’acronimo ctPDF. L’analisi è stata eseguita presso l’ESRF, il centro europeo di ricerca con radiazione di sincrotrone.

La tomografia tradizionale ricostruisce la distribuzione interna della densità. La tecnica di sincrotrone utilizza un fascio di raggi X molto più intenso e controllato. L’analisi della funzione di distribuzione di coppia aggiunge un livello diverso. Non si limita a stabilire dove si trova una particella. Studia le distanze tra gli atomi e la loro organizzazione locale.

Per il legno della Mary Rose, questo passaggio è decisivo. Il materiale conservato contiene componenti organici alterati, sali, residui metallici, acqua residua e polimeri introdotti durante il trattamento. Il segnale complessivo è complesso. La ctPDF permette di distinguere le firme strutturali dei diversi composti.

La procedura può essere ricostruita in quattro passaggi:

1. Il campione viene attraversato dai raggi X. La variazione dell’intensità consente di ricostruire la densità interna.

2. La struttura atomica viene analizzata su scala locale. Le distanze tra le coppie di atomi producono una distribuzione caratteristica.

3. Le firme vengono confrontate con quelle dei materiali noti. Solfuro di zinco e polietilene glicole presentano comportamenti distinguibili.

4. La distribuzione viene mappata nel volume del legno. Il dato non è più una concentrazione media, ma una posizione.

Il vantaggio è evidente. Un’analisi media può dire che un campione contiene zolfo. Una mappa può mostrare se lo zolfo è concentrato vicino alla superficie, distribuito lungo i pori o associato a una determinata zona del tessuto ligneo. La strategia conservativa cambia in base a questa differenza.

Anche il PEG, il polietilene glicole utilizzato per il consolidamento, è stato seguito con la stessa logica. Il polimero non è una semplice sostanza aggiunta al legno. È un elemento che deve penetrare, sostituire l’acqua e mantenere le pareti cellulari durante l’asciugatura. La sua distribuzione determina il comportamento meccanico del reperto.

La ricerca ha mostrato che la ctPDF consente di mappare il PEG all’interno del campione. Questo risultato permette di valutare dove il polimero è arrivato, dove è rimasto più concentrato e dove il legno può presentare una protezione meno uniforme.

Il trattamento con PEG: due pesi molecolari, due funzioni

Il trattamento di conservazione della Mary Rose è durato dal 1994 al 2013. Non si è trattato di un’unica applicazione continua e indistinta. Sono state utilizzate due formulazioni con peso molecolare diverso.

Dal 1994 al 2006 è stato applicato PEG 200. Il valore indica un polimero a basso peso molecolare. La funzione principale era la penetrazione in profondità. Molecole più piccole possono attraversare con maggiore facilità le cavità e le pareti cellulari ancora accessibili.

Dal 2006 al 2013 è stato utilizzato PEG 2000. Il peso molecolare più elevato favorisce il consolidamento degli strati esterni. La funzione non è identica a quella del PEG 200. Il primo trattamento mira soprattutto alla penetrazione. Il secondo contribuisce alla stabilizzazione delle zone superficiali.

Il 29 aprile 2013 i getti di PEG furono spenti. Da quel momento iniziò la fase di asciugatura controllata. Lo scafo venne mantenuto in una camera sigillata, la cosiddetta hot box, a circa 19-20 °C e con un’umidità relativa del 54-55%.

Il controllo ambientale non è un dettaglio museale. È il trattamento. Se l’acqua viene rimossa troppo rapidamente, le pareti cellulari collassano. Il legno si ritira in modo irregolare. Le deformazioni compromettono la lettura delle ordinate, delle tavole e dei collegamenti strutturali. In una nave storica, la perdita geometrica è anche perdita documentaria.

Durante questa fase furono rimosse oltre 100 tonnellate d’acqua. Il dato rende la scala del problema. L’acqua non era contenuta soltanto nei vuoti macroscopici. Era distribuita nella struttura porosa del legno, tra le fibre e nelle cavità cellulari. Il PEG doveva occupare parte dello spazio lasciato libero dall’acqua e impedire che la rete interna cedesse.

L’asciugatura principale venne completata nel 2016. Questo non equivale alla conclusione della storia chimica del relitto. Il PEG residuo può degradarsi. La presenza di composti solforati resta un fattore di rischio. La conservazione deve quindi continuare con monitoraggi ambientali, analisi dei materiali e controllo delle condizioni del legno.

Il PEG ha risolto il problema dell’acqua. Non ha cancellato la chimica dello zolfo.

Il rischio acido e la posizione del PEG

Il trattamento con PEG ha avuto una funzione meccanica precisa. Il polimero ha sostituito parte dell’acqua e ha sostenuto la struttura cellulare durante l’asciugatura. Tuttavia, il PEG stesso può degradarsi nel tempo e produrre composti acidi. La conservazione introduce quindi una variabile ulteriore.

Il problema non va formulato in termini assoluti. Il PEG non è semplicemente “sicuro” o “pericoloso”. Il suo comportamento dipende dalla distribuzione nel legno, dal peso molecolare, dalla temperatura, dall’umidità e dalla presenza di catalizzatori o contaminanti. Anche la quantità residua conta.

La ctPDF consente di affrontare il problema con una precisione che le tecniche superficiali non offrono. La domanda non è soltanto quanto PEG sia stato applicato. La domanda è dove si trovi oggi e con quali componenti sia associato.

Un campione con PEG concentrato negli strati esterni può reagire diversamente da un campione impregnato più uniformemente. Una zona con maggiore presenza di zolfo può sviluppare un rischio acido differente da una zona analoga per densità ma priva di solfuri metallici. La struttura dello scafo deve essere quindi trattata come un insieme di microambienti, non come un corpo unico.

La distinzione è rilevante anche per la documentazione del manufatto. Le tavole della carena, il paramezzale e le altre parti portanti non hanno attraversato la stessa storia biologica. La posizione nel relitto, il contatto con i sedimenti e l’esposizione alle correnti hanno modificato il grado di penetrazione dei microrganismi.

Il risultato è una conservazione disomogenea. Non è un difetto del trattamento. È una condizione ereditata dal relitto. Un metodo uniforme applicato a un materiale non uniforme produce necessariamente risultati diversi da zona a zona.

Carbonato di stronzio: una strategia ancora da verificare

Una possibile strategia contro l’acidificazione utilizza nanoparticelle di carbonato di stronzio, SrCO₃. L’idea è neutralizzare l’acido solforico e stabilizzare i composti dello zolfo ridotto. In condizioni favorevoli, il processo può portare alla formazione di solfato di stronzio, SrSO₄, un composto insolubile.

La reazione ha una logica chimica lineare. Il carbonato di stronzio fornisce una riserva alcalina. L’acido solforico viene consumato. Lo zolfo viene convertito in una forma più stabile. In teoria, il materiale residuo diventa meno reattivo e il rischio di ulteriore acidificazione diminuisce.

La parola decisiva resta però “teoria” applicata al manufatto completo. Le ricerche precedenti hanno proposto l’uso delle nanoparticelle e ne hanno studiato l’efficacia su campioni. Non è corretto presentare il trattamento come già applicato all’intero scafo su scala industriale. I risultati ottenuti su un campione isolato non descrivono automaticamente il comportamento di una struttura composta da migliaia di elementi lignei, con diversa densità, diversa porosità e diversa distribuzione dello zolfo.

Le verifiche necessarie riguardano almeno cinque aspetti:

• Penetrazione. Le nanoparticelle devono raggiungere le zone in cui si trovano i composti reattivi, non soltanto la superficie.
• Distribuzione. Una concentrazione irregolare può lasciare aree non trattate.
• Compatibilità. Il composto deve interagire con il legno e con il PEG senza generare nuovi danni.
• Stabilità. Il carbonato deve rimanere efficace nel tempo e non essere rimosso o trasformato in modo indesiderato.
• Controllo della reazione. La neutralizzazione deve essere verificata attraverso misurazioni, non dedotta dalla sola presenza del trattamento.

Il carbonato di stronzio non è quindi una soluzione conclusiva. È una strategia di stabilizzazione da valutare. La cautela non riduce il valore della ricerca. Lo definisce.

L’asciugatura della Mary Rose e il problema della scala

La rimozione di oltre 100 tonnellate d’acqua tra il 2013 e il 2016 costituisce uno dei dati più significativi della conservazione. Il numero non descrive soltanto la quantità di liquido eliminata. Descrive la quantità di variazione dimensionale che lo scafo avrebbe potuto subire senza un controllo rigoroso.

L’asciugatura del legno archeologico non può essere assimilata alla stagionatura di una tavola nuova. Il materiale ha perso componenti strutturali durante la permanenza in mare. Le pareti cellulari sono state indebolite. I vuoti sono stati riempiti d’acqua. Il PEG ha modificato la distribuzione delle masse e la risposta alle variazioni termiche.

A 19-20 °C e con un’umidità relativa mantenuta tra il 54 e il 55%, l’acqua è stata rimossa gradualmente. La camera sigillata ha permesso di controllare il microclima. La stabilità dei parametri ha ridotto il rischio di asciugature differenziali tra la superficie e il nucleo delle sezioni più spesse.

Il controllo è particolarmente importante per gli elementi con grande spessore. Una tavola sottile può raggiungere più rapidamente l’equilibrio con l’ambiente. Un paramezzale o un elemento di ossatura richiede tempi diversi. Se la parte esterna perde acqua mentre l’interno resta più umido, si crea una differenza di ritiro. Il risultato può essere una deformazione, una fessura o una perdita di contatto tra componenti.

La geometria originaria deve essere mantenuta anche quando il legno non può più fornire da solo la resistenza necessaria. Per questo la conservazione della Mary Rose è un problema strutturale oltre che chimico. Il museo non custodisce una semplice raccolta di tavole. Custodisce un sistema costruttivo.

Ogni elemento ha un rapporto con gli altri. La posizione di un incastro, la curvatura di una costa, l’inclinazione di una tavola o la distanza tra due collegamenti possono fornire informazioni sulla costruzione dei velieri inglesi del XVI secolo. Una deformazione minima, se localizzata in una zona chiave, può alterare l’interpretazione dello scafo.

Cosa cambia per l’archeologia subacquea della Mary Rose

Le nuove analisi spostano l’attenzione dalla sola conservazione visiva alla conservazione predittiva. Non basta stabilire se una superficie è integra. Occorre individuare le reazioni che possono compromettere il manufatto prima che il danno diventi evidente.

Questo approccio ha conseguenze metodologiche precise:

1. Il campionamento deve essere rappresentativo. Un solo frammento non può descrivere l’intero scafo.

2. La chimica deve essere collegata alla posizione strutturale. La presenza di zolfo ha un significato diverso in una tavola esterna e in un elemento portante.

3. Il PEG deve essere valutato insieme al legno. La sua distribuzione è parte della stabilità del manufatto.

4. Le condizioni ambientali devono essere monitorate nel tempo. Temperatura e umidità non sono parametri secondari.

5. Le ipotesi di trattamento devono restare distinguibili dai risultati già dimostrati. Un test su campione non è una bonifica dello scafo.

Il relitto della Mary Rose è anche un riferimento per lo studio dei velieri storici. Le informazioni ricavate dal legno riguardano la materia, ma anche la tecnica costruttiva. La posizione delle fibre, la scelta della quercia, la lavorazione delle superfici e la deformazione delle parti consentono di ricostruire procedure di carpenteria navale difficili da leggere nei documenti scritti.

Per questo la conservazione non è separabile dalla ricerca storica. Se il legno si degrada, si perde una fonte primaria. I disegni ricostruttivi possono restituire la forma generale. Non possono sostituire la superficie originale, i segni degli utensili, la direzione delle fibre o la sequenza degli assemblaggi.

La documentazione fotografica resta utile, ma non risolve il problema. Una fotografia registra l’aspetto. La tomografia e la ctPDF registrano la struttura interna e la composizione locale. Sono piani di osservazione diversi. Il primo descrive il manufatto. Il secondo spiega perché il manufatto resiste o cede.

Una conclusione senza miti

L’analisi del legno della Mary Rose non ha dimostrato che il relitto sia ormai immune dal degrado. Ha dimostrato l’opposto: la conservazione richiede una conoscenza più precisa della minaccia.

Le nanoparticelle di solfuro di zinco, con dimensioni di circa 5 nanometri, spiegano come l’attività batterica sul fondale possa continuare a produrre conseguenze dopo il recupero. La ctPDF permette di localizzare questi segnali e di seguire la distribuzione del PEG. Il trattamento, durato dal 1994 al 2013, ha sostenuto l’asciugatura di uno scafo da cui sono state rimosse oltre 100 tonnellate d’acqua. Non ha però eliminato la necessità del controllo chimico.

Il carbonato di stronzio resta una possibilità studiata per neutralizzare l’acidità e stabilizzare lo zolfo. La sua efficacia a lunghissimo termine sull’intero scafo non è ancora definita. Anche il comportamento futuro del PEG nelle fibre resta una variabile da osservare.

La conclusione è netta. La struttura dello scafo della Mary Rose può essere salvaguardata soltanto combinando geometria, chimica e controllo ambientale. La forma visibile è il risultato finale. La vera conservazione si decide nei pori del legno, nelle distanze atomiche e nelle reazioni che l’occhio non registra.