Nỗ lực khoa học để nghiên cứu tro tàn nhà thờ Đức Bà

Trận cháy Nhà thờ Đức Bà ở Paris vào năm ngoái gây sốc toàn thế giới. Hiện giờ, các nhà nghiên cứu đang có một cơ hội chưa từng có để nghiên cứu về những thành phần bên trong của nhà thờ.

Trận cháy phá hủy những bộ phận lớn của nhà thờ mang tính biểu tượng Notre-Dame de Paris vào tháng 4/2019 thực sự là một thảm họa quốc gia. Nhiều tháng sau, các nhà khoa học với Cơ quan nghiên cứu quốc gia Pháp (CNRS) đang thực hiện một dự án trị giá hàng triệu euro để nghiên cứu về toàn nhà 850 năm tuổi và các vật liệu của nó với mục tiêu tìm hiểu cách nó được xây dựng như thế nào. Với cơ hội chưa từng có trước đây trong nghiên cứu bộ khung nhà thờ – bao gồm các thành phần từ gỗ, kim loại và những nền móng của tòa nhà, các nhà khoa học hi vọng công việc của họ sẽ giúp sửa chữa, khôi phục nhà thờ.

Nghiên cứu này có thể “viết một công trình mới về lịch sử Nhà thờ bởi hiện nay vẫn còn nhiều khu vực chưa được nhiều người biết đến”, Yves Gallet, một nhà sử học về kiến trúc Gothic tại trường đại học Bordeaux-Montaigne, hiện đang được giao phụ trách một nhóm nghiên cứu mạnh gồm 30 người về công trình nề này, nói.

Việc xây dựng nhà thờ, công trình được coi là một trong những ví dụ xuất sắc của phong cách Gothic Pháp, bắt đầu vào thế kỷ 12. Cấu trúc đã được biến đổi trong thời kỳ Trung Cổ và sửa chữa trên diện rộng trong thế kỷ 19 dưới sự chỉ đạo của kiến trúc sư Eugène Viollet-Le-Duc. Nó cũng là một chủ đề của một nghiên cứu nhỏ gây ngạc nhiên cho mọi người, khi so sánh với những công trình mang tính biểu tượng của kiến trúc Gothic khác ở Pháp và những nơi khác, theo Martine Regert, một nhà sinh học phân tử tại Trung tâm CEPAM chuyên nghiên cứu về các nền văn hóa trong lịch sử và môi trường của CNRS ở Nice và là một trong những người giữ trọng trách quản lý dự án Nhà thờ Đức Bà. Vẫn còn tồn tại nhiều câu hỏi về cấu trúc của nhà thờ cũng như những phần kiến trúc thời kỳ Trung Cổ và liệu là Viollet-Le-Duc có sử dụng một số vật liệu cũ hơn trong phục chế hay không, Regert nêu.

Trận cháy vào ngày 15/4, có thể nguyên nhân là do chập điện, đã phá hủy toàn bộ mái và chóp nhà thờ, và do các phần vòm trần đổ sụp. Các bức tường vẫn còn trụ vững và cuối cùng tòa nhà sẽ được phục hồi – dẫu cho điều này có nghĩa là sẽ mất một khoảng thời gian lâu hơn năm năm so với dự kiến ban đầu và mất hàng trăm triệu euro kinh phí. Các mảnh gỗ cháy dở và các đồ tạo tác bằng kim loại bị phá hủy, tất cả đang sẵn sàng để cho nghiên cứu. Sự vắng mặt của các du khách có thể khiến dễ dành sử dụng hình ảnh radar để dò nền móng, vốn còn ít được khảo sát. Thậm chí một số phần của cấu trúc lớn này còn chưa bị phá hủy hết đang được tạo điều kiện để khảo sát nhiều hơn, Philippe Dillmann, một chuyên gia về các đồ tạo tác bằng kim loại trong lịch sử tại Phòng thí nghiệm về các vật liệu cổ và dự báo thay thế của CNRS tại Gif-sur-Yvette và đang điều hành dự án cùng Regert, cho biết.

Các khảo sát kiến trúc

Tập trung vào bảy chủ đề là nề, gỗ, đồ kim loại, kính, âm học, sưu tập dữ liệu số và nhân học, dự án của CNRS sẽ gồm hơn 100 nhà nghiên cứu trong 25 phòng thí nghiệm và sẽ kết thúc trong 6 năm nữa.

Nhóm nghiên cứu của Gallet sẽ nghiên cứu về các tảng đá xây dựng Nhà thờ để nhận diện các mỏ đá cung cấp nguyên liệu mà “tái dựng các mạng lưới cung cấp và nền kinh tế tại địa điểm cung cấp”. Nghiên cứu về loại vữa được sử dụng để gắn kết các tảng đá lại với nhau có thể tiết lộ cách các thành phần khác nhau được sử dụng để tạo ra các phần cấu trúc khác nhau – xây vòm, tường và những trụ chống mang mái vòm. Vữa xây nhà thờ còn dùng cả vôi từ những tảng đá vôi trầm tích, vốn có thể chứa cả tàn dư hóa thạch có thể tiết lộ nơi nguyên gốc của nó. Một hiểu biết sâu hơn về các loại vật liệu đã được sử dụng trong lịch sử có thể cung cấp thông tin cho việc lựa chọn những vật liệu sẽ được dùng để phục chế, Gallet nói.

Nhóm nghiên cứu sẽ phân tích những điểm yếu trong cấu trúc còn sót lại do ảnh hưởng từ các mức nhiệt độ cao của lửa, sự rơi rụng của khối xây nề và nước được dùng để dập lửa. Sự hủy hoại những tảng đá xây nhà thờ còn bị những cơn sóng nhiệt cực đoan vào tháng 7 vừa qua ở Paris, vốn “sấy khô một cách tàn bạo” và làm yếu khối xây nề, Gallet cho biết. Một nghiên cứu bằng radar sẽ xác định cách các nền móng vững  chắc như thế nào trước khi các nhà phục chế dựng dàn giáo giữa phần gian giữa của giáo đường và cửa cổ để cho phép họ tháo dỡ phần hình chóp thế kỷ 19 mà ngọn lửa liếm qua.

Và với sự hỗ trợ của các nhà sử học, nhóm của Gallet hi vọng sẽ có thêm nhiều hiểu biết về kỹ thuật cấu trúc của kiến trúc Gothic nói chung cũng như Nhà thờ Đức bà nói riêng.

Vượt khỏi tro bụi

Trong khi đó, một nhóm  nghiên cứu gồm 50 người sẽ tập trung vào nghiên cứu phần kiến trúc gỗ nổi tiếng của Nhà thờ- đặc biệt là “rừng gỗ” trong không gian mái phía trên phần vòm. Những phần còn sót lại bị ám đen có thể có rất nhiều giá trị cho các nhà nghiên cứu.

“Phần cấu trúc bị cháy này là một phòng thí nghiệm vô cùng lớn cho khảo cổ học,” Alexa Dufraisse, một nhà khảo cổ học tại Bảo tàng lịch sử tự nhiên quốc gia Paris, người sẽ dẫn dắt nhóm nghiên cứu liên ngành về gỗ, nói. Nhóm nghiên cứu này bao gồm các nhà khảo cổ học, sử học, các nhà nghiên cứu về tuổi cây, sinh hóa, khí hậu học, thợ mộc, cán bộ lâm nghiệp và các ký sư chuyên về những tính chất cơ học của gỗ.

“Gỗ ẩn chứa một nguồn thông tin khác thường,” Regert nói. Các quan sát ban đầu đã xác nhận phần “rừng” được  làm từ gỗ sồi nhưng việc nghiên cứu sẽ điểm chính xác loài được sử dụng và trao cho các nhà nghiên cứu những manh mối về kỹ thuật và công cụ giúp hình thành cấu trúc gỗ thời Trung cổ.

Việc xác định tuổi cây bằng các vân gỗ tiết lộ năm và địa điểm mà cây bị đốn hạ sẽ giúp có thêm hiểu biết về quá trình xây dựng. “Mỗi cây đêu ghi lại trong từng mô của chúng thông tin về môi trường mà chúng phát triển,” Dufraisse giải thích. Nghiên cứu loại này “có thể chưa bao giờ được thực hiện mà thiếu cấu trúc bị lửa phá hủy”.

Đặc biệt, Regert cho biết, gỗ cũng là một kho tàng về khí hậu. “Các phân tích đồng vị oxy và carbon trong các vòng gỗ có thể giúp xác định được các mức nhiệt độ và lượng mưa theo thời gian,” bà cho biết. Các cây được dùng trong nhà thờ Đức bà thường sống vào khoảng giữa thế kỷ 11 và 13, trong suốt một thời kỳ ấm mà người ta vẫn gọi là điều kiện thời tiết tối ưu thời Trung cổ, có thể đưa ra một liên hệ về thời kỳ khí hậu ấm lên tự nhiên với thời kỳ ấm lên dưới tác động của con người hiện nay. “Chúng ta còn hiểu biết rất ít về thời kỳ này bởi những loại gỗ còn tồn tại đến ngày nay còn rất hiếm,” Dufraisse cho biết thêm.

Kim loại và nề

Một nhóm nghiên cứu khác sẽ nghiên cứu về các vật liệu kim loại của nhà thờ – đặc biệt là được sử dụng để chống các tảng đá và công trình gỗ. “Chúng tôi muốn hiểu về việc sử dụng các lõi sắt trong các pha xây dựng và sửa chữa khác nhau,” nhà khảo cổ học Maxime L’Héritier của trường đại học Paris 8 và dẫn dắt nhóm nghiên cứu này cho biết. Ví dụ, các thanh kim loại, được sử dụng để chống các phần xây nề khỏi áp lực và các nhà xây dựng thời Trung cổ đôi khi còn dùng cả dây xích sắt vào các phần xây bằng đá để gia lực cho nó.

L’Héritier nói, trước đây chưa bao giờ có một nghiên cứu về việc sử dụng sắt trong nhà thờ Đức bà giai đoạn dài từ thời kỳ Trung cổ đến thế kỷ 19.

Nhóm nghiên cứu của ông sẽ nghiên cứu về chì trên mái – rất nhiều chì bị tan chảy do lửa. Các nhà nghiên cứu hướng đến mục tiêu phát triển một bộ dữ liệu liên quan đến hóa học ghi lại các tỉ lệ đồng vị chì và sự hiện diện của các nguyên tố trong vật liệu, “để hiểu sự tiến hóa của nguồn cung cấp và chất lượng chì” – ví dụ, để nhận diện các mỏ khai thác kim loại. Nhóm nghiên cứu cũng muốn khảo sát cách chì được tái sử dụng khi phần mái được khôi phục trong thế kỷ 19. Các kết quả này có thể giúp các nhà khoa học nghiên cứu cách chì bị chảy và phát tán vào môi trường như thế nào – một nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cho vùng trung gian.

Có quyền vào mọi chỗ?

Việc thu thập và đào xới các vật liệu cho các phân tích là một vấn đề đầy thách thức. Có ba đống đổ nát – trong gian chính giáo đường, phần giao cắt và gian ngang phía bắc – cũng như vật liệu vẫn còn dồn đống trên những mái vòm. Hiện nay những chỗ này đều cấm người qua lại vì nguyên nhân an toàn, Dillmann nói – vì vậy các loại robot và thiết bị bay không người lái sẽ được huy động thu dọn. Một số vật liệu có thể được thu thập để tái sử dụng vào công việc phục chế.

“Thách thức đầu tiên là thu thập tất cả các vật liệu gỗ, bất chấp mức độ carbon hóa của nó”, Dillmann cho biết. Vì thế, gần 1.000 mảnh gỗ sẽ được thu thập và đánh dấu – nhưng công việc này bây giờ mới bắt đầu. Dufraisse nói, các nhà khoa học có thể phải mất ba tháng nữa mới có thể tiếp cận được chỗ gỗ này bởi bây giờ nó vẫn đang trong tình trạng nhiễm độc chì. Các nhà nghiên cứu sẽ cần kiểm tra cách các dấu hiệu hóa học trong gỗ đã bị biến đổi do nhiệt độ quá cao của lửa. “Tôi biết là chúng tôi đang đối mặt với nhiều vấn đề kỹ thuật nhưng tôi vẫn cảm thấy tự tin là có thể giải quyết được vấn đề”, Dufraisse nói.

Việc thu thập và phân tích sẽ cần được thực hiện một cách cẩn thận. Livio de Luca, một chuyên gia về vẽ bản đồ số trong kiến trúc, tại Bộ phận nghiên cứu hỗn hợp của CNRS tại Marseille, sẽ dẫn dắt nhóm nghiên cứu chuyên để tạo ra “hệ sinh thái số” kết hợp cả nghiên cứu khoa học và các tình trạng hiện tại và quá khứ của nhà thờ, thu hút công việc của các nhà sử học, khảo cổ, kỹ sư và nhà sưu tầm – và có lẽ thậm chí cả những bức ảnh của các du khách trước đây về cấu trúc nhà thờ.

“Nó sẽ như một ‘dạng sinh đôi số’ của nhà thờ Đức Bà, có khả năng ‘tiến hóa’ như như tiến trình nghiên cứu”, de Luca nói. Nó sẽ bao gồm các mô hình hiển thị 3D online cho công trình và những thuộc tính của nó – một loại Google Earth cho riêng Nhà thờ Đức Bà, được tạo ra từ hàng tỉ điểm dữ liệu, với lịch sử và sự tiến hóa của cấu trúc được xếp chồng lên bản đồ không gian.

Không chỉ tăng cường thêm hiểu biết của chúng ta về công trình mang tính biểu tượng này, Regert hi vọng các nghiên cứu khoa học này sẽ đóng vai trò hữu dụng khi phần mái vòm hoàn tất. Các kết quả có thể “chiếu rọi những lựa chọn mà xã hội sẽ phải làm để khôi phục nhà thờ”. Bà cũng hi vọng là chúng có thể giúp ngăn ngừa một thảm họa như vậy không xảy ra thêm một lần nữa.

Tô Vân dịch

Nguồn: https://www.nature.com/articles/d41586-020-00008-5