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Nr. 72, 26.05.2012  voriger  Übersicht  weiter  REIHEN  SUCHE  Feedback 

Fisch macht alt

Organische Funde früherer Kulturen werden im Leibniz-Labor für Alters­bestim­mung und Isotopenforschung an der CAU datiert. Das Verfahren hat aber seine Tücken.


Um das Alter eines Knochens bestim­men zu können, sägt Ricardo Fernan­des eine Probe heraus. Der Knochen liegt dabei in einem geschlossenen Plexiglaskasten, um Verunreinigungen zu vermeiden.

Überreste von Lebewesen, die über Ernährung und Atmung in direktem Austausch mit der Atmosphäre standen, können dank des Kohlenstoff-Isotops C14 bis auf wenige Jahrzehnte genau datiert werden. Doch es gibt Fehler­quellen: Wer zu Lebzeiten viel Fisch und Meeresfrüchte gegessen hat, dessen Knochenalter lässt sich nach dem Tod nicht mehr präzise mit der C14-Methode (siehe unten) bestimmen. »Im Wasser lebende Tiere nehmen nicht nur »frischen«, sondern auch sehr »alten« Kohlenstoff auf, der beispielsweise vom Regen oder Grundwasser aus Kalkgestein herausgewaschen wurde«, erläutert der Archäologe und Physiker Ricardo Fernandes und nennt ein krasses Beispiel:

»In Israel hat man das Alter eines frisch gefangenen Fisches bestimmt – dem Messergebnis zufolge hätte das Tier etwa 8.000 Jahre alt sein müssen.«

Der Verzehr von Wasserlebewesen führt also vereinfacht gesagt dazu, dass sich deren »Altersfehler« auf den Menschen überträgt. Dies wird als Reservoir-Effekt bezeichnet, da sich der mittlere C14-Gehalt im Kohlenstoffreservoir der Meere und Binnengewässer von dem der Atmosphäre unterscheidet. In seiner Promotion an der Graduiertenschule »Human Development in Landscapes« arbeitet Fernandes daran, das »Fisch-Problem« zu lösen. Denn es kann Messfehler von mehreren hundert Jahren verursachen.

»Solche Abweichungen fallen auf, wenn wir sowohl menschliche als auch pflanzliche Überreste aus ein und derselben Schicht einer Ausgrabung auf den Labortisch bekommen«, sagt Ricardo Fernandes. »Wenn dann bei den Messungen große Altersunterschiede herauskommen, obwohl Pflanzen und Menschen offensichtlich zur gleichen Zeit gelebt haben, müssen wir mit der Suche nach der Fehlerquelle beginnen.« Meist wird das Team vom Leibniz-Labor dann beim Speiseplan fündig. In der Mittelsteinzeit aßen besonders die Menschen an Küsten, Seen und Flüssen viel Fisch und Meeresfrüchte. Im Mittelalter waren es beispielsweise katholische Gläubige, wie der Portugiese Fernandes aus der eigenen Landesgeschichte weiß: »Religiöse Vorgaben verboten ihnen zur Advents- und Fastenzeit sowie generell freitags den Verzehr von Fleisch, sodass ersatzweise oft Fisch auf den Tisch kam.« Entsprechend viel »alten« Kohlenstoff nahmen die Menschen auf.

Ricardo Fernandes hat sich in seiner Doktorarbeit das Ziel gesetzt, den Reservoir-Effekt berechen­bar zu machen. Um das zu erreichen, beschreitet er zwei Wege. Einerseits rekon­struiert der junge Wissenschaftler die Reservoir-Effekte unterschiedlicher Ernährungs­gewohnheiten an gut dokumentierten Funden. In Zusammenarbeit mit den Forscherinnen und Forschern im Kieler Schwerpunktprogramm 1400 »Frühe Monumentalität und soziale Differenzierung«, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt wird, sucht er nach Hinweisen, wie viel Fisch während der Jungsteinzeit gegessen wurde und welcher Altersfehler sich dadurch auf die Menschen übertrug. Andererseits sucht Fernandes nach Bestandteilen ausgegrabener Knochen, die trotz Fischkonsum verlässliche Altersangaben liefern können. Das mit der Nahrung aufgenommene Eiweiß und damit das verfälschende Kohlenstoffreservoir findet sich später hauptsächlich im flexiblen Teil menschlicher Knochen wieder, wogegen der stabilisierende stabilisierende mineralische Part die gesamte Bandbreite der Ernährung widerspiegelt.

»Allerdings sind diese mineralischen Knochenteile oft durch andere Umwelteinflüsse verunreinigt«, weiß Ricardo Fernandes. »Beispielsweise kann Grundwasser in jungsteinzeitliche Gräber eindringen und sowohl alte als auch junge C14-Isotope in den menschlichen Überresten einlagern. Darum untersucht Fernandes nicht nur kleine Knochenteile, sondern ganze Querschnitte auf Hinweise für Verunreinigungen: Oft ist nur der äußere Bereich betroffen, während der innere im wahrsten Sinne des Wortes saubere Ergebnisse liefert. An einem Verfahren, um solche brauchbaren Bereiche sicher identifizieren und datieren zu können, arbeitet Ricardo Fernandes momentan. Im November will er damit fertig sein und seine Promotion abschließen.

Jirka Niklas Menke
Massenspektrometer und C14-Methode
Der 2,5-Millionen-Volt-Beschleuniger-Massenspektrometer im Kieler LeibnizLabor nutzt aufwändigste Technik, um winzige Mengen eines KohlenstoffIsotops, C14, zu finden. Jährlich werden in Kiel rund 2.500 eingesandte Proben aus aller Welt auf ihr Alter untersucht.

Chemisch gereinigt, zu Kohlendioxid verbrannt und dann zu Graphit reduziert, werden die Kohlenstoffatome der Proben als Ionen im Massenspektrometer auf eine Geschwindigkeit von zirka 12.000 Kilometern pro Sekunde beschleunigt. Das macht es möglich, die C14Isotope zu isolieren, sodass ihr Anteil in der Probe bestimmt werden kann (C steht für Kohlenstoff).

C14 wird in der Atmosphäre durch die kosmische Strahlung aus Stickstoff erzeugt, anschließend zu CO2 oxidiert und global verteilt. Durch Photosynthese gelangt C14 in pflanzliches Material und über die Nahrungskette in alle Lebewesen. Wenn organische Zellen sterben, enthalten sie den Wert, der zu diesem Zeitpunkt in der Atmosphäre herrschte. Anschließend zerfällt das C14 mit einer Halbwertszeit von 5.730 Jahren. Der Anteil der radioaktiven C14-Isotope in der Atmosphäre hat sich im Lauf der Jahrhunderte verändert. Wie hoch der C14-Gehalt in der Atmosphäre zu bestimmten Zeiten war, weiß man durch Messungen an Jahresringen von Bäumen für einen Zeitraum von rund 14.000 Jahren. Mit diesen Referenzwerten kann aus dem gemessenen C14-Gehalt ein Kalenderalter berechnet werden. (emk)
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