Methoden der wissenschaftlichen Datierung

Ein Bild des Grand Canyon, bei dem die Erdschichten freigelegt sind. (Quelle: National Park Service)

Unsere Vergangenheit ist unübersichtlich, ein Labyrinth, das sich über Milliarden von Jahren erstreckt, aber ein Labyrinth, das gelöst werden muss. Dieser grundlegendste Schritt wissenschaftlicher Forschung ist natürlich auch der grundlegendste; man kann nichts über ein Objekt oder Ereignis wissen, wenn man nicht weiß, wann es geschah. Glücklicherweise verfügen Wissenschaftler über eine lange Liste von Werkzeugen, um die labyrinthische Vergangenheit zu rekonstruieren.

Die wissenschaftliche Datierung lässt sich in zwei Hauptkategorien einteilen: die absolute Datierung und die relative Datierung. Wie der Name schon andeutet, zielt die absolute Datierung darauf ab, das genaue Alter eines bestimmten Exemplars (oder ein möglichst genaues) zu bestimmen, während die relative Datierung vergangene Ereignisse in eine grobe Reihenfolge bringt. Obwohl die absolute Datierung per Definition präziser ist, ist die relative Datierung dennoch ein wertvolles Instrument. Wissenschaftler nutzen beide Methoden, um eine Zeitleiste der antiken Vergangenheit zu erstellen.

Willard Libby, der für die Entdeckung der Radiokarbonmethode den Nobelpreis für Chemie erhielt. (Quelle: UCLA)

Im Bereich der absoluten Datierung nutzt die Radiokarbonmethode instabile Kohlenstoffisotope, um das Alter organischer Proben zu bestimmen. Kohlenstoff-14 entsteht durch die Wechselwirkung kosmischer Strahlung mit Stickstoff in der oberen Atmosphäre. Von dort gelangt Kohlenstoff-14 in den Kohlenstoffkreislauf und lagert sich in Pflanzen und Tieren ab.

Da Kohlenstoff-14 instabil ist, beginnt es nach dem Tod des Organismus zu zerfallen. Durch Messung der Kohlenstoff-14-Menge und Vergleich mit der Zerfallsrate können Wissenschaftler das Alter einer bestimmten Probe bestimmen, sofern diese jünger als 50.000 Jahre ist. Ein geringerer Kohlenstoffgehalt bedeutet ein älteres Exemplar, da es mehr Zeit zum Zerfall hat. Auch andere Elemente wie Kalium können zur Datierung von Objekten in verschiedenen chronologischen Gruppen verwendet werden.

Eine weitere Methode zur absoluten Datierung ist die archäomagnetische Datierung. Sie nutzt das Erdmagnetfeld und dessen Wirkung auf ein bestimmtes Objekt. Wird ein Objekt (beispielsweise ein Tongefäß) bis zu einem bestimmten Punkt erhitzt, überschreitet es den Curie-Punkt und verliert seine magnetischen Eigenschaften. Kühlt es ab, erlangt es diese Eigenschaft zurück und speichert so eine Momentaufnahme des Erdmagnetfelds zu diesem Zeitpunkt. Anhand des geschätzten Feldverlaufs lässt sich das Objekt dem Zeitpunkt zuordnen, zu dem die Feldrichtung zuletzt mit der Momentaufnahme übereinstimmte, und so sein Alter abschätzen.

Ein Trilobit, der oft als Leitfossil verwendet wird. (Quelle: Smithsonian Institution )

Die relative Datierung kann zwar nicht so präzise sein wie die Kohlenstoffdatierung oder der Archäomagnetismus, ist aber dennoch ein nützliches Instrument, insbesondere für die Datierung der Erdschichten. Eine Möglichkeit hierfür ist die Verwendung von Leitfossilien. Diese Fossilien ermöglichen es Paläontologen, das Alter umliegender Exemplare zu schätzen. Sie benötigen ein Exemplar, das geografisch weit verbreitet, zeitlich jedoch fest ist, um das Alter des Fundgebiets der Leitfossilien mit einiger Sicherheit bestimmen zu können.

Leitfossilien sind hilfreich, um die frühe Vergangenheit zu verstehen, eignen sich aber offensichtlich nicht für Objekte aus der Menschheitsgeschichte. Die Seriation hingegen wendet ein ähnliches Prinzip an, allerdings auf von Menschenhand geschaffene Objekte. Im Grunde ist Seriation einfach die chronologische Anordnung von Daten. Im archäologischen Kontext beruht Seriation auf der Identifizierung stilistischer Merkmale einer bestimmten Kultur, um zu ermitteln, wie häufig diese in ihren Objekten vorkommen. Teilen Objekt A und Objekt B beispielsweise drei Merkmale, liegen sie zeitlich näher beieinander als Objekt C, das nur ein Merkmal gemeinsam hat.

Kombiniert man diese Techniken, können Wissenschaftler große Bereiche geologischer Proben schnell datieren. Ist beispielsweise ein Leitfossil wie ein Ammonit absolut datiert, kann man nach Fossilien derselben Art in anderen geologischen Formationen suchen, um eine gute Annäherung an das Alter anderer Fossilien in der Umgebung des Ammoniten zu erhalten.

Es gibt Dutzende anderer Methoden der wissenschaftlichen Datierung, von ultrapräzise bis rein chronologisch, doch beide sind unschätzbar wertvolle Werkzeuge für die Rekonstruktion der Vergangenheit. Von einfachen menschlichen Artefakten bis hin zu Fossilien, die vor Millionen von Jahren in der Zeit eingefroren wurden, können Wissenschaftler das Alter aller Arten von Artefakten bestimmen und so die Grundlage für wissenschaftliche Forschung und Entdeckungen schaffen.

Mehr lesen!

Bowman S. Radiokarbondatierung . University of California Press; 1990.

O'Brien MJ (Michael J, Lyman RL. Seriation, Stratigraphie und Leitfossilien: das Rückgrat der archäologischen Datierung . Kluwer Academic Publishers; 1999.

Rink, W. Jack. und Jeroen. Thompson. Enzyklopädie der wissenschaftlichen Datierungsmethoden . Hrsg. W. Jack. Rink und Jeroen. Thompson. Dordrecht: Springer Niederlande, 2020. Web.

Vaknin, Yoav et al. „Das Erdmagnetfeld in Jerusalem während der babylonischen Zerstörung: Eine einzigartige Referenz für das Feldverhalten und ein Anker für die archäomagnetische Datierung.“ PloS one 15.8 (2020): e0237029–e0237029. Web.