Link: www.vobs.at (extern) (Archiv-Version vom 07.04.2005)Die Physik hat in den letzten Jahrzehnten den Archäologen verschiedene Werkzeuge in die Hand gegeben, wie z. B. Thermolumineszenzdatierung, Radiocarbonanalyse, Neutronenaktivierungsanlayse, Röntgenfluoreszenzanalyse, magnetometrische Untersuchungen etc., die es ermöglichen, das Alter, die Zusammensetzung oder die Echtheit eines archäologischen Artefakts zu bestimmen.
Diese neue Wissenschaftsdisziplin der Archäometrie (aus dem Griechischen: archaio: alt, metron: messen) stellt einen multidisziplinären Forschungszweig dar, in dem Physiker, Archäologen, Ur- und Frühgeschichtler, Kunsthistoriker, Geologen etc. Hand in Hand arbeiten, um Licht in unsere Vergangenheit zu bringen.
Entwicklung von relativen und absoluten Methoden
Mit den verfügbaren Methoden konnte die Geologie noch im 19. Jahrhundert nur eine relative Zeitskala aufstellen. Das tatsächliche Alter der Erde und die Dauer der Zeiteinheiten konnten nur abgeschätzt werden. Eine Berechnung z. B. Lord Kelvins von 1862 ergab ein Erdalter von 20 bis 40 Millionen Jah-ren. Nach der Entdeckung der Radioaktivität wurden radiometrische Methoden zur Altersbestimmung entwickelt, die es erlaubten, die relative geologische Zeiteinteilung absolut zu datieren.
Nikolaus Steno formulierte 1669 das Grundgesetz der Stratigraphie: Bei ungestörten Schichtfolgen liegen jüngere Schichten auf älteren.
Eine andere Regel besagt, dass sich das Leben auf der Erde "einsinnig" entwickelt hat, dass sich die Formen nicht wiederholen. Auf der Grundlage dieser Prinzipien war es möglich, die Abfolge der Fossilien und Schichten aufzuzeichnen, in Profilen zusammenzustellen und über größere Räume zu vergleichen. Daraus ergab sich schließlich eine weltweite Einteilung der Erdgeschichte in vier große Zeitalter:
Präkambrium, Paläozoikum, Mesozoikum und Känozoikum,
und die weitere Untergliederung in Systeme oder Perioden, so z. B. des Mesozoikums in Trias, Jura und Kreide, und in feinere - dann aber nur noch regional gültige - stratigraphische Einheiten bis hin zu einzelnen Schichten.
Grundsätzlich sind alle Altersbestimmungsmethoden mehr oder weniger fehlerhaft und müssen mit anderen Methoden geeicht werden. Durch Vergleiche und eine Verbesserung der Messmethoden wurden die Messgenauigkeiten im Laufe der jahre immer mehr verbessert.
C-14-Altersbestimmung
In den obersten Luftschichten der Atmosphäre werden durch die Höhenstrahlung des Weltalls ununterbrochen radioaktive Nuklide erzeugt. Atomkerne, die von dieser Höhenstrahlung getroffen werden, zerbrechen in ihre Bestandteile. Mit hoher Geschwindigkeit stieben die Bruchstücke auseinander und kollidieren mit anderen Kernen.
Es entstehen neue Kerne. Beispiele: 3H, 14C oder 32Si.
Das radioaktive Nuklid 14C ist dabei von besonderer Bedeutung, weil er über CO2 in den biologischen Kreislauf gelangt, denn durch das Wettergeschehen werden die 14C - Atome gleichmäßig in der gesamten Biosphäre unseres Planeten verteilt.
14C ist radioaktiv und hat eine Halbwertszeit von 5730 Jahren:
Der Zerfall: 14C --> 14N + e-
Auf lange Sicht stellt sich ein Gleichgewicht zwischen zerfallenden und neu entstehenden Atomen ein. Eigentlich dürfte es 14C wegen der relativ geringen Halbwertszeit in der natur gar nicht mehr geben. Da 14C aber zerfällt, gleichzeitig aber immer wieder neu gebildet wird, tritt es im biologischen Kreislauf (CO2, Kohlenhydrate, Zellulose, Fette, Proteine, DNA usw.) immer in gleicher Häufigkeit auf:
Das heißt: Das Mengenverhältnis von 12C:14C ist im biologischen Kreislauf und damit in allen Lebewesen (Bakterien, Pilze, Pflanzen, Tiere, Menschen) immer gleich.
1 Gramm Kohlenstoff eines beliebigen Lebewesens enthält immer so viele 14C-Atome, dass pro Minute 12,5 Atome durch Beta-Zerfall in 14N zerfallen.
Wenn nun ein Tier verendet oder ein Baum geschlagen wird, so wird der biologische Kreislauf verlassen, die Kohlenstoff-Atome werden nicht mehr ersetzt.
Dies bedeutet: 14C zerfällt nun, die Halbwertszeit-Uhr tickt.
Nach einer 14C-Halbwertszeit (5730 Jahre) zerfallen nur noch 6,25 14C-Atome pro Minute, nach 20300 Jahren nur noch 1 Atom pro Minute.
Man kann also aus der Zahl der radioaktiven 14C-Atome in einem fossilen Lebewesen den Todeszeitpunkt bestimmen. Die Methode funktioniert etwa 30000 Jahre zurück.
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Quelle:
http://www.vobs.at/bio/evol/e04-alter.htm (Archiv-Version vom 07.04.2005)Credendo Vides
