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Archäologie - Ist die C14-Datierung bald Geschichte?

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Altersbestimmung per C14-Datierung ist ein wichtiges Instrument der Wissenschaft. Noch ist sie eindeutig. Aber wegen des CO2 in der Atmosphäre könnte das bald Geschichte sein.

Rätsel der Archäologie Die Wiege der Menschheit ein ca. 4.000 jahre alter totenschaedel
Der Totenschädel ist ca. 4000 Jahre alt. Quelle: dpa

Die Echtheit des "Turiner Grabtuches" ist von jeher umstritten. Wurde darin tatsächlich der Leichnam Jesu eingewickelt? Die wissenschaftliche Antwort lautet heute ganz klar: Nein. Eine 1988 durchgeführte C14-Datierung ergab, dass das Leinengewebe aus dem 14. Jahrhundert stammt.

Nobelpreis für den Entdecker

Das Grabtuch ist nur ein prominentes Beispiel für die C14-Datierung. Seitdem der Chemiker Willard Libby sie 1946 entwickelt hat, bestimmen Archäologen damit das Alter von organischem Material wie etwa Holzkohle oder Knochen. Libby erhielt für seine Entdeckung 1960 den Nobelpreis, Generationen von Forschern sind ihm vermutlich bis heute dankbar.

Das Prinzip ist im Grunde einfach: In einem lebenden Organismus liegt das Kohlenstoff-Isotop C14 mit fast demselben Anteil vor wie in der Atmosphäre, mit der sich das Lebewesen mittels Atmung oder Photosynthese ständig austauscht. Stirbt der Organismus, findet kein Austausch mehr statt. Durch den gleichzeitig stattfindenden Zerfall des radioaktiven Isotops C14 verringert sich dessen Anteil im toten Organismus; nach etwa 5.730 Jahren hat er sich halbiert. Diese natürliche Regelmäßigkeit, die so genannte Halbwertszeit, nutzte Libby, um über den Restgehalt an C14 das Alter organischen Materials zu bestimmen.   

CO2–Emissionen reduzieren C14 in der Atmosphäre

Seit kurzem gibt es jedoch die Sorge, dass diese "Datierungswaffe" bald stumpf werden könnte. Die Ursache dafür liegt im menschgemachten Eintrag von CO2 in die Atmosphäre, erklärt der Physiker Peter Köhler vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven: "Das Problem ist, dass im CO2 aus fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl und Erdgas kein C14 mehr vorhanden ist. Dadurch sinkt der C14-Gehalt im Kohlenstoffkreislauf. Modellstudien zeigen, dass bei einem unveränderten CO2-Ausstoß spätestens in 50 Jahren der C14-Wert in der Atmosphäre identisch sein wird mit Werten aus dem Mittelalter."

Der C14-Gehalt in der Atmosphäre - und damit auch in allen Lebewesen - wäre durch die CO2-Emissionen dann soweit verdünnt, dass man 1.000 Jahre alten Kohlenstoff nicht mehr von solchem unterscheiden kann, der durch Photosynthese gerade erst gebunden wurde. Dieses als Suess-Effekt bezeichnete Phänomen könnte die Eindeutigkeit der C14-Datierung gefährden.

Hilfreiches Instrument für Archäologen

Die Methode unterliegt auch grundsätzlichen Einschränkungen. Zum einen liefert sie, bedingt durch die Messgenauigkeit, Zeitspannen von ca. 100 bis 150 Jahren. Wer es genauer wissen will, ist auf andere Mittel angewiesen. Hinzu kommt, dass das C14 nach rund 60.000 Jahren soweit zerfallen ist, dass es nicht mehr nachgewiesen werden kann. Für alles was älter ist, beispielsweise Dinosaurierknochen, ist C14 nicht geeignet. Schließlich gibt es noch verschiedene Ungenauigkeiten, die auf Sonnenfleckenaktivitäten, Atomwaffentest oder Schwankungen des Erdmagnetfeldes beruhen. 

Für die Mittelalter-Archäologin Matylda Gierszewska-Noszczyńska von der Forschungsstelle Kaiserpfalz in Ingelheim ist die C14-Datierung dennoch hilfreich: "Wir nutzen die Methode immer wieder, sie gibt uns eine gewisse Sicherheit. Für sich alleine ist C14-Datierung zwar nicht immer aussagekräftig, und man muss aufpassen, wie man die Ergebnisse interpretiert. Aber man kann Datierungen, die man zum Beispiel anhand von Keramikfunden vorgenommen hat, damit gut untermauern."

Um die Methode für die Forschung zu retten, hat sich Peter Köhler etwas überlegt. Der Physiker nutzte für seine Modellrechnungen die Tatsache, dass der Suess-Effekt nicht nur den C14-Kreislauf beeinflusst, sondern auch den des stabilen Kohlenstoff-Isotops C13. "Wenn ich den Suess-Effekt am C13 nachweisen kann und sehe, dass es einen Eintrag von fossilen Brennstoffen gibt, weiß ich, dass auch die C14-Datierung mit Vorsicht zu genießen ist", so Köhler. Liegt das C13-Signal hingegen im erwarteten Bereich, gibt es keinen Einfluss von fossilem Kohlenstoff. Der C14-Wert zeigt dann das korrekte Alter an.

Die 14C-Datierung

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