News: Coole Altersbestimmung
Die Datierung archäologischer Objekte ist mitunter gar nicht einfach. Deswegen sind Wissenschaftler ständig auf der Suche nach neuen und besseren Methoden zur Altersbestimmung. Dabei schlugen einige Forscher jetzt einen ganz neuen Weg ein: Sie nutzten das Phänomen der Supraleitung.
© (Ausschnitt)
In mühevoller Kleinarbeit legen Archäologen Schicht um Schicht einer Grabungsstätte frei. Stets in der Hoffnung, Objekte zu finden, die etwas Licht in das Dunkel der Vergangenheit bringen. Treten dabei tatsächlich Fundstücke zu Tage, stellt sich meist als erstes die Frage nach dem Alter des jeweiligen Objekts.
Besonders wenn ein Fundstück aus Metall ist und für eine Epoche charakteristische Merkmale fehlen, lässt sich diese Frage meist gar nicht einfach beantworten, denn viele radiometrische Datierungsmethoden versagen hier. Doch jetzt haben Shimon Reich, Grigorii Leitus und Sariel Shalev vom Weizmann Institute of Science eine neue Methode entwickelt, mit der sich das Alter von bleihaltigen Artefakten recht gut bestimmen lässt – zumindest wenn sie sehr stark abgekühlt werden.
Denn bei subarktischen Temperaturen von unter 7,2 Kelvin wird Blei supraleitend. Damit wird es nicht nur zum idealen Stromleiter, sondern auch zum idealen Diamagneten. Das heißt, das Material stößt sich von einem äußeren Magnetfeld ab, indem es ein eigenes gleich großes Feld entgegensetzt. Die Stärke dieses so genannten Meißner-Ochsenfeld-Effektes ist dabei von der Menge des vorhandenen Bleis abhängig. Und da der Effekt sehr stark ist, lassen sich damit auch noch sehr kleine Mengen des Metalls nachweisen.
Nun überdauert Blei allerdings nicht unbeschadet die Jahrhunderte: Es korrodiert sehr langsam zu Bleioxid (PbO) und Bleicarbonat (PbCO3) – beides keine Supraleiter. Das heißt, diese beiden Stoffe haben kaum einen Einfluss auf die diamagnetischen Eigenschaften der Probe. Im supraleitenden Zustand lässt sich also anhand der Magnetisierung der Probe auf die Masse des reinen Bleis schließen. Damit können die Wissenschaftler mit bekannter Gesamtmasse auch die Menge des korrodierten Materials berechnen – und das ohne den Fund zu zerstören.
Auf diese Weise analysierten Reich und seine Kollegen verschiedene, zeitlich gut bestimmte Artefakte aus der Zeit der Perser, des Byzantinischen Reiches und der Kreuzzüge. Dabei stellten sie fest, dass der Anteil des korrodierten Materials annähernd proportional zum Alter ist. Gerade in Böden mit einem pH-Wert von über 6,5, wo die Blei-Korrosion recht langsam vonstatten geht, lässt sich also der Anteil der Korrosionsprodukte recht gut über einen langen Zeitraum mathematisch beschreiben. Für eine Zeitspanne von 2500 Jahren führten das die Forscher um Reich vor. Somit lässt sich aus dem Verhältnis zwischen reinem und korrodiertem Blei das Alter einer bislang nicht datierbaren Probe bestimmen.
Mit ihrer Datierungsmethode geben die Wissenschaftler den Archäologen ein wichtiges Werkzeug an die Hand. Denn Blei war von der Antike bis in die Neuzeit hinein ein weit verbreitetes Alltags-Material. So wurde das giftige Schwermetall von den Römern und sogar bis ins 20. Jahrhundert hinein für Wasserrohre verwendet. Auch viele antike Münzen enthalten Blei. Wir dürfen also gespannt sein, welche neuen Erkenntnisse die Blei-Datierung zu Tage fördern wird.
Besonders wenn ein Fundstück aus Metall ist und für eine Epoche charakteristische Merkmale fehlen, lässt sich diese Frage meist gar nicht einfach beantworten, denn viele radiometrische Datierungsmethoden versagen hier. Doch jetzt haben Shimon Reich, Grigorii Leitus und Sariel Shalev vom Weizmann Institute of Science eine neue Methode entwickelt, mit der sich das Alter von bleihaltigen Artefakten recht gut bestimmen lässt – zumindest wenn sie sehr stark abgekühlt werden.
Denn bei subarktischen Temperaturen von unter 7,2 Kelvin wird Blei supraleitend. Damit wird es nicht nur zum idealen Stromleiter, sondern auch zum idealen Diamagneten. Das heißt, das Material stößt sich von einem äußeren Magnetfeld ab, indem es ein eigenes gleich großes Feld entgegensetzt. Die Stärke dieses so genannten Meißner-Ochsenfeld-Effektes ist dabei von der Menge des vorhandenen Bleis abhängig. Und da der Effekt sehr stark ist, lassen sich damit auch noch sehr kleine Mengen des Metalls nachweisen.
Nun überdauert Blei allerdings nicht unbeschadet die Jahrhunderte: Es korrodiert sehr langsam zu Bleioxid (PbO) und Bleicarbonat (PbCO3) – beides keine Supraleiter. Das heißt, diese beiden Stoffe haben kaum einen Einfluss auf die diamagnetischen Eigenschaften der Probe. Im supraleitenden Zustand lässt sich also anhand der Magnetisierung der Probe auf die Masse des reinen Bleis schließen. Damit können die Wissenschaftler mit bekannter Gesamtmasse auch die Menge des korrodierten Materials berechnen – und das ohne den Fund zu zerstören.
Auf diese Weise analysierten Reich und seine Kollegen verschiedene, zeitlich gut bestimmte Artefakte aus der Zeit der Perser, des Byzantinischen Reiches und der Kreuzzüge. Dabei stellten sie fest, dass der Anteil des korrodierten Materials annähernd proportional zum Alter ist. Gerade in Böden mit einem pH-Wert von über 6,5, wo die Blei-Korrosion recht langsam vonstatten geht, lässt sich also der Anteil der Korrosionsprodukte recht gut über einen langen Zeitraum mathematisch beschreiben. Für eine Zeitspanne von 2500 Jahren führten das die Forscher um Reich vor. Somit lässt sich aus dem Verhältnis zwischen reinem und korrodiertem Blei das Alter einer bislang nicht datierbaren Probe bestimmen.
Mit ihrer Datierungsmethode geben die Wissenschaftler den Archäologen ein wichtiges Werkzeug an die Hand. Denn Blei war von der Antike bis in die Neuzeit hinein ein weit verbreitetes Alltags-Material. So wurde das giftige Schwermetall von den Römern und sogar bis ins 20. Jahrhundert hinein für Wasserrohre verwendet. Auch viele antike Münzen enthalten Blei. Wir dürfen also gespannt sein, welche neuen Erkenntnisse die Blei-Datierung zu Tage fördern wird.
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