4.2. Archäologische Datierungsmethoden

Spiel mit der Zeit

 In dem Abschnitt lernen Sie wesentlichsten Datierungsmethoden kennen. Mit Vergleichen werde ich versuchen, Ihnen die Methoden im Wesentlichen zu erklären. Stellen Sie sich zunächst bitte folgendes vor: Sie sind ein Urmensch und wollen den Tag in Zeitabschnitten festlegen, kennen  keine Uhr und wissen nichts über den Aufbau einer Sonnenuhr. Was tun?
Wahllos könnte man einen Stock in den Boden stecken, zu einem bestimmen festen Zeitpunkt. Geeignet währe der Zeitpunkt, wenn der untere Sonnenkreis am Horizont die Erde berührt. Den Schatten des Stocks könnte man als Maßeinheit 1 bezeichnen und den entsprechenden Sonnenuntergang mit der Zahl 10 kennzeichnen. Dazwischen setzen sie in gleichen Abständen die Zahlen und haben so Ihre persönliche Uhrzeit. Die 10 entspricht der Zahl ihrer Finger. Einmal abgesehen von optischen Fehlerquellen, werden sie irgendwann bemerken, dass hier etwas nicht stimmen kann. Die Tageslänge ist unterschiedlich und die Schattenlänge ihrer Konstruktion ändert sich im Laufe eines Jahres.
Da Sie über keine Echtzeit verfügen, wird ihnen nicht auffallen, dass sich Tagesanfang und Ende verändern. Da Sie in der Regel nachts schlafen, werden Ihnen nur gefühlmäßig die Wintertage kürzer vorkommen, würden aber nicht Wissen warum!? Sagen wir, am 21.06. entschließen Sie sich Ihr Gefühl zu überprüfen. Sie wandern eine festgelegte Strecke ab und an Hand des Schattens ihrer Stöckchenuhr können sie ihre Pausenzeit genau markieren. An den folgenden fünf Tagen werden sie keine Änderung bemerken bzw. für kleine Unstimmigkeiten würden Sie ihre Schrittgeschwindigkeit verantwortlich machen. Sie brechen das Experiment ab, obwohl in einem Monat sich deutliche Unterschiede zeigen würden. Und hier liegt das Problem!

Berlin, 2010 am 21. 06. am 21. 12.  
Sonnenaufgang    4.43 Uhr   8.14 Uhr 21.06. = Sommersonnenwende (längster Tag)
Sonnenuntergang  21.32 Uhr 15.53 Uhr 21.12. = Wintersonnenwende (kürzester Tag)
Tageslänge 16.48 Std.  8.39. Std.  

Wenn wir am 21.06. das Stöckchen in die Erde gesteckt haben, glauben wir das die Tagzeit (gefühlt) immer 16.48 Std. lang ist. Am 21.12. ist es aber nur 8.39 Std. hell. Der Mensch kann also nicht wissen, dass sich im Winter die Tageszeit verkürzt, sondern nur fühlen. Setzen wir die Geouhr der Menschheitsgeschichte der Menschheit dagegen.

Quelle: sk-Zag.de    (bei Geokommission; Punkt:10.1 – Entwicklung und Bedeutung des Ökosystems Erde)

Auf einer Geouhr von 12 Stunden existiert der Mensch erst seit etwa 6 Sekunden. Etwa vor 4 Millisekunden (= 0,004 s) gründete der Mensch Kulturgesellschaften und vor knapp 50 Mikrosekunden (=0,000 05 s) begann das technische Zeitalter.
Ansonsten entstanden um:  2 Uhr - Gesteine - - - 2.38 Uhr - Mikroorganismen - - - 10.40 Uhr - Fische - - - 10.55 Uhr Landpflanzen - - - von 11.01 bis 11.50 Uhr lebten die Saurier - - - ab 11.59 Uhr entwickelten sich die Menschen
Sinngemäß wäre es so, als ob der Mensch nur den Silvestertag kennen würde. Er wüsste nichts  über Frühling und Sommer oder den unterschiedlich langen Tagzeiten. Die Sonnenstunden sind aber entscheidend für die Entwicklungen in der Natur.
Das heißt, die Forscher können sich nur auf den derzeitigen Stand des Wissens, der „letzten Millisekunden“ stützen. Anhand von historischen Belegen, urzeitliche Funde oder Erkenntnisse können sie eine logische Entwicklungskette erstellen. Mit der Isotopenzerfallsberechnung hat die Wissenschaft scheinbar eine Möglichkeit gefunden, die Erdurzeit nachzuzeichnen. Allerdings kann nicht ausgeschlossen werden, dass es Faktoren gab, die den Isotopen-Zerfall beeinflussten. Die als sicher geltende Altersbestimmung könnte sich somit um mehrere Millionen, wenn nicht sogar um Milliarden Jahre irren. So ist es denkbar, dass die Erde mehrfach seine Umlaufbahn um die Sonne änderte, so wie sie häufiger die Polarität wechselte. Zweifelsohne ist der heutige Stand der Wissenschaft beeindruckend und die Erkenntnisse über Erd-Urgeschichte sind logisch. Jedoch reichen rationale Fakten allein nicht aus.
Wenn sie ein Kochrezept haben, so sind die Angaben für Würzmittel sehr vage. Was oder wie viel ist schon eine Prise Salz? Aber gerade die Würzung macht ein Essen erst zum Geschmackserlebnis. Da hilf es wenig, dass sie die Hauptbestandteile genau nach dem Rezept bemessen haben. Zudem kann ein übervorsichtiges oder zu langes Anbraten von Fleisch fatale Folgen haben. Übertragen zur Erd-Urgeschichte werden ihnen einige Zutaten fehlen (ausgestorben) und müssen improvisieren. Zudem könnten andere Rezepte zum gleichen Menü existieren, aber mit exotischen Würzmitteln, die sie nicht kennen.
Dementsprechend kann die Wissenschaft kein absolutes Bild über die Erd-Urgeschichte entwerfen. Keiner kann uns sagen, welche Bedingungen zu bestimmten Epochen geherrscht haben. Daher lohnt es sich Denkansätze zu verfolgen, die ein anderes mögliches Weltbild entwerfen, damit eventuelle Betrachtungsfehler korrigiert werden können. Eine denkbare Version wäre, dass die Erde im Asteroidengürtel zusammengebaut (wie derzeit Ceres) und erst nach der Fertigstellung in die Umlaufbahn der Sonne katapultiert wurde. Das bedeutet, die Erde kreist deutlich weniger als 4,5 Milliarden Jahre um die Sonne. Allein schon deswegen müsste die bisherige Zeitrechnung korrigiert werden. Wenn nun der Asteroidengürtel die planetare Baustelle des Sonnensystems ist, könnte der Erdenmond gemeinsam mit der Erde konstruiert worden sein, aber erst vor 65 Millionen Jahren zum Planeten geschossen worden sein. Viele Varianten und Hypothese sind deshalb möglich.

Am Ende bleiben die grundsätzlichen Fragepunkte:

⇒ Variierte die Umlaufbahn der Erde um die Sonne? (War zeitlich ein Jahr immer ein Jahr?)
⇒ War die Geschwindigkeit der Erde stets konstant, sowohl bei ihrer Bahn um die Sonne, als auch bei der Eigenrotation?
     (Mehr oder weniger als 24 Stunden am Tag?)
 ⇒ Wie zuverlässig ist die Isochronmethode und wie sicher sind die Datierungsmethoden? 

     (Sind in der Urgeschichte Irrtümer von mehreren Millionen Jahren möglich?) 
⇒ Inwiefern können unbekannte Gegebenheiten den Zeitfaktor verfälschen, zumal wir vom heutigen Erkenntnisstand ausgehen?
    (Kann man alle möglichen Einflüsse überhaupt
erschließen, wie Sonnensturm, Leben ohne Sauerstoff, nicht mehr existente Stoffe usw.?)

Anhand von Datierungsmethoden begründet die Wissenschaft seine Auffassung von der Urgeschichte. Doch fortwährend gibt es neue Erkenntnisse, die zu heftigen Debatten führen. Bei vielen Streitigkeiten, die im Hintergrund geführt werden, stehen stets die Datierungsmethoden im Kreuzfeuer der Kritik, da neue Funde zeitlich nicht in die Lehrmeinung passen. Grund genug, um einmal die Datierungsmethoden vorzustellen.

4.2.1.  Die relativen Datierungsmethoden

Die ältesten Datierungsmethoden basieren auf Ausgrabungen anhand historischer Quellen. Alte Schriftrollen liefern Anhaltspunkte über die verschiedensten Ereignisse und skizzieren die kulturelle Epoche jener Zeit.
Beispielsweise, ermunterte das Zeugnis vom Untergang der römischen Stadt Pompeji (im Jahr 79) die Archäologen zu intensiven Nachforschungen, da hier das Jahr bekannt war. Sie gruben sich bis zu den Erdschichten mit vulkanischen Substanzen. Durch den Schreiber erhielten die Forscher den genauen Zeitpunkt, an dem der Vesuv ausgebrochen war. Auf der Basis der Fakten ließen sich darüber hinaus die anderen Erdschichten darüber analysieren. Die Ergebnisse wurden katalogisiert und mit ähnlichen Einträgen verglichen, wodurch die weitere Geschichte des Gebietes beleuchtet und datiert werden konnte. Würde man auf gut Glück weitergraben könnte man Gegenstände (Werkzeuge, Waffen, Tongefäße) finden und beweisen, dass auch hier zuvor die Kultur der Etrusker gelebt hatte. Nehmen wir an, es wurden Werkzeuge gefunden, die nicht mit dem entsprechenden katalogisierten Material übereinstimmen, so hätte man höchstwahrscheinlich eine andere Kultur gefunden. Befinden sich zudem Funde nicht in der vergleichbaren registrierten Erdschicht, so hat man entweder eine andere Kultur entdeckt oder die Etrusker hatten hier früher gelebt als angenommen.

Aus solchen Puzzeln lässt sich letztendlich die Geschichte herleiten, wodurch sich etwas zeitlich zuordnen lässt. Die Eckpfeiler einer solchen Zuordnung lieferten die antiken Schriften. Das Problem hierbei ist, dass die Verfasser oft keine konkreten Zeitangaben machten und wenn, dann hatte jede Kultur einen individuellen Kalender, deren Jahr 1 mit unserem Kalender angelichen werden musste.
Nicht jeder Kalender hatte 365 Tage und berücksichtigte ein Schaltjahr. Die Zahl der Tage im Monat waren unterschiedlich und die Kulturen wechselten im Verlauf ihrer Geschichte den Kalender. Das Null-te Jahr warf Fragen auf und zog andere Probleme nach sich.
Letztendlich sind Datierungen, die auf alte Schriften und Ausgrabungen beruhen, stets eine Wahrscheinlichkeitsrechnung, deren Glaubwürdigkeit an der Summe von Fakten gemessen wurde. Dennoch sind Ausgrabungen eine wichtige Methode, um den Weg von Kulturen nachvollziehen zu können. Anhand der Häufigkeit von Funden in bestimmten Erdschichten lässt sich der Ursprung eines Volkes ergründen und deren Verbreitung deuten, sofern die Objekte typische Gemeinsamkeiten aufweisen.   

 


Unser heutiger Kalender, nennt sich Gregorianische Kalender, benannt nach Papst Georg den XIII ⇒ eingeführt 1582 in Norditalien, Frankreich, Spanien und setzte sich schleppend durch / erst 1700 führte ihn Preußen ein /die Sowjetunion (1922), Griechenland (1932) und die Türkei (1926), sie waren die letzten Staaten in Europa ⇒ der 1. Januar war und ist noch heute (in einigen Staaten) nicht der erste Tag des Jahres ( Quelle: wikipedia.org/wiki/Gregorianischer_Kalender)

Die christliche Zeitrechnung  wurde 525 vom Mönch Dionysius erarbeite, der sich an der Geburt Jesu Christus  orientierte und stellte die bisherige Zeitrechnung um / mit Jesus Geburt beginnt am 24.12. das Jahr 1 ⇒ erst in England wurde im 8. Jahrhundert diese Zeitrechnung wieder angewendet, breitet sich von dort aus und Rom setzte 1060 die Zeitrechnung durch  (Quelle: wikipedia.org/wiki/Christliche_Zeitrechnung)
 


Stratigrafien (= Schichtenkunde) – Erdschichtenanalyse die Zeitabschnitte definiert: Leitprinzip ist, dass untere Schichten eher abgelagert worden sind als obere, und somit ältere Schichten unter jüngeren zu finden sind. Ähnlich wie bei der Geologie wird nur die Abfolge der Schichten festgestellt, ohne das tatsächliche Alter bemessen zu können. Durch andere Methoden erst wird deutlich, welche Schicht einem bestimmten Zeitabschnitt entspricht, als variable Von-bis-Spanne.

Fundzusammensetzung - Häufigkeit bestimmter Funde spiegeln eine relative Zeit wieder: Ausgangspunkt sind geschlossenen Fundgegenstände, wie in Gräbern, Abfallgruben oder Depotfunden. Die zeitliche Veränderung von Gegenstandsformen führt dazu, dass verwendete Materialien oder Handwerkstechniken in ihrer Zusammensetzung in charakteristischer Weise zersetzten. Eine solche relativchronologische Abfolge lässt sich mit Kombinationsstatistiken darstellen. Fundstätte, Gegenstände und Veränderungsform werden in einer Tabelle katalogisiert und mit entsprechenden Listen verglichen. So kann beispielweise über die Machart von Tonkrügen der Fund einem bestimmten Kulturkreis, Verbreitung und Zeitraum zuordnet werden. Für die relative Datierung ist dabei nicht die Anwesenheit oder das Fehlen eines einzelnen Objekts entscheidend, sondern seine relative Häufigkeit. Die Bewertung einer Zeitstufe richtet sich nach der Form (Keramik, Werkzeug), ob der Fund noch selten ist und demzufolge gerade erfunden wurde, oder schon allgemein bekannt war und viel benutzt, oder aber bereits langsam von einer neuen Form verdrängt wurde.

Chorologische Methode (Chorologie = Lehre vom Raum, Verbreitung der Objekte): Die Methode stützt sich auf die Auswertung von Gräberfeldern. Wenn ein Bestattungsplatz in unterschiedliche Regionen zu unterschiedlichen Zeiten benutzt wurde und relevante Grabbeigaben zu finden sind, lässt sich eine Chronologie der Zeit und der Region darstellen. Die Kartierung der Beigaben auf dem Gräberfeldplan erlaubt es dann, unterschiedliche Belegungsphasen im Kartenbild zu erkennen. Die Verbreitung eines Kulturkreises kann damit  analysiert werden. Somit kann auch die vermutliche Größe eines Volkes, ähnliche Völker und ein eventuelles Fortwandern nachgezeichnet werden. 

Archäologie (Alterskunde Lebewesen) und Geologie (Aufbau & Struktur der Erde):   Archäologie befasst sich speziell mit der Geschichte der Menschheit. Im Zusammenspiel mit den Geologen können Funde von Frühmenschen oder ihren Erzeugnissen (Werkzeuge) datiert werden. Da sie in geologischen Schichten eingebettet sind, können sie auch an diesen fossil-führenden Schichten zeitlich zugeordnet werden. Ausgegrabene Überreste von Lebewesen (Fossilien) werden mit Hilfe von Leitfossilien in ein Zeitschema einordnet. Bei der Auswahl von Leitfossilien wird darauf geachtet, dass sie in hoher Zahl vorkommen; leicht und eindeutig bestimmbar, sowie geografisch weit verbreitet sind; und dass sie in verschiedenen Lebensräumen, und wegen der genaueren Datierung trotzdem nur kurz gelebt haben. Daraus resultiert ein Zeitschema für Hominide Funde mit einer entsprechenden Datierung. Mit dem Vergleich von Schichten oder Gesteinen lassen sich Großereignisse ablesen und liefern charakteristische überregionale Merkmale. Zum Beispiel, hat sich eine Iridium-Schicht, die beim Aufprall eines großen Meteoriten, in alle Gesteine der damaligen Zeit eingelagert, so gibt das Auskünfte über die Lebensumstände (Leben & Tod) in der Region. Ebenso in den Ablagerungen von Vulkanasche lassen sich manchmal großräumig konkrete Eruptionen zuweisen. Solche geologischen Erkenntnisse konkretisieren die Funde von Hominiden (Menschen). Bei der klassischen Archäologie sind daher Zusatzinformationen für die Datierung und dem Bewerten eines Knochenfundes zwingend.

4.2.2.  Die C14 Methode – Absolute archäologische Radiokohlenstoffdatierung
Entstehung:  Die C14-Methode entstand nach 1945, nachdem bereits 1939 das Isotop C14 nachgewiesen wurde. W. F. Libby entwickelte die Methode 1948 und präsentierte sie 1949.

Allgemein:  Zur Altersbestimmung menschlicher Hinterlassenschaften in der Archäologie sind meist Ausgangsisotopen mit kürzeren Halbwertszeiten erforderlich als in der Geologie. Hier wird vorwiegend die Radiokohlenstoffdatierung von organischen Materialien angewandt. Bei der Radiokohlenstoffdatierung wird der Gehalt an radioaktivem Kohlenstoff 14C gemessen, der eine Halbwertszeit von 5.730 Jahren hat. Damit sind Altersbestimmungen bis zu 50.000 Jahren möglich. Bei älteren Proben ist der 14C-Anteil bereits zu gering, um noch gemessen werden zu können. Eine Schwierigkeit dieser Methode ist, dass der Anteil von 14C in der Erdatmosphäre nicht konstant ist.

Konkret: Neben normalem Kohlenstoff (12C) befindet sich auch ein kleiner Anteil an radioaktivem Kohlenstoff (Isotop 14C) in der Atmosphäre und damit in jeden lebenden, stoffwechseltreibenden Organismus. Wenn ein Organismus stirbt und damit seinen Stoffwechsel einstellt, wird der Anteil von 14C im Laufe der Zeit durch radioaktiven Zerfall geringer. Damit kann aus der Messung der aktuellen C14-Konzentration (Verhältnis von 14C zu 12C) in der Probe (aktueller 14C-Gehaltes der Atmosphäre und der Halbwertszeit von 14C), der Zeitpunkt errechnet werden, an dem der Organismus seinen Stoffwechsel eingestellt hat. Also gestorben ist.

Kritik: Immer wieder schlichen sich bei der Analyse der Methode statistische, aber auch Fehler bei den Messungen des radioaktiven Zerfalls ein. Zudem führen Kontaminationen (Verunreinigung des Materials), organische, räumliche und zeitliche Unterschiede, usw. zu einer fehlerhaften Berechnung die Abweichungen von +/- 300 bis 600 Jahre möglich machen. Dieser Wert liegt wahrscheinlich noch wesentlich höher, weil nicht einmal alle Fehlerquellen berücksichtigt wurden, sondern nur die von der Wissenschaft eingeräumten und angegebenen Fehler. Der Eindruck erhärtete sich, dass mit der Methode gezielt schön gerechnet wurde, bzw. verharmlosend versucht wurde, dass die Methode immer nur ein bisschen falsch ist.

Einige anerkannte Fehlerquellen:

- C-14-Gehalt in den Pflanzen ist nicht einheitlich
- verschiedene Pflanzenarten selektieren das Kohlendioxid auf verschiedene Weise
- von Schwankung des C-14-Gehaltes in der Atmosphäre kann ausgegangen werden
- Schwankung der kosmischen Strahlung, verändert C-14 Gehalt der Erdatmosphäre
- Stärke des Erdmagnetfeldes beeinflusst die Menge an kosmischer Strahlung

Beispiel: Der Ausbruch des Vulkans Thera wurde mittels der C-14 Methode auf 1628 v. Chr. datiert, historisch muss die Entladung aber zwischen 1520 bis 1500 v. Chr. stattgefunden haben.

Fazit: Das naturwissenschaftliche Datieren von Ereignissen in der Vergangenheit ist mit der C-14 Methoden fehleranfällig, da Berechnungen auf den Jetztzustand basieren. Die Annahme, dass die heutigen Bedingungen identisch oder zumindest sehr ähnlich mit der Vergangenheit wären, hat sich wissenschaftlich als falsch erwiesen. Die Errechnung der Ergebnisse oder die notwendige Erstellung von unabhängigen chronologischen Methoden (Beispiel: Dendrochronologie = charakteristische Jahresringe) macht die C-14 Methode nicht sicherer, da sich die Verfahren der Chronologie nur aufeinander aufbauen und stützen. Die Altersbestimmung bleibt dennoch sehr wage. Aus methodischen und aus messtechnischen Gründen wird diese Datierungsmethode in der Archäologie heute weitgehend abgelehnt. Dennoch ist die C-14 Methode bei der Analyse organischer Stoffe sehr hilfreich. Wie bei den relativen Datierungsmethoden lassen sich mit dem C-14 System Funde besser einschätzen, ob es lohnt, kompliziertere Verfahren durchzuführen. Und je jünger das Material ist, desto zuverlässiger ist die Datierung. Deshalb wird diese einfache Methode beispielsweise gerne in der Kriminaltechnik angewandt. Übrigens galt die C-14 Methode in der Wissenschaft bis in die 70er Jahre hinein, als Maß aller Dinge, als absolut sichere Datierungsmethode.

4.2.3.  Absolute archäologisch-geologische Datierungsmethoden

Einführung:

Ein Gestein besteht aus vielen einzelnen Kristallen und jeder der einzelnen Kristalle setzt sich aus verschiedenen Elementen zusammen, wie Magnesium, Sauerstoff, Eisen, Silizium usw. Die meisten Elemente sind in der Natur stabil, aber einige wenige nicht. Atome bestimmter Elemente können sich spontan durch den sogenannten radioaktiven Zerfall in ein anderes Element verwandeln. Von jedem chemischen Element gibt es verschiedene Atomsorten, die sich nur durch ihr Gewicht unterscheiden. Man spricht von den Isotopen eines Elements. Beim radioaktiven Zerfall verwandelt sich ein Isotop eines Elements in ein bestimmtes Isotop eines anderen Elementes. Der Zerfall eines radioaktiven Isotops (bestimmter Atomkern) ist ein Ereignis, das in einer vorgegebenen Zeitspanne mit einer definierten Wahrscheinlichkeit eintritt. Die Zeitspanne, nach deren Ablauf der Zerfall eines Atomkerns mit 50% Wahrscheinlichkeit eingetreten ist, nennt sich Halbwertszeit.
Da man kaum ein individuelles Atom beobachten kann, ist es besser zu sagen, dass nach Ablauf der Halbwertszeit 50% alle Atome zerfallen sind, d.h. sich in ein anderes Isotop eines anderen Elementes umgewandelt haben. Nach der doppelten Halbwertszeit sind noch 50% von 50%, also 25% der nicht umgewandelten Atome übrig. (Aus www.Astronomie.info von Dr. Roland Brodeck – 2006)

Berechnung:

Beispiel 1: Anzahl roter Atome (800 = y-Achse),  wandelt sich mit der Zeit (x-Achse) von der roten in die blaue Sorte um // Halbwertzeit=1.

Im Beispiel 1 wandeln sich die radioaktiven roten Isotope mit der Zeit in die stabilen blauen Isotope um. Es gibt also mit der Zeit immer mehr von der blauen Sorte und immer weniger von der roten Sorte. Die gesamte Anzahl der Atome bleibt aber konstant. Das rote Isotop wird Mutterisotop und das blaue Isotop Tochterisotop genannt. Das Alter eines Gesteins ist die Zeitspanne, die seit dem Erstarren aus seiner Schmelze vergangen ist. Ab dem Zeitpunkt des Erstarrens können keine Atome mehr hinein oder hinaus. Sollte beim Erstarren nur Mutterisotope und keine Tochterisotope im Stein vorhanden sein, so kann man das Alter des Steins anhand der Mutterisotope bestimmen. Die Halbwertszeit H ist dabei eine Eigenschaft des Mutterisotops, die nicht Umwelteinflüssen unterliegt.

T = M ·ž 2 - t / H      ( / = Bruchstrich; Nenner geteilt Zähler)

Formel: (T= Tochter, M= Mutter, t= Zeit, H = Halbwertzeit) 
Um die Zeit zu bestimmen werden die Werte nach einer weiteren Formel berechnet: t = - H  ·ž ln 2 ( T / M )   ( / = Bruchstrich; Nenner geteilt Zähler)            

In Wirklichkeit kann nicht davon ausgegangen werden, dass nur Mutterisotope beim Erstarren vorhanden waren. Die Anzahl von Tochterisotopen bleibt zu Beginn unbekannt. Ein Stein oder Meteorit ist aber kein Einkristall. Er besteht aus verschiedenen Kristallen. In verschiedene Kristallsorten wird ein Spurenelement in verschiedenen Konzentrationen eingebaut, wenn die Schmelze langsam erkaltet und sich die Kristalle bilden. Dies ist ein chemisch-physikalischer Prozess, der nicht zwischen verschiedenen Isotopen desselben Elements unterscheidet. Die Betrachtung verschiedener Kristalle im Stein oder Meteoriten bietet die Möglichkeit, das Problem der unbekannten Konzentration der Tochterisotope beim Erstarren zu lösen. Das ergibt ein Referenzisotop vom selben chemischen Element, wie das Tochterisotop des betrachteten Zerfalls. Es darf jedoch keinen anderen radioaktiven Zerfall geben, der dieses Referenzisotop erzeugt. Betrachtet werden nun die Anzahl von Atomen der Mutter- und Tochterisotope, in einem Einheitsvolumen (z. B. ein mm3) im Verhältnis zur Anzahl des Referenzisotops im selben Einheitsvolumen. Man nennt das auch die Konzentration der Mutter- oder Tochterisotope im Verhältnis zur Konzentration des Referenzisotops. Auszüge aus www.Astronomie.info von Dr. Roland Brodeck – 2006

Isotopenzerfall:

Auf dieser Grundlage haben sich Methoden entwickelt, die eine genauere Altersbestimmung möglich machen. So waren etwa die heute ausgestorbenen Radionuklide 26Al oder 53Mn bei der Entstehung des Sonnensystems wahrscheinlich noch vorhanden. Mit dem System werden z. B. das Entstehungsalter von Meteoriten oder deren einzelne Bestandteile zueinander bestimmt. Erst durch das Kalibrieren (Ermitteln eines Normalwertes) der relativen mit den absoluten Datierungsmethoden, wie der Uran-Blei-Datierung, können dann auch absolute Altersangaben angezeigt werden. Bei den radiometrischen Methoden mit nicht ausgestorbenen Radionukliden (= instabile Atomsorten, deren Kerne radioaktiv zerfallen) wird gemessen, wie hoch der Anteil natürlich vorkommender radioaktiver Elemente und eventuell seiner Zerfallsprodukte ist. Da die Halbwertszeit der radioaktiven Elemente bekannt ist, kann daraus das Alter berechnet werden. Für das Alter von Gesteinen benötigt man Elemente mit sehr langen Halbwertszeiten.
Dafür eignen sich unter anderem folgende Elemente (H =Halbwertszeit):

Samarium 147Sm
Neodym 143Nd        
H=106,00     Milliarden Jahre
Rhenium 187Re     
→ Osmium  187Os         
H=  62,00     Milliarden Jahre
Strontium 87Sr         
H=  48,80     Milliarden Jahre
Lutetium  176Lu   
→ Hafnium  176Hf      
H=  22,00     Milliarden Jahre
Thorium 232Th
Blei 208Pb                
H=  13,90     Milliarden Jahre
Kalium 40K
Argon 40Ar              
H=  11,90     Milliarden Jahre
Uran 238U
Blei 206Pb               
H=    4,51     Milliarden Jahre
Kalium 40K           
→ Kalzium 40Ca          
H=    1,47     Milliarden Jahre
Uran 235U
Blei 207Pb               
H=    0,704   Milliarden Jahre

 

Eine Besonderheit stellt die Aluminium-Beryllium-Methode dar, da sie vergleichend den Zerfall zweier Radioisotope nutzt, die nicht im Tochter-/Mutterisotopverhältnis stehen. Diese Methode wird gern zur Bestimmung des Alters von fossilen Hominiden-Knochen genutzt. In der Regel werden bei geologischen Datierungen Isochronendiagramme verwendet. Vorteil der Technik ist es, dass die anfängliche Konzentration und Isotopenverhältnisse der Tochterelemente nicht bekannt sein müssen, man erhält sie vielmehr als ein weiteres Resultat. Des weiteren hat die Isochrontechnik den Vorteil, dass zuverlässig ausgeschlossen werden kann, dass eventuelle Störungen durch Umgebungseinflüsse das gemessene Alter verfälscht haben könnten.

Isochrontechnik  (siehe Diagramm):

Angenommen, es bilden sich beim Erstarren aus der Schmelze von Kristallen im Stein drei Sorten. Da Tochterisotop und Referenzisotop demselben chemischen Element angehören, ist in allen Kristallen das Verhältnis Tochterisotop zu Referenzisotop gleich. Im Fall A gibt es keine Mutterisotope x = M/R somit ist im Punkt A = 0.
In den der Praxis entsprechenden Fällen B und C (zwei verschiedene Kristalle, Mineralien) ist eine gewisse Anzahl Mutterisotope vorhanden, die sich nun im Laufe der Zeit in Tochterisotope verwandeln. Die Anzahl der Tochterisotope nimmt zu und die Anzahl Mutterisotope nimmt ab. Die Punkte B und C wandern im Diagramm nach links oben. Nur der Punkt A bleibt am Ort. Sind keine Mutterisotope vorhanden, können auch keine neuen Tochterisotope entstehen. Nach Ablauf der Zeit t werden die Anzahl der Atome (Konzentrationen) jeder Sorte gemessen. Dies führt zu den Punkten D und E. Im Diagramm wird nun behauptet, dass man durch A, D und E eine Gerade legen kann.
Die Geradengleichung lautet: 
y = yo + m·x, wobei yodie Konzentration Tochter zu Referenzisotop zum Erstarrungszeitpunkt (t=0) bedeutet: y = T/R  und  x = M/R. Die Steigung der Geraden ist hier m und ergibt sich aus: m = (y - yo)/x.
Mit folgender Formel berechnet sich der radioaktive Zerfall der Mutterisotope, die sich in Tochterisotope umwandeln.

M,T,R beziehen sich immer auf die Anzahl Isotope bei t=0. Abschließend wird die Formel für die Steigung m eingesetzt:

Die Steigung hängt nicht von x oder y ab. Es wird deutlich, dass es sich tatsächlich um eine Gerade handelt. Man nennt diese Gerade auch Isochrone.
Die Steigung der Isochrone hängt nicht von der Anzahl von Atomen (oder Konzentrationen) irgendeiner Sorte ab, sondern nur von der Halbwertszeit H und von der seit der Erstarrung vergangenen Zeit t.
Es genügt also die Steigung der Geraden zu Messen um die Zeit t zu bestimmen. Dazu reichen im Prinzip die Messpunkte D und E aus. Um das Ergebnis noch zu verbessern, werden meist noch mehr Kristallsorten im Gestein gemessen. Mehr Messpunkte auf der Geraden verbessern die Genauigkeit der Steigung. Lösen wir zum Abschluss der Theorie noch nach dem Gesteinsalter t auf und erhalten: t = H ž log 2 (m + 1 )

 

 

  

 

 

 

Beispiel (Diagramm oben):
Diagramm zur Altersbestimmung eines Mondgesteins. Es wurde als Mutterisotop Rubidium 87 (Rb87) verwendet. Es zerfällt mit einer Halbwertszeit von 47.5 Milliarden Jahren in das stabile Strontium 87 (Sr87). Als Referenzisotop dient das stabile Isotop Strontium 86. Es wurden vier Kristallsorten gemessen (Nikos, Drakos, Univ., Leeds).
Der Steigerungswert beträgt 0.0467 ausgehend vom O-Wert 0,6991. Beide Zahlen werden multipliziert (0.0467 x 0,6991) und ergibt 0,03266198. Da die Halbwertzeit (1) 47,5 Milliarden beträgt, ist das Mondgestein etwa 3.2 Milliarden Jahre (3,266198) alt.  
(Vereinfacht: t= (H) 47,5 x (m) 0,0467 + 1 = 3,21825) Auszüge aus www.Astronomie.info von Dr. Roland Brodeck – 2006

Bei den geologischen Datierungen werden vornehmlich Isochronendiagramme verwendet. Wie schon erwähnt, müssen bei der Technik die anfängliche Konzentration und das Isotopenverhältnisse der Tochterelemente nicht bekannt sein, sondern sind zusätzliches Resultat. Die Forschung ist sich sicher, dass Atomkerne nicht auf Umwelteinflüsse reagieren und somit die Isochrontechnik als störungssicher gilt und das gemessene Alter eigentlich nicht verfälscht werden kann, solange der Stein fest bleibt. Der eigentliche Vorteil der radiometrischen Datierungsmethoden beruht darauf, dass die Bindungsenergien der Atomkerne größer sind als die thermischen Energien der Umgebung. Die Halbwertszeit eines Isotops kann als Naturkonstante betrachtet werden. Astronomische Beobachtungen haben gezeigt, dass es wahrscheinlich keine Veränderung der Halbwertszeiten über geologische Zeiträume gibt. So kann das radiometrische Alter, unter Verwendung der Isochronmethode, als sehr zuverlässig gelten. 

Allgemeine Bedenken:

Die Wissenschaft stützt seine Datierungsmethoden auf dieser Grundlage, dass sich jegliche Einflüsse und Veränderungen in der erdgeschichtlichen Vergangenheit mit der gleichen Geschwindigkeit wie heute verlaufen sind. Da in der menschlichen Neuzeit katastrophale Veränderungen selten sind, umfassen die Gesteinsbildungsprozesse der Erdgeschichte nach konventioneller Auffassung einen entsprechend großen Zeitraum. Damit wird/muss auch der radioaktive Zerfall an heutigen Beispielen gemessen und weit in die Vergangenheit zurückgerechnet werden. Dadurch kommt man zum Ergebnis, dass die Erde 4,5 Mrd. Jahre alt sei. Das wird durch die meisten radiometrischen Messergebnisse bestätigt.
In neuerer Zeit haben sich immer mehr Naturwissenschaftler zu der Meinung durchgerungen, dass diese vereinheitlichte Auffassung nicht so recht stimmen kann, weil die geologischen Vorgänge der erdgeschichtlichen Vergangenheit beispielsweise viel schneller abgelaufen sind, als das heute der Fall ist. Weiterhin setzt die Wissenschaft voraus, dass die gemessene Gesteinsprobe, während der zu messenden Zeitperiode unverändert blieben (mit Ausnahme des radioaktiven Zerfalls, der die Zerfallsprodukte gebildet hat). Man nimmt an, dass während jener  Zeit keine unerwünschten Isotope in die Gesteinsprobe hineingekommen und auch keine aus ihr herausgetreten sind. Man rechnet also damit, dass ein geschlossenes System vorliegt.
Kritikpunkte sind somit der Zeitfaktor, der Entstehungsfaktor und die Gegebenheiten.

A. Zeit: Es kann davon ausgegangen werden, dass sich die Erde unterschiedlich, um sich selbst und um die Sonne drehte und mit hoher Wahrscheinlichkeit seine Umlaufbahn um die Sonne mehrfach änderte. Damit kann es zu immense Abweichungen zur heutige Zeitrechnung kommen. Eine Datierung der urgeschichtlichen Vergangenheit mit der Isochronmethode kann daher nicht als absolut gelten.

B. Entstehungsfaktor: Da unser Wissen auf einen erdzeitlichen Bruchteil basiert, können vor Millionen von Jahren für uns unbekannte Kräfte oder Einflüsse den Isotopenzerfall beeinflusst haben. Allein durch die festgestellte mehrfache Veränderung der Polarisation der Erde sind die verschiedensten Möglichkeiten denkbar. Zumindest kann davon ausgegangen werden, dass Gesteine mehrfach schmolzen und sich häufiger neu zusammensetzten. Trotz der erstaunlichen Forschungsergebnisse der Wissenschaft sind Erkenntnisse über unsere Urzeit niemals abgeschlossen. Das derzeitige Wissen ist  mehr eine Bestandsaufnahme von Vermutungen auf Grund von Forschungen, die als Tatsachen definiert werden. Es zeigt sich aber immer wieder, dass
     solche Fakten die Beweiskraft 
verlieren können, wenn man die Betrachtungsweise oder die Beweismethode ändert.

C. Gegebenheiten: Die Forschung wies die ausgestorbenen Radionuklide 26Al oder 53Mn  nach. Mit hoher Wahrscheinlichkeit gab es in der Urzeit Elemente, die uns ewig verborgen bleiben, selbst wenn wir bei erdähnlichen Planeten mögliche Stoffe finden würden. Unklar sind daher die atomphysikalischen Prozesse der Erdurzeit und deren Einflüssen auf die heute existierenden Atome und demzufolge auf den Isotopenzerfall. Jene Faktoren könnten nicht nur den Zerfallsprozess beschleunigen oder verlangsamen, sondern auch die Isotopenstruktur verändert haben. Über das Elixier des Lebens, dem Sauerstoff, weiß man inzwischen, dass der Anteil in den Urzeitperioden schwankte. Das Element brauchte eine Milliarde Jahre um sich erst einmal zu bilden und keiner weiß, wann sich der heutige Luftanteil von O2  gebildet hat.

Fehlerbeispiele:
♦  Datierung eines Fossils vom Australopithecus ramidus (Vorläufer des Menschen). Nach der Kalium-Argon-Methode wurde ein Alter von ungefähr 23 Millionen Jahren ermittelt. Das Ergebnis passte allerdings nicht mit den Vorstellungen der Forscher über den Platz im Gesamtschema der Evolution zusammen. Darum entschied man, dass die Messproben „zu alt“ gewesen seien. Die Wissenschaftler nahmen deshalb Basaltproben aus größerer Entfernung vom Fossil und wählten zusätzlich noch 17 von 26 Proben aus, um ein akzeptables Höchstalter von 4,4 Millionen Jahren zu erzielen. Übrigens: Die anderen neun Proben ergaben wiederum ein wesentlich höheres Alter, doch die Forscher entschieden, dass die Proben verunreinigt seien und verwarfen sie.

♦  Datierung eines Primatenschädels, Nr. KNM-ER 1470 (Vorläufer des Menschen). Radiometrische Messungen ergaben ein Alter von 212 bis 230 Millionen Jahren. Dieses Ergebnis war für die Wissenschaftler völlig inakzeptabel, es konnte zu der Zeit keine Menschen geben haben. Weitere Datierungsversuche wurden unternommen, bis die Messresultate ein akzeptables Alter ergaben und der Schädel nun 1,9 Millionen Jahre alt war.

♦  Lavaflüsse vom Mt. Ngauruhoe in Neuseeland. Bei Messungen zwischen 1949 bis 1975 ergab sich mithilfe der Kalium-Argon-Methode eine  Altersschwankung zwischen 270 Tausend bis 3,5 Millionen Jahren. Im Nachhinein wurde argumentiert, dass „übermäßig viel“ Argon aus dem Magma (geschmolzenes Gestein) im Material verblieben sei, als es erstarrte und deshalb zu solchen Messergebnissen führte.

♦  Messungen an Basaltgestein des Uinkaret-Plateaus des Grand Canyon liefert bei drei Methoden jeweils unterschiedliche Ergebnisse. Bei der Kalium-Argon-Methode wurden 117 Millionen Jahre gemessen, die Rubidium-Strontium-Isochronenmethode ergaben sich 1,34 Milliarden Jahre und die Blei-Blei-Isochronenmethode kam man auf 2,6 Milliarden Jahre.

♦  Gemessen wurde die Radioaktivität von Urankristallen aus dem Koongarra-Uranvorkommen im Nordterritorium Australiens. Mit der Blei-Blei-Isochronenmethode erhielt man ein Alter von 1,55 bis 1,65 Milliarden Jahren. Andere radiometrischen Methoden ergaben ganz andere Alterswerte für das Gestein: 265 Millionen, 61 Millionen und sogar nur wenige Tausend Jahre. Nur welcher stimmte!?

Fazit !!

Die Auswahl an Fehlerbeispielen belegt, dass es keine ultimativen Erkenntnisse über die Erd-Urgeschichte geben kann. Der bisherige Wissensstand basiert auf fundamentierte Theorien, die als Lehrmeinung nicht absolut sein können, sondern nur als Bestandsaufnahme gelten. Selbst Gegenwärtiges gilt nicht als 100%-ig. Speziell die Bewertung von historischen Sachverhalten sind stets ideologisch gefärbt und schon deswegen nie so recht objektiv. Zumindest fruchtet Gegenwärtiges auf ein faktisches Fundament, aber unser Wissen über die Urgeschichte hat noch nicht einmal das, sondern gründet sich auf eine logische Hypothese.  Letztendlich rechtfertigen sich die Ergebnisse der Datierungsmethoden auf Quellenfakten, wie Funde, Untersuchungen oder alten Schriften. In der Zusammenschau wurde ein mögliches logisches Bild entworfen.
Andere Herangehensweisen sind deshalb wichtig um eventuelle fatale Irrtümer auszuschließen. Wenn beispielsweise die Erde wirklich im Asteroidengürtel entstand, so verändert sich damit die gesamte Altersberechnung der Erde. Falls nun auch die Mondtheorie stimmen würde, so ergibt sich die Gefahr eines zweiten Mondes (vielleicht Ceres) und der könnte in naher Zukunft das gesamte Leben auf der Erde vernichten. Leider hat die renommierte Wissenschaft, die derzeitigen Datierungsmethoden zum Fundament der Urgeschichte erklärt und verschließt sich daher Denkansätze, die nicht in diesem Zusammenhang stehen.     

Um Sie nicht zu verwirren, werden sich die weiteren Abhandlungen auf die Altersangaben der anerkannten Datierungsmethode stützen, also auch dem renommierten Wissensstand.