Ein schärferer Blick zurück für die Archäologie und Klimaforschung

Mithilfe einer neuen Messreihe von Radiokohlenstoffdaten an jahreszeitlich laminierten Sedimenten aus dem Suigetsu-See in Japan ist in Zukunft eine präzisere Kalibrierung von Radiokohlenstoffdatierungen möglich.

In Kombination mit einer genauen Zählung der saisonal geschichteten Ablagerungen im See ergab sich eine bisher unerreichte Präzision der bekannten 14C-Methode, mit der es jetzt möglich ist, auch ältere Objekte der Klimaforschung oder der Archäologie genauer zu datieren, als es bisher möglich war. Ein internationales Team von Geowissenschaftlern unter Leitung von Prof. Christopher Bronk Ramsey (Univ. Oxford) stellt in der neuesten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science dieses Ergebnis vor.

Die Radiokohlenstoffmethode zur Datierung von organischen und kalkhaltigen Materialien nutzt die bekannten Zerfallsraten des radioaktiven Isotops 14C, das in sehr geringen Mengen in der oberen Atmosphäre durch kosmische Strahlung gebildet wird. Da die Bildung von 14C vom Magnetfeld der Erde und der Sonnenaktivität beeinflusst wird und somit nicht konstant ist, ist dieser relative Zeitmaßstab ohne eine absolute Zeitmarke in Kalenderjahren.
Die über die gemessen Zerfallsraten erstellte Zeitskala muß also noch kalibriert werden, um die Alter in Kalenderjahren angeben zu können. Dies funktioniert am besten über eine parallele Zählung von Jahreslagen in See-Sedimenten oder Jahrringen in Bäumen. Eine sehr weit zurück reichende Kalibrierung gelang nun mit den Daten aus dem bei Mikata am Japanischen Meer gelegenen Suigetsu-See. Hier konnte ein Bohrkern aus den Sedimenten gezogen werden, die mit einer jahreszeitlichen Auflösung bis über 50000 Jahre zurück reichen.

Diese neuen Daten haben sowohl für archäologische als auch paläoklimatische Forschungen eine große Bedeutung. „Mit solchen Informationen kann man nicht nur die regionalen Auswirkungen von Klimaveränderungen besser verstehen, sondern auch den auslösenden Mechanismen auf die Spur kommen“, erläutert Achim Brauer, einer der Mitinitiatoren des Projektes und am Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ verantwortlich für die Erstellung der Zeitskala in Kalenderjahren des Suigetsu-Sedimentprofils.
„Wir können damit paläoklimatische Schlüsselprofile aus unterschiedlichen Regionen, wie der Arktis, Ostasien und Europa genauer synchronisieren, um festzustellen, ob plötzliche Klimaänderungen weltweit zeitgleich auftraten, oder ob Änderungen in manchen Regionen früher erkennbar sind als in anderen. Außerdem können mit der neuen Kalibrierung auch die Zeitpunkte des Aussterbens der Neandertaler oder der Ausbreitung des modernen Menschen in Europa in Zukunft genauer bestimmt werden.“

Der Suigetsu-See eignet sich besonders für die Anwendung beider Datierungsmethoden, Messung von 14C und Zählung von Jahreslagen, weil an seinen Ufern auch in der letzten Eiszeit Laubbäume wuchsen, deren Blätter in großer Zahl in den Sedimenten konserviert wurden und sich ideal für 14C Datierungen eignen. Gleichzeitig ist dieser See einer der seltenen Fälle, in denen sich Jahresschichtungen im Sediment erhalten haben.

Aufgrund der langjährigen Erfahrung der Arbeitsgruppe von Achim Brauer mit der Erstellung von präzisen Kalenderzeitskalen aus Seeablagerungen wurden GFZ-Wissenschaftler mit dieser Aufgabe betraut. Mit speziellen mikroskopischen Methoden war es erstmals möglich, den Aufbau feinster und jahrtausendealter Schichten in den Suigetsu-Sedimenten im Detail zu entschlüsseln. So identifizierten die Wissenschaftler Frühjahrslagen, die durch die Schneeschmelze gebildet wurden, Sommerlagen aus organischem Material oder Algenresten, Herbstlagen aus einem speziellen Eisenkarbonat und Winterlagen aus feinem Ton. Die Kenntnis dieses saisonalen Rhythmus der Sedimentation war Grundlage der genauen Jahreslagenzeitskala. Die hohe Qualität der neuen Suigetsu-Chronologie für den Zeitraum von 12500 bis 52800 Jahre vor heute wird dadurch deutlich, dass sie als Grundlage der nächsten Ausgabe von IntCal ausgewählt wurde, einem internationalen Standard der Radiokohlenstoff-Kalibrierung.

Christopher Bronk Ramsey et al.,“A Complete Terrestrial Radiocarbon Record for 11.2 – 52.8 kyr BP,” Science, 338, (6105), 370-374, 10.1126/science.1226660

Abb. in druckfähiger Auflösung finden sich unter:

http://www.gfz-potsdam.de/portal/gfz/Public+Relations/M40-Bildarchiv/Bildergalerie+Klimaforschung/121019_SuigetsuBohrung

http://www.gfz-potsdam.de/portal/gfz/Public+Relations/M40-Bildarchiv/Bildergalerie+Klimaforschung/121019_SuigetsuSee

Diese Untersuchung wurde im Rahmen abgestimmter Programme der DFG und NERC gefördert