Die Radiokarbondatierung und die Baumringchronologie

DAS Thema des 12. Nobel-Symposiums war „Radiokarbon­schwankungen und absolute Chronologie“. Das Thema deutet an, daß man die Altersbestimmung nach der Radiokohlenstoff­methode nicht mehr als absolut richtig betrachtet. Auf dem Symposium legte man Nachdruck auf die Abweichungen bei den Radiokarbonaltern und auf die Bemühungen — die allerdings nur zum Teil erfolgreich waren —, sie zu erklären. Als absolut zuverlässige Chronologie ging daraus die Methode hervor, die sich auf die Zählung der Jahresringe stützt.

Ist das eine schlechte Botschaft? Bei der Radiokarbon­datierungs­methode handelt es sich um ein spezialisiertes Gebiet für wenige besonders ausgebildete Experten, und die Theorie ist immer wieder berichtigt und geändert worden, so daß andere Wissenschaftler sie nur noch mit Mühe verstehen. Dagegen weiß jedermann — oder etwa nicht? —, daß bei einem wachsenden Baum sich jedes Jahr ein sogenannter Jahresring bildet. Und wenn man einen Baum fällt, kann man sein Alter ermitteln, indem man die Jahresringe zählt. Könnte es etwas Einfacheres geben als das? Zweifellos werden viele Personen erleichtert aufatmen, wenn sie erfahren, daß die Radiokarbonuhr, die immer etwas nach wissenschaftlicher Zauberei gerochen hat, jetzt durch etwas so leicht Verständliches wie das Zählen der Jahresringe reguliert wird.

Dem Bericht, der über das Symposium veröffentlicht wurde, war auch eine Eichkurve beigefügt (sie wurde auch in der Fachschrift Scientific American, Ausgabe vom Oktober 1971, veröffentlicht). Sie zeigt für jedes Jahr bis etwa zum Jahr 5200 v. u. Z., wie viele Jahre zum Radiokarbonalter hinzugezählt oder davon abgezählt werden müssen, um es mit dem Jahresringalter in Übereinstimmung zu bringen.

Wenn man dieses Diagramm nur flüchtig betrachtet, könnte man annehmen, es handle sich um Börsenkurse. Die Unregelmäßigkeit, die kurzen Windungen und der unberechenbare Verlauf der Kurve verstärken noch diesen Eindruck. Die Radiokarbonlaboratorien, die diese Eichkurve benutzen, betrachten die Baumringchronologie, auch Dendrochronologie genannt, als absolut zuverlässig.

Personen, die die Radiokarbonalter für richtig betrachtet haben, müssen sich jetzt fragen, ob ihr Vertrauen durch diese neue Verbindung zur Baumringchronologie gestärkt oder geschwächt wird. Die Antwort hängt natürlich davon ab, wie zuverlässig die Baumringchronologie ist. Ist sie ein sicherer Anker für die Radiokarbonalter, so daß sie diese davor bewahrt, in unbekannte Zeiträume der Vorzeit abgetrieben zu werden?

Die Grannenkiefer-Chronologie

Es gibt nicht viele Bäume, die Tausende Jahre alt werden. Die majestätischen Riesenmammutbäume, die an den Berghängen Kaliforniens wachsen, sind besonders berühmt dafür, sehr alt zu werden. In den letzten Jahren hat es sich indessen gezeigt, daß die Grannenkiefer, ein anspruchsloser, knorriger Baum, der hoch oben in den Bergen des Südwestens der Vereinigten Staaten gedeiht, noch viel älter wird. In Nevada soll es eine 4 900 Jahre alte Grannenkiefer geben.

Im Jahre 1953 wies Edmund Schulman von der Universität Arizona darauf hin, daß dieser Baum, der so alt wird, nützlich sein könnte. Er stieß in den Weißen Bergen in Ostkalifornien auf einige sehr alte Bäume, lebende und abgestorbene. Den lebenden entnahm er Bohrspäne, und von den abgestorbenen nahm er Reste mit. Diese untersuchte er im Laboratorium und benutzte sie, um eine Baumringchronologie aufzubauen. Nach seinem Tod im Jahre 1958 führte im gleichen Laboratorium Professor C. W. Ferguson sein Werk fort. Ferguson berichtete auf dem Nobel-Symposium über den Stand der Forschungen. Er behauptete, eine Baumringchronologie für die Grannenkiefer bis zum Jahre 5522 v. u. Z. aufgestellt zu haben. Das ist ein Zeitraum von fast 7 500 Jahren — wahrlich eine eindrucksvolle Leistung. Gibt es begründete Zweifel daran, daß diese Chronologie stimmt?

Einige Forscher zweifelten sie an

Es mag erwähnenswert sein, daß Professor P. E. Damon von der Geologischen Abteilung der gleichen Universität, an der Ferguson arbeitet, sagte: „Einige Forscher mögen die Zuverlässigkeit der Baumringdatierung anzweifeln.“⁸a Deshalb wollen wir uns einmal mit der Methode, die benutzt wird, um eine Baumringchronologie aufzustellen, näher befassen, um zu ermitteln, warum sie angefochten werden könnte.

Als erstes sollte uns die grundlegende Annahme interessieren, auf die sich die Baumringchronologie stützt — daß ein Ring einem Jahr entspricht. Vielleicht bist du überrascht, wenn du jetzt erfährst, daß das nicht immer stimmt. Ferguson sagte darüber: „Es kommt vor, daß bei einem bestimmten Radius, der viele Jahrhunderte einschließt, fünf Prozent oder mehr der Jahresringe fehlen. Wo diese Ringe fehlen, stellt man fest, indem man das Jahresringmuster der Probe mit dem Jahresringmuster anderer Bäume vergleicht, bei denen der ,fehlende‘ Ring vorhanden ist.“⁹ Da man also diese „fehlenden Ringe“ der Chronologie hinzufügt, ist das Alter höher, als die Zählung der Ringe ergeben würde, und zwar für jedes Jahrhundert fünf oder mehr Jahre.

Noch interessanter ist Fergusons Kommentar über die Möglichkeit, daß ein Baum in einem Jahr zwei oder drei Ringe bildet: „Bei gewissen Nadelbaumarten, insbesondere bei solchen, die in tieferen Lagen oder in südlichen Gegenden wachsen, mag in einer Vegetationsperiode zweimal oder noch häufiger ein Dickenwachstum der Stämme erfolgen, und dieser Holzzuwachs mag jeweils einem Jahresring sehr ähnlich sehen. Bei der Grannenkiefer sind solche mehrfachen Wachstumsringe jedoch äußerst selten, besonders selten sind sie in den Höhenlagen und Breitengraden, in denen wir sie erforschen.“⁹

Unter den gegenwärtigen klimatischen Bedingungen sind mehrfache Ringe also selten. Für einen Anhänger des Aktualismus ist eine solche Erklärung beruhigend. Aber dieser Standpunkt läßt die vielen Beweise unbeachtet, daß das Klima vor der Sintflut im Jahre 2370 v. u. Z. viel gemäßigter war als heute. Auch mag das Gebiet, in dem heute die Grannenkiefern wachsen, damals viel tiefer gelegen haben. Diese beiden Veränderungen können, wie die Meinung des angeführten Wissenschaftlers zeigt, bei den Bäumen, die damals lebten, mehrfache Ringe zur Folge gehabt haben. Das träfe nicht nur für die Zeit vor der Sintflut zu, sondern auch noch für einige Zeit danach, während die Erdkruste sich den neuen Druckverhältnissen anpaßte. Wer weiß, wie oft sich unter diesen Verhältnissen mehrfache Ringe bildeten oder wie viele zusätzliche Jahrhunderte deswegen in der Chronologie eingeschlossen sind?

Die Muster zusammenfügen

Ferner gilt es zu beachten, daß es keinen Baum gibt, der 7 500 Ringe aufweist. Es wird zwar berichtet, daß heute noch Bäume stehen, die mehr als 3 000 oder sogar 4 000 Jahre alt sind. Doch der älteste Baum, der in der Chronologie eingeschlossen ist, soll erst aus dem Jahre 800 u. Z. stammen. Man hat indessen einen abgestorbenen Baum gefunden, der rund 2 200 Ringe aufweist, und man stellte Ähnlichkeiten in dem Jahresringmuster, den breiten und schmalen Ringen, in den äußeren Schichten des abgestorbenen Baumes und den inneren Schichten des lebenden Baumes fest. Man betrachtete das als Beweis dafür, daß sich die Alter von 800 bis 1285 u. Z. überschneiden würden. Daher erklärte man, der ältere Baum stamme aus dem Jahre 957 v. u. Z. Diesen Vorgang wiederholte man mit siebzehn weiteren Resten abgestorbener Bäume, die 439 bis 3 250 Ringe aufwiesen, um die Baumringchronologie bis auf insgesamt 7 484 Jahre nach rückwärts zu erweitern.

Du magst nun fragen: Wie zuverlässig ist die Übereinstimmung der sich überschneidenden Muster? Ferguson versichert uns, daß es nur eine Möglichkeit gebe, jeden der siebzehn Reste einzufügen; er sagte: „Die Hauptchronologie für alle in Frage kommenden Proben ist in ihrem Jahresringmuster einzigartig; nirgendswo in der Vergangenheit finden wir über eine lange Zeit breite und schmale Ringe gleichmäßig abgewechselt, weil von einem Jahr zum anderen die Wetterverhältnisse nie genau gleich sind.“⁹ Manch einer mag bereit sein, diese Meinung für bare Münze zu nehmen; andere Forscher mögen sie dagegen, wie Damon sagt, anzweifeln.

Eine weitere Frage: Wenn man die Probe eines abgestorbenen Baumes an mehr als einer Stelle einfügen kann, welche Überlegungen sind dann maßgebend für die Auswahl der „richtigen“ Stelle? Folgende Äußerung Fergusons mag uns einen Anhaltspunkt geben: „Gelegentlich wird eine Probe, deren Alter noch nicht bestimmt ist, der Radiokarbonanalyse unterzogen. Das so erlangte Alter deutet auf das ungefähre Alter der Probe hin, das gibt einen Anhaltspunkt dafür, welcher Teil der Hauptchronologie abgesucht werden muß, und so kann man das Baumringalter leichter erkennen.“¹⁰ Ferner sagte er: „Die Radiokarbonanalyse einer einzigen kleinen Holzprobe, die 400 Jahre vorzügliche Ringmuster aufweist, läßt erkennen, daß die Probe rund 9 000 Jahre alt ist. Das berechtigt zu der Hoffnung, daß die Baumringchronologie nach rückwärts erweitert werden kann.“¹¹

Das zeigt, daß die Karbon-14-Datierung manchmal als Hilfe benutzt wird, um die Einzelteile des Baumring-Puzzles zusammenzufügen. Geben diese Zugeständnisse Anlaß zu dem Verdacht, daß die Baumringchronologie vielleicht gar nicht so gut verankert ist, wie es scheint, und daß ihre Befürworter bei der Radiokarbonmethode Halt suchen? Dieser Verdacht ist nicht unbegründet, denn Professor Damon sagt, nachdem er uns versichert hat, daß er persönlich Vertrauen zur Baumringdatierung habe: „Es ist dennoch beruhigend, eine objektive Vergleichsmöglichkeit zu haben, zum Beispiel mit einer anderen Methode zur Altersbestimmung. Diese Möglichkeit bietet die Altersbestimmung nach der Karbon-14-Methode von Proben bekannten Alters.“⁸

Wenn Baumringalter durch einen Vergleich mit Radiokarbondaten gestützt werden müssen, die ihrerseits durch bekannte Alter im Bereich von 4 000 Jahren gestützt worden sind, was ist dann über die Stütze von Altersangaben zu sagen, die 4 000 oder 5 000 Jahre vor diesem Zeitraum liegen?

Probleme in Verbindung mit der Altersbestimmung von Holz

Dieses Bemühen, die eine Methode der Altersbestimmung mit der anderen zu stützen, ist noch mit einem anderen Problem belastet, das unter den Experten eine nicht geringe Diskussion auslöste. Selbst bei der Radiokarbonanalyse solcher Proben der Grannenkiefer, die jetzt als Grundlage für alle anderen Radiokarbonalter gelten, muß die Möglichkeit der Probenveränderung berücksichtigt werden. Es ist bekannt, daß anorganische Stoffe wie Kalk von Schalentieren und kohlensaures Salz in Knochen sehr leicht einem Austausch mit gelösten Karbonaten, älteren oder jüngeren, unterliegen. Aus diesem Grund sind sie für die Altersbestimmung beinahe nutzlos. Bei organischen Stoffen, wie Zellulose, hält man einen Austausch für unwahrscheinlich. Der Baumsaft kann aus dem Holz herausgewaschen werden, hat er aber Jahrhunderte oder Jahrtausende lang im Holz des Baumes zirkuliert, was gibt uns dann die Garantie, daß er den zerfallenden Kohlenstoff 14 nicht teilweise ersetzt hat?

Harz ist im Gegensatz zum Saft schwierig zu entfernen. Ferguson hat vom Holz der Grannenkiefer gesagt, es sei „stark harzhaltig“.¹² Die Experten stimmen darin überein, daß Harz aus dem jüngeren Holz in das ältere Holz hineinsickert, wo es dann Fehler verursachen kann. „Es ist anzunehmen, daß das Harz nach innen sickert.“¹³ Ferner: „Dieses Harzproblem ist wichtig, besonders je größer die Korrektur mit dem weiteren Vordringen in das Innere des Baumes wird.“¹³ Bei einem Versuch war das Harz offenbar 400 Jahre jünger als das Holz.

Die Experten waren sich über die Wirkung ihrer chemischen Behandlungen nicht einig. Einer sagte, wenn man das Holz in Säure und dann in Alkali koche, werde „alles Harz daraus entfernt“.¹⁴ Ein anderer sagte: „Nach meiner Auffassung ist es unmöglich, das Harz in der Grannenkiefer völlig zu entfernen, indem man es mit anorganischen Chemikalien behandelt.“¹⁴ Aber auch wenn organische chemische Lösungsmittel verwendet werden, sind sie nicht sicher, ob nachher das Lösungsmittel vollständig entfernt ist, denn nur eine geringe Menge Kohlenstoff davon könnte eine alte Holzprobe verjüngen. Natürlich arbeiten sie gewissenhaft, um alle diese Fehlerquellen auszuschließen, aber sind sie darin durchweg erfolgreich? Können wir ganz sicher sein?

Die Warvenzählung

Auf der Tagung wurde auch eine andere Methode für die Altersbestimmung behandelt, eine Methode, die auf der Zählung von Warven beruht und eine gewisse Ähnlichkeit mit der Methode des Auszählens von Jahresringen hat. Warven sind regelmäßig wechselnde geschichtete Sedimente (Sand, Ton), die sich jährlich aus Gletscherabschmelzungen gebildet haben sollen. Mit Hilfe dieser Bändertonablagerungen soll es möglich sein, eine Chronologie aufzustellen; in Schweden hat man eine solche Zeitskala bis auf 12 000 Jahre zurück berechnet. Der Vorschlag wurde gemacht, daß auch diese als absolute Chronologie benutzt werde, um die Radiokarbonalter damit zu stützen. Ist diese Stütze jedoch unerschütterlich?

Die skandinavische Warvenchronologie ist aus verschiedenen Teilen zusammengefügt, die man an verschiedenen über ganz Schweden verstreuten Stellen beobachtet hat. Diese Chronologie erscheint noch weniger nützlich als die Baumringchronologie, und zwar aus mehreren Gründen.

Vor allem besteht keine Verbindung zu der heutigen Zeit, die dem Rindenring entspräche. Die Schätzungen darüber, wann die letzte Warve abgelagert wurde, gehen weit auseinander. Zu der Unsicherheit trägt auch das Problem bei, eine jahreszeitliche Ablagerung zu erkennen. Ein Geologe datierte den Beginn der Bändertonablagerungen in Schonen auf das Jahr 12950 v. u. Z., ein anderer nur auf 10550 v. u. Z. Dr. E. Fromm vom schwedischen Amt für geologische Aufnahmen sagte: „In diesen Fällen beschränkte die geologische Festsetzung nicht von vornherein den möglichen Bereich der Datierungen, und die ,Fernverbindungen‘ haben offenbar recht unzuverlässige Ergebnisse ergeben. Außerdem ist es zweifelhaft, ob es sich in diesen Gebieten von Schonen bei allen Bändertonablagerungen in kleinen Schmelzwasserseen tatsächlich bei jeder Bänderung jeweils um eine Jahresschicht handelt.“¹⁵

Man beachte das Zugeständnis, daß die Warven nicht immer einer Jahresschicht entsprechen. In Wirklichkeit stellen sie wechselnde Bedingungen dar, einmal schnelles Fließen und dann langsames Fließen, und dieser Wechsel mag in einem Jahr unter gewissen Wetterverhältnissen mehrmals vor sich gehen. „Dr. Hörnsten von dem schwedischen Amt für geologische Aufnahmen wies darauf hin, daß jede Warve ganz sorgfältig untersucht werden müsse, um zu vermeiden, daß eine Warve, die eine Jahresschicht darstelle, als zwei Jahre gezählt werde. Eine Warve, die im Laufe eines Jahres abgelagert wurde, mag zufolge von Schwankungen im Abfluß von Schmelzwasser ein bis zwei Pseudo-Winter-Schwankungen aufweisen (vergleiche doppelte Jahresringe).“¹⁶ Professor R. F. Flint, ein bekannter Geologe der Yale-Universität, bat um eine deutliche Definition des Kriteriums für eine Warve, doch aus dem Bericht über das Symposium geht nicht hervor, daß eine solche Definition gegeben wurde.¹⁷

Das wären also die „absoluten Chronologien“, die auf dem Nobel-Symposium angeboten wurden. Aus den Artikeln, die in populärwissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht worden sind, kann man leicht den Eindruck gewinnen, die Altersbestimmung nach der Radiokarbonmethode sei besser fundiert denn je. Liest man aber das, was hinter den Kulissen auf der Konferenz in Uppsala besprochen wurde, sorgfältig durch, zeigt es sich, daß die Ungewißheit größer geworden ist. Die Radiokarbonmethode bildet keine zuverlässige Grundlage mehr für die Annahme ihrer Altersbestimmungen. Die Ergebnisse zwanzigjähriger Forschung haben die meisten ihrer Annahmen, die ihr zugrunde liegen, stark geschwächt.

Jetzt stützt man sich auf die Arbeit einer einzigen Gruppe von Forschern, die sich mit einer neuen Methode befassen — der Baumringdatierung. Welche zusätzlichen Schwächen wird diese Methode aufweisen, wenn sie in den verschiedenen Laboratorien zwanzig Jahre lang intensiv studiert worden ist? Würdest du dich eher auf die Baumringchronologie, wie sie heute besteht, stützen als auf die Bibel, wenn du in naher Zukunft Wichtiges entscheiden mußt?

[Fußnote]