Wir können die Zeit zerhacken. Sogar auf Bruchteile einer Millisekunde. Eine Sanduhr erlaubt überdies einen Rückgriff auf die Vergangenheit. Allerdings nur bis zu ihrem Startzeitpunkt. Wie gut funktionieren „natürliche Sanduhren“, etwa radioaktive Isotope? Neben der subjektiven Alterseinschätzung von Experten, die Materialien, Form und Stil von Überbleibseln der Zeit heranziehen, bietet die Naturwissenschaft für eine Bestimmung vergangener Zeiträumen bisher Verfahren für kohlenstoffhaltige biologische Objekte an. Steine sperren sich einer Altersbestimmung. Datierungen stützen sich auf zwei Verfahren:

• Zählung von Jahrringen in Hölzern;
• Radioaktiver Zerfall eines Kohlenstoffisotops.

Aktuell wird dafür natürlich Künstliche Intelligenz ins Spiel gebracht. Laut einer KI-gestützten Handschriftenanalyse der Universität Groningen (Niederlande) in Kombination mit der Radiokarbondatierung sollen die in Qumran (Westjordanland) gefundenen Schriftrollen antiker jüdischer Texte älter als bisher angenommen sein. Steht jetzt einer wahren Chronologie unserer Geschichte nichts mehr im Weg?

“Unbestechlicher” Kohlenstoffzerfall?

Die Radiokarbondatierung beruht auf dem radioaktiven Zerfall des Kohlenstoffisotops 14C, das in äußert geringer Konzentration – ein radioaktives Isotop auf 1 Billion Atome von 12C – vorkommt. Solange eine Pflanze lebt, nimmt sie durch Photosynthese das in der Erdatmosphäre enthaltene radioaktive Isotop 14C auf. Mit dem Tod endet diese 14C-Speicherung. Aus der Konzentration des Isotops kann anhand der konstanten Halbwertszeit von etwa 5.730 Jahren der ungefähre Todeszeitpunkt des Lebewesens berechnet werden. Nach spätestens zehn Halbwertszeiten – etwa 55.000 Jahren – unterschreitet der radioaktive Kohlenstoff allerdings die Nachweisgrenze; die 14C-„Sanduhr” ist dann abgelaufen.

Voraussetzung ist allerdings, dass das Verhältnis von 14C zu 12C im gesamten Datierungszeitraum konstant ist, sonst sind Über- oder Unterdatierungen zwangsläufig. Tatsächlich schwankt aber das Verhältnis von 14C zu 12C in der Atmosphäre im Lauf der Jahrtausende durch kosmische Strahlungseffekte und Vulkanausbrüche beträchtlich. Hierdurch soll das sogenannte Hallstatt-Desaster bedingt sein: Bodenfunde, denen man einen Zeitraum von etwa 2.500 Jahre vor unserer Zeitrechnung (v.u.Z.) bis etwa 400 Jahre v.u.Z. zuordnete, datierten mit der Radiokarbonmethode allesamt in der Hallstatt-Zeit, also 800 bis 400 Jahre v.u.Z. datierten! Damit ist klar: Der messbare 14C-Anteil ist keine zuverlässige Uhr, die uns mitteilt, wann sie aufgezogen wurde.

Studienobjekte erscheinen älter

Eine Eichung durch andere Vergleichsdaten ist folglich unabdingbar. Hierzu werden kohlenstoffhaltige Strukturen herangezogen, die der atmosphärischen Luft wenig oder gar nicht ausgesetzt sind und deren Alter über andere Methoden bestimmt werden kann: Tropfsteine und Mineralablagerungen in Höhlen, Korallen aus dem Meer, Ablagerungen in Seen oder Ozeanen und vorrangig Jahresringe von Bäumen. Allerdings sind diese Kriterien ebenso keine unbestechlichen Zeitspeicher. Damit nicht genug. Verbrennungsprozesse von Öl, Gas und Kohle haben in den letzten Jahrhunderten zunehmend den 14C-Anteil in der Atmosphäre reduziert, da diese Stoffe so alt sind, dass sie keine 14C-Isotope mehr enthalten. Durch diesen künstlichen Verdünnungseffekt erscheinen bei der Messung Studienobjekte älter, als sie tatsächlich sind. Für die nähere Vergangenheit erfordert die Radiokarbondatierung die Bestimmung eines weiteren Isotops des Kohlenstoffs, 13C, das bei der Vergasung unverändert bleibt. Das gehört aber gar nicht zum Standard.

Weiterhin wird der 14C-Anteil durch die Nahrungsaufnahme beeinflusst, sofern die untersuchten Lebewesen Nahrung ohne Luftkontakt – zum Beispiel aus dem  Wasser – aufgenommen haben. Menschen und Tiere, die Fische oder Algen konsumieren, senken damit ihren 14C-Gehalt; die Messwerte täuschen dann einen längeren Zerfall und damit ein höheres Alter vor. Wegen der variablen Ernährung vergrößern sich die Schwankungsbreiten von mindestens 300 Jahren durchaus um weitere 200 Jahre. Korrigieren könnte man dies nur, wenn man die jeweilige Nahrungsaufnahme kennt.

Erschreckende Fehlgriffe bei historischen Objekte

Noch gar nicht berücksichtigt sind dabei weitere methodische Probleme: So beträgt die Halbwertszeit von 14C eigentlich nur 5.715 Jahre, ohne dass dies bis heute Berücksichtigung findet. Außerdem verfälschen alle erdenklichen Verunreinigungen den Messwert. Daher muss die zu untersuchende Probe vor der Bestimmung der 14C-Konzentration einen aufwendigen chemischen Prozess durchlaufen, bei dem durch Säuren, Basen und Benzol alle Substanzen ohne Kohlenstoff entfernt werden müssen. Erst dann kann der verbliebene Kohlenstoff zu Kohlendioxid oxidiert und die 14C-Konzentration bestimmt werden.Durch Verbesserungen in der Probenreinigung und Kalibrierung gelten die heute mit Atommassenspektrometern ermittelten Konzentrationen als so viel präziser, dass die in den letzten Jahrzehnten erstellten Datierungen eigentlich verworfen werden müssten. Allerdings können diese in Museen verwahrten und präpararierten Objekte jetzt nicht noch einmal vermessen werden. Die fehlerhaften Datierungen vieler Schlüsselobjekte bleiben damit bestehen und verfälschen die tatsächliche Chronologie.

Die Praxis der Radiokarbondatierung hat jedenfalls immer wieder erschreckende Fehlgriffe für Objekte der letzten 1.000 Jahre gezeigt: So wurde eine englische Burg, deren Alter bekannt ist, um 6.500 Jahre (!) zu alt datiert. Einer frisch geschossenen Robbe bescheinigte man ein Alter von 1.300 Jahren. Der Datierungsfehler im Altersbereich bis 2.000 Jahre muss in gleicher Größenordnung veranschlagt werden. Dies zeigt, dass die Radiokarbondatierung ihr wissenschaftliches Ziel verfeht und nicht in der Lage ist, historische Zeitpläne zu kippen.

Hölzerne Gewissheiten?

Langlebige biologische Strukturen wie Bäume wurden schon frühzeitig als „Sondierstangen“ für die abgelaufene Zeit erkannt. Vermutlich galten Bäume in allen vorschriftlichen Kulturen als Zeugen vergangener Ereignisse. Baumscheiben spiegeln den vegetativen Jahreszyklus im Dickenwachstum der Jahrringe wider. So exakt ist eine Holzdatierung anhand von Jahrringen allerdings nicht. Die Lebensspanne der ältesten Bäume beträgt bis etwa 1.000 Jahre. Eine weiter zurückreichende Datierung ist nur möglich, wenn man Jahrringe verschieden alter Bäume in Übereinstimmung bringen kann, um dann tiefer in die Vergangenheit vorzudringen. Dieses sogenannte Cross-Checking erfordert die Deckung von wenigstens 20 Jahrringen. Dabei muss das Vorgehen nicht auf Bäume der gleichen Art, sondern auch auf einem eng umrissenen Standort begrenzt werden. Sobald sich die Wachstumsbedingungen (Sonneneinstrahlung, Wasser- und Nährstoffversorgung, Schadstoffe, Schadinsekten) unterscheiden, lassen sich Wachstumsringe für die gleichen Jahre nicht mehr oder nur fehlerhaft überlappen. Ohne die Identifizierung gleicher Jahresringe ist nicht einmal klar, welche von zwei Holzproben älter ist!

Eine Holzdatierung kann lediglich für eng umschriebene Regionen vorgenommen werden, sofern ein Jahrringkalender angelegt wurde. Diese liegen derzeit aber nur für drei Regionen weltweit vor. Allerdings gilt die Datierung ausschließlich für Holzfunde, die der Baumart des Kalenders entsprechen und in der Nähe gewachsen sind. Doch damit enden die Schwierigkeiten einer verlässlichen Holzdatierung noch nicht. Bauhölzer bestehen meist aus unberindeten Baumstämmen, denen viele Jahrringe der Außenschichten fehlen. Zwischen dem inneren Kern- und dem äußeren Splintholz gibt es erhebliche Datierungsunterschiede. Je mehr Jahrringe fehlen, desto „älter“ erscheint eine Probe. Dies wird durch Verwitterungs- und Bearbeitungsprozesse, die die Abgrenzung der Jahrringe beeinträchtigen, noch verschärft. Diese Limitierungen gelten auch für eine KI-Unterstützung. Hilfe kann allenfalls ein stark erhöhter 14C-Gehalt während eines sogenannten Miyake-Ereignisses bieten. Für die letzten 5.000 Jahre fehlt jedoch ein passendes Ereignis.

Lediglich Indizien statt Beweise

Seit kurzem ist bekannt, dass ein starker Zustrom kosmischer Strahlung, der den 14C-Anteil in der Atmosphäre erhöht, vermutlich infolge von Sonneneruptionen pulsartig zu umschriebenen Zeiträumen auftritt. In den zugehörigen Jahresringen weisen dann Bäume eine entsprechend erhöhte 14C-Konzentration auf. Jahrringkalender können auf Basis dieser sogenannten Miyake-Ereignisse als zeitliche Ankerpunkte dienen. Bis zum Jahr 12.350 v.u.Z. sind ein Dutzend dieser Ereignisse nachgewiesen. Das jüngste Ereignis wurde 2022 auf das Jahr 5.250 v.u.Z. datiert. Damit ist nur eine Zuordnung prähistorischer Holzfunde möglich.

Was bedeutet all dies nun für unseren Kalender? Die naturwissenschaftlichen Datierungsverfahren liefern auch in Kombination lediglich Indizien. Die Hardware von Schriftstücken ist nicht exakter datierbar als mit anderweitigen Materialanalysen und Wissen über deren Verwendung. Die zahlreichen Fälschungen in den vergangenen Jahrhunderten lassen sich damit nur manchmal entlarven. Für gefälschte Dokumente hilft dies nicht weiter. Texte, die angeblich älter als 1.000 Jahre sind, sind ohnehin meist nur als Abschriften überliefert. Stein- und Tonfragmente oder Münzen lassen sich materialtechnisch nicht objektiv datieren. Hier verbleiben subjektive Alterseinschätzungen anhand von Materialverwendung, Stil und eingekerbten Botschaften, die allerdings ebenfalls täuschend echt nachempfunden werden können. Inschriften haben nicht den Aussagewert, der ihnen vielfach zugebilligt wird. Niemand kann objektiv ermitteln, wann diese eingemeißelt wurden.

Unsere Zeitrechnung ist eher schlecht als recht

Und was ist, wenn Fundstücke und organisches Material überhaupt fehlen – wie zum Beispiel bei Ausgrabungen in Wien, wo man zugibt, dass eine Schicht mit mutmaßlich römerzeitlichen Funden direkt in Fundstücke übergeht, die dem Hochmittelalter zuzuordnen sind? Hat es dann die dazwischenliegenden 7 Jahrhunderte nicht gegeben, oder hat da niemand gelebt?

Als Fazit bleibt die Feststellung, dass Radiokarbondatierungen ein Goldstandard fehlt. Der ermittelte Wert der „Radiokarbonjahre“ wird immer mit unserer Jahrzählung in Beziehung gesetzt, die erst auf Basis biblischer Schriften in der Renaissance mehr schlecht als recht zusammengezimmert wurde. Damit wird die scheinbar so exakte Naturwissenschaft auf die biblisch basierte Chronologie mit dem fiktiven Fixpunkt der Geburt eines Heilands als Basis unserer Zeitrechnung zurückgeführt. Allerdings hat der Kohlenstoffzerfall Zweifel an den Atombombenabwürfen in Hiroshima und Nagasaki aufgeworfen: die 14C-Konzentration in der Atmosphäre überschritt erst 1955 den natürlichen Level und nicht bereits 1945. Die Stunde Null der Radiokarbonuhr liegt nach 1950.