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Neue Methode erlaubt Blick ins Innere archäologischer Funde

Nachbau einer Brosche für das Ancient Charm-Projekt © AG Kirfel, Uni Bonn

Forscher füllen kleine Metallwürfel mit Dachsknochen und „fälschen“ jahrhundertealte Schmuckstücke – alles für die Wissenschaft: Sie wollen eine Methode entwickeln, mit der sie in das Innere wertvoller archäologischer Funde und historischer Kunstobjekte blicken können, ohne sie dabei zu zerstören.

Die Fälschung ist haarklein dokumentiert, angefangen von den ersten Skizzen bis hin zur fertigen reich verzierten Brosche. Die „Fälscher“ selbst sind spürbar stolz auf ihr Werk. „Sieht doch ganz naturgetreu aus, nicht wahr? Auch wenn wir statt einer echten Perle eine synthetische aus dem Baumarkt genommen haben“, erklären der Kristallograph Professor Armin Kirfel und der Leiter der Feinmechanikwerkstatt Herbert Phiesel von der Universität Bonn.

Phiesels und Kirfels Mitarbeiter im Mineralogisch-Petrologischen Institut haben die Replik aus Gold, Silber, Kupfer, Eisen und einem Almandinkristall angefertigt. Das unermesslich wertvolle Vorbild lagert im Ungarischen Nationalmuseum in Budapest. Vor mehr als vierzehnhundert Jahren mag die Brosche die Brust eines Merowinger-Fürsten geziert haben. Noch immer rätseln die Forscher, wie das Schmuckstück genau hergestellt wurde.

Projekt „ANCIENT CHARM“

Wissenschaftler aus fünf europäischen Ländern versuchen momentan, diese Frage zu beantworten. In Deutschland sind die Universitäten Köln und Bonn in das Projekt namens „ANCIENT CHARM“ eingebunden. Darin geht es aber um mehr: Die Projektpartner wollen eine neue Methode entwickeln, um in das Innere von wertvollen archäologischen Funden oder kunsthistorischen Objekten zu schauen, ohne sie nur im geringsten zu beschädigen. Die EU fördert die Kooperation mit nahezu zwei Millionen Euro; koordiniert wird sie von der Universität Mailand.

Werkstattleiter Herbert Phiesel (links) und Professor Armin Kirfel befüllen eine "Black Box". © AG Kirfel, Uni Bonn

„Wir wollen die Stücke mit verschiedenen Verfahren durchleuchten und so im Computer ein dreidimensionales Abbild konstruieren, aus dem das Innere der Funde, also ihre Materialzusammensetzung, en Detail ersichtlich wird“, erläutert Kirfel. So wurden zum Beispiel Schmuckstücke wie Perlen früher mit einer Lehmschicht versehen, damit sie unansehnlicher aussahen und nicht geraubt wurden. Waffen waren mit Gold oder Silber verziert, doch woraus bestand ihr Kern, und wie waren sie zusammengefügt? Wie verschloss man Löcher in Bronzegefäßen, und was nahm man als Flickmaterial?

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Schon heute beschießen Archäologen ihre Funde mit Strahlen, um ihren Geheimnissen auf die Schliche zu kommen. „ANCIENT CHARM“ will nun mehrere Verfahren kombinieren und so die Nachteile der Einzelmethoden überwinden: Mit hochenergetischer Röntgenstrahlung ist es zwar wie mit Neutronen möglich, auch dickere Materialschichten zu durchleuchten. „Man erhält dabei aber lediglich Kontraste, die anzeigen, dass dort das Material wechselt“, sagt Kirfel. „Um welchen Werkstoff es sich handelt, ist allein mit diesen Methoden nicht ersichtlich.“

Atome als Beugungshelfer

Dazu braucht es zusätzliche Wege: Wenn die Forscher archäologische Funde beispielsweise mit Neutronen bombardieren, können sie die Atomkerne in dem untersuchten Gegenstand anregen. „Das Fundstück emittiert dann Gamma-Strahlung, aus der man auf die chemischen Elemente schließen kann, die an dieser Stelle vorliegen“, erläutert der Bonner Kristallograph. Aus der Art und Weise, wie die Neutronen an den Atomen im Material gebeugt werden, kann man zudem Informationen über dessen Zusammensetzung und mikroskopischen Aufbau erhalten.

Das hört sich martialischer an als es ist. „Das Objekt wird dabei nicht geschädigt“, beteuert Professor Kirfel. Dennoch gehen die Wissenschaftler kein Risiko ein: Bevor sie ihre tomographischen und spektroskopischen Methoden auf unersetzliche Originale loslassen, erproben sie sie zunächst an Kopien. Das ist auch der Grund, warum Kirfel und seine Mitarbeiter sich als „Fälscher“ betätigen.

Metallwürfel mit rätselhaftem Inhalt

Die Bonner Mineralogen stellen ihre Mitstreiter auch auf eine andere Weise auf die Probe: Sie bauen (ebenso wie Kollegen in Ungarn) so genannte „Black Boxes“ – das sind Metallwürfel von fünf Zentimetern Kantenlänge, die sie mit verschiedenen Materialien in unterschiedlichen Anordnungen füllen. Ihre Projektpartner sollen nun herausfinden, wie diese „Innereien“ beschaffen sind – allein durch Anwendung der verschiedenen zerstörungsfreien Durchleuchtungsmethoden.

Dabei gehen Kirfel und seine Mitarbeiter mit einiger Phantasie ans Werk: So enthält einer der Würfel den Oberschenkelknochen eines Dachses, mit Leder umwickelt und von einer Hülle aus Holz umgeben. Über eine besondere schwierige Nuss, die sie ihren Projektpartnern zu knacken geben, will Kirfel noch keine Details preisgeben – schließlich sind die Untersuchungen der insgesamt 10 Bonner Boxen noch nicht abgeschlossen. „Nur soviel: Wir haben ganz unterschiedliche Objekte in ein Füllmaterial eingebettet, das Wasserstoff enthält“, verrät Kirfel. „Wasserstoff erschwert die Neutronendurchleuchtung und verursacht eine starke Untergrundstreuung – das ist eine besondere Herausforderung.“

(idw – Universität Bonn, 18.09.2007 – DLO)

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