Wie wissen wir, dass Ötzi 5300 Jahre alt ist?

Dokumenten verdanken wir ein historisches Gedächtnis, welches ein paar Jahrhunderte in die Vergangenheit reicht. Bei weiter zurückliegenden Zeiten fehlt uns aber oft jeder Hinweis. Deshalb ist die Altersbestimmung von Relikten wie Skeletten und Pflanzenresten zentral. Wenn ein Untersuchungsobjekt organischen Ursprungs ist, genauer: wenn zu Lebzeiten Kohlenstoff im Körper eingebaut wurde, dann können wir die Altersbestimmung auf etwa 60 000 Jahre in die Vergangenheit ausdehnen. Diese sogenannte C14-Methode wurde Ende der 1940er-Jahre von Willard Libby entwickelt. Er erhielt 1960 hierfür den Chemienobelpreis.

Wenn man sich vergegenwärtigt, was alles zusammenkommen musste, damit die Methode funktioniert, wird einem schwindlig: C steht für das chemische Element Kohlenstoff, welches in allen Pflanzen und Tieren vorkommt. Die Massenzahl (Anzahl Protonen und Neutronen im Atomkern) ist bei C normalerweise 12 (6 Protonen und 6 Neutronen). Es gibt aber auch das radioaktive C14. Dieses hat 8 statt nur 6 Neutronen und ist instabil. Pflanzen und Tiere nehmen C12 und C14 genau gleich auf und verarbeiten es auch genau gleich. Stirbt ein Tier, zerfällt das radioaktive C14 im Körper; nach 5730 Jahren ist nur noch die Hälfte der ursprünglichen Menge vorhanden. Derweil wird C14 in der Atmosphäre laufend wieder gebildet, so dass der Anteil etwa gleich bleibt. Findet man ein Skelett, kann man den C14-Anteil messen: Ist nur noch die Hälfte der normalen Menge vorhanden, ist das Skelett 5730 Jahre alt, wenn nur noch ein Viertel übrig ist, dann ist es 2mal 5730 Jahre, also 11 460 Jahre alt. Die Mathematik liefert mit e^–λt die Formel für den Anteil C14 in Abhängigkeit der Zeit (t), wobei e die Euler’sche Zahl und λ die Zerfallsrate ist. Aufgrund dieser Methode wissen wir beispielsweise, dass die Gletschermumie Ötzi vor rund 5300 Jahren gestorben ist.

Die fossilen Energieträger Erdöl, Erdgas und Kohle sind übrigens so alt, dass dort praktisch kein C14 mehr vorhanden ist. Beim Verbrennen desselben entsteht also «C14-freies CO₂» – welch unverschämt frecher und Gott sei Dank irrelevanter Werbeslogan.