In der Atmosphäre kommt neben gewöhnlichem Kohlenstoff (12C, 13C) radioaktives 14C vor. 12C hat einen Anteil von fast 99%, 13C erreicht gut 1%. Demgegenüber ist die Menge von 14C verschwindend gering: Unter einer Billion Kohlenstoffatomen findet man ein einziges radioaktives 14C-Atom.
14C wird ständig neu gebildet: Kosmische Strahlung trifft auf stabilen Stickstoff 14N in der Luft und wandelt ihn in 14C um. Lebewesen nehmen Kohlenstoff über den Stoffwechsel auf, auch 14C. Zu Lebzeiten entspricht das Verhältnis von gewöhnlichem Kohlenstoff zu 14C im Körper dem der Atmosphäre. Mit dem Tod beginnt eine Uhr zu ticken: Das radioaktive Isotop zerfällt, die Hälfte nach 5730 Jahren. In organischen Funden – Holzkohle, Pflanzenreste, Leder, Knochen – kann das Verhältnis der Isotope gemessen werden – je weniger 14C, desto älter der Fund. Ungefähr nach 55.000 Jahren ist die Menge des radioaktiven Isotops so gering, dass man es kaum noch nachweisen kann. Bei besonders kleinen Proben wird die AMS-Datierung eingesetzt.
Allerdings gibt es Fehlerquellen: Die kosmische Strahlung, die das 14C erzeugt, ist nicht immer gleich stark. Das Verhältnis der Isotope in der Atmosphäre schwankt deshalb im Lauf der Jahrtausende. Auch Vulkanausbrüche beeinflussen den Anteil. In jüngerer Zeit kommen die Industrialisierung mit ihrem hohen CO2-Ausstoß und Atombombenversuche hinzu (dazu AiD 6/2017, S. 64).
Die Schwankungen von 14C werden in Kalibrationskurven erfasst, die man mithilfe anderer Datierungsmethoden eicht. Möglich ist dies bei Tropfsteinen und Mineralkrusten in Höhlen (Uran-Thorium-Methode), Korallen im Meer sowie Ablagerungen in Seen und Ozeanen.
Für die Archäologie von besonderer Bedeutung ist die Dendrochronologie, bei der Jahrringe in Holzresten untersucht werden. Für Mitteleuropa hat die Universität Hohenheim einen Jahrring-Kalender aufgebaut, der bis zur letzten Eiszeit vor rund 14.000 Jahren zurückreicht (AiD 6/2020, S. 72) Aus den dendrochronologisch datierten Resten kann man Holzproben nehmen und das Verhältnis 12C/14C messen – diese Messungen bilden die Grundlage für die Korrektur der Radiokarbonmethode.
Autor: AiD