Materialforschung: BESSY und das Bronzeschwert
Im Adlershofer Teilchenbeschleuniger wurde ein historisches Funstück durchleuchtet
Ein Schwert aus der Bronzezeit gehört eigentlich nicht an einen Teilchenbeschleuniger. Doch landete Anfang des Jahres genau so ein Objekt in Berlin: gut sechzig Zentimeter lang, reich verziert und mehr als 3.400 Jahre alt. Archäolog:innen hatten das außergewöhnlich gut erhaltene Stück 2023 nahe Nördlingen aus der Erde geholt. Nun soll BESSY II ihm seine letzten Geheimnisse entlocken.
Dabei bekommen die Forschenden das Schwert kaum zu Gesicht. Um das empfindliche Objekt zu schützen, bleibt es unter einer Plastikhaut verborgen. Ihre Werkzeuge stört das nicht. Computertomograph und BAMline durchleuchten das Schwert samt Verpackung Schicht für Schicht. Und zaubern eine digitale Rekonstruktion auf die Bildschirme. Materialien für Batterien, für Solarzellen, für Medizintechnik der nächsten Generation gehören für die Forscherinnen und Forscher am BESSY II zum Tagwerk. Ein historisches Objekt kommt hier und da hinzu. Ein außergewöhnlich gut erhaltenes Bronzeschwert eher selten. Genau deshalb sorgt es für Aufmerksamkeit.
„Mal ein richtiges schönes Objekt zu haben, das begreifbar ist, ist natürlich eine tolle Abwechslung“, sagt Martin Radtke von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Er betreut die BAMline, eine Experimentierstation der Bundesanstalt an der Synchrotronquelle BESSY II. Sein Kollege Nikolay Kardjilov vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ergänzt: „Bei einem Objekt, das Menschen vor so langer Zeit hergestellt haben, frage ich mich sofort, wie sie damals lebten.“ Gemeinsam mit Restauratorin Beate Herbold und dem Archäologen Johann Friedrich Tolksdorf vom Bayerischen Landesamt für Denkmalpflege versuchen die Berliner Wissenschaftler nachzuvollziehen, wie das Schwert einst hergestellt wurde und welche Spuren diese Arbeit noch heute im Metall hinterlassen hat.
Die Computertomographie macht dabei selbst kleinste Details sichtbar. Im Inneren des Schwerts zeigen sich winzige Luftblasen aus dem Gussprozess, feine Mikrorisse und Spuren der jahrtausendelangen Korrosion. Besonders interessant sind jedoch die Verzierungen am Knauf. Die digitalen Aufnahmen zeigen sogar, dass die Drähte für die geometrischen Muster einst in feine Kanäle im Metall eingearbeitet wurden.
„Wir konnten die Handbewegung noch erkennen“, sagt Kardjilov. Selbst nach mehr als drei Jahrtausenden lassen sich so Hinweise darauf finden, wie das Schwert gegossen, bearbeitet und verziert wurde. Die Wissenschaftler konnten sogar rekonstruieren, wie das Schwert während des Gusses vermutlich in der Form lag, weil sich größere Luftblasen im Metall entsprechend verteilt hatten.
Während die Computertomographie vor allem Struktur und Form sichtbar macht, untersucht die BAMline die Zusammensetzung des Materials. Die Forschenden analysierten dort die Verzierungen am Knauf mithilfe von Röntgenfluoreszenzspektroskopie. Dabei war der Nachweis, dass die eingelegten Drähte aus Kupfer bestanden, eine kleine Überraschung. Der Archäologe hatte ursprünglich eher mit Zinn gerechnet.
Das Nördlinger Schwert ist längst nicht das einzige historische Objekt, das am HZB mit solchen Methoden analysiert wird. Immer häufiger arbeiten Archäologen und Restauratorinnen mit den Materialforschenden zusammen, um empfindliche Kulturgüter zerstörungsfrei zu untersuchen. Da ist zum Beispiel der Mammutschädel, in dessen Kiefer sich ein Tumor verbarg. Oder die gefalteten Papyrusfragmente, an denen verborgene Texte sichtbar gemacht wurden, ohne sie zu öffnen. Auch die Himmelsscheibe von Nebra wurde bei BESSY II schon analysiert.
Vor allem die Kombination verschiedener Verfahren eröffnet dabei neue Möglichkeiten. Während die Computertomographie dreidimensionale Strukturen sichtbar macht, liefert die Synchrotronstrahlung Informationen über die chemische Zusammensetzung eines Materials. „Mit der Information von beiden Methoden war das Bild vollständig“, sagt Kardjilov.
Gleichzeitig verändert sich auch der Umgang mit historischen Sammlungen. Museen digitalisieren ihre Bestände zunehmend, um Objekte langfristig zu dokumentieren und wissenschaftlich besser zugänglich zu machen. Für Kardjilov ist das erst der Anfang: „Wir versuchen herauszufinden, wie die Leute damals gedacht haben oder was für sie wichtig war.“ Genau darin liegt für die Berliner Forscher der besondere Reiz solcher Untersuchungen. Hinter den Daten, Schnittbildern und Elementanalysen werden plötzlich wieder die Menschen sichtbar, die diese Objekte vor Jahrtausenden geschaffen haben.
Kai Dürfeld für Adlershof Journal