Das archäomagnetische Gesamtvektorfeld in Mitteleuropa

Projektziel ist einen Datensatz von archäomagnetischen Gesamtvektoren der letzten 4000 Jahre für Mitteleuropa zu erstellen. Dieser Datensatz soll erlauben, die Hypothese von einem Zusammenhang zwischen plötzlichen Änderungen der Bewegung der archäomagnetischen Richtung (archäomagnetischer Jerk`) und hohen Archäointensitäten zu prüfen. Dieses Phänomen soll Klimaänderungen auf der Zeitskala von Jahrhunderten kontrollieren. Variationen des Erdmagnetfeldvektors im Zeitbereich von Dekaden bis Jahrtausenden werden Säkularvariation genannt. Menschliche Artefakte wie Keramik oder Öfen können den magnetischen Feldvektor aufzeichnen und bis heute bewahren. Diese Eigenschaft wird Archäomagnetismus genannt und erlaubt die Geschichte des Erdmagnetfeldes durch die Untersuchung gut datierter archäologischer Strukturen, die aufgeheizt wurden, zu rekonstruieren. Eine solche Säkularvariationskurve kann als Datierungswerkzeug für die Archäologie genutzt werden, indem der in einer nicht datierten, gebrannten archäologischen Struktur gemessene Feldvektor mit der Säkularvariationskurve verglichen wird. Da die Säkularvariation regional unterschiedlich ist, stehen für mehrere Länder Europas (z.B. Österreich, Deutschland, Frankreich,) solche Säkularvariationskurven für die archäomagnetische Datierung zur Verfügung. Alle Kurven zeigen die so genannten archäomagnetischen Jerks` während des Mittelalters und der Römerzeit. In Frankreich wird der Zusammenhang zwischen archäomagnetischen Jerks und dem Auftreten hoher Intensitäten durch eine hinreichende Datenbasis für beide Zeitintervalle gestützt. Jedoch werden zwei weitere archäomagnetische Jerks während der Völkerwanderungszeit und am Ende der Bronzezeit vermutet, für die aber nur eine unzureichende Datenbasis existiert. Bisher basiert der Datensatz, der den Zusammenhang zwischen archäomagnetischen Jerks und hohen Intensitäten stützt, auf Messungen, die an unterschiedlichen Materialien von unterschiedlichen Lokalitäten vorgenommen wurden. Deshalb stützt sich die zeitliche Korrelation von Richtung und Intensität auf archäologische Datierungen mit vielleicht unzureichender Genauigkeit. Archäomagnetische Gesamtvektoren umgehen dieses Problem und könnten diese Korrelation direkt unterstützen. Während des Projekts soll die gezielte Gewinnung archäomagnetischer Richtungen von Fundstellen, die in die vorchristliche Zeit oder die Völkerwanderungszeit datieren, Lücken im mitteleuropäischen Datensatz der archäomagnetischen Richtungen füllen. Hierfür stehen bereits Proben von ca. 30 französischen bzw. deutschen Befunde aus diesen Zeiten zur Verfügung. Zusammen mit dem europäischen archäomagnetischen Datensatz werden die neuen Resultate erlauben, ob archäomagnetische Jerks` zeitgleich in Mitteleuropa auftreten. Um den Zusammenhang mit der Intensität zu untersuchen, soll ein Datensatz an archäomagnetischen Gesamtvektoren erstellt werden. Hierzu sollen Archäointensitäten von Fundstellen gemessen werden, für die die Richtung bereits bestimmt wurde. Wenn das Material des Befundes selbst für die Intensität ungeeignet ist, soll hierbei auf deplaziertes Material, wie Scherben oder Ziegel aus dem Fundzusammenhang zurückgegriffen werden, die in enge zeitliche und räumlichen Herkunft haben. Ein solcher Gesamtvektordatensatz erlaubt, den Zusammenhang zwischen Archäorichtung und -intensität direkt zu untersuchen. Weiterhin können die Messfehler der archäomagnetischen Datierung durch Untersuchen der Intensität reduziert werden.

Hauptziel des Projekts war, die Hypothese einer möglichen Beziehung zwischen dem Verhalten des Erdmagnetfeldes und Klimaänderungen zu prüfen. Die Behauptung ist, dass während der letzten 3000 Jahre die Kurve der Säkularvariation (Änderung der Richtung und Intensität des Feldes auf Zeitskalen von Jahrzehnten bis Jahrhunderten) relativ schnelle Wechsel der Bewegung (Zacken) der Feldrichtung aufweist. Gestützt auf Einzeldaten der Intensität aus Frankreich und Syrien scheinen vier der Zacken mit Maxima der Intensität des Erdmagnetfeldes zu korrelieren. Dieses Phänomen heißt `archaeomagnetischer Jerk` und es wurde eine Beziehung mit Vorstößen der Alpengletscher vermutet. Mechanismen für mögliche Verbindungen von Erdmagnetfeld und Klima werden sehr kontrovers diskutiert. Im Rahmen des Projekts kann durch die Untersuchung des gesamten Datensatzes der archäo-magnetischen Richtungen gezeigt werden, dass fünf Zacken in den Säkularvariationskurven in ganz Europa in Zeitfenstern von jeweils einem Jahrhundert gleichzeitig auftreten. Es wurde dann ein Satz von archäomagnetischen Gesamtvektoren von archäologischen Fundstellen aus Österreich, Deutschland und Ostfrankreich gemessen. Dieser Datensatz überdeckt die vergangenen 3500 Jahre mit mindestens einem Intensitäts- und Richtungswert (gewonnen an demselben archäologischen Befund) pro Jahrhundert. Er beinhaltet auch Befunde in denen die Zacken in der Säkularvariation aufgezeichnet sind. Obwohl starke Änderungen der Archäointensität in den letzten 3500 Jahren auftreten, ist außer im 8. Jh. n. Chr. im keine Korrelation zwischen hohen Intensitäten und den Zacken der Richtungskurven zu sehen. Im Gegenteil wurden sogar für die Zacke im 8. Jh. v. Chr. anormal niedrige Intensitäten gemessen. Es treten eigentlich nur zwei sehr ausgeprägte Intensitätsmaxima während des 5. Jh. v. Chr. und des 8. Jh. n. Chr. auf. Der starke Anstieg zwischen 800 bis 500 v. Chr. korreliert mit zunehmenden Niederschlägen und kälterem Klima in ganz Europa und dasselbe gilt für das Intensitätsmaximum, das bei etwa 800 n. Chr. liegt. In beiden Zeitintervallen wird außerdem ein Sinken der Produktionsrate des Radiokarbons verzeichnet, das zu langen Plateaus in der Radiokarbonkalibrationskurve führt. Folglich könnte die bestehende Beziehung zwischen Erdmagnetfeld und der Bildung von Radionukliden auch bei den Prozessen der Wolkenbildung in der hohen Atmosphäre eine Rolle spielen. Hier ist jedoch noch eine größere Datenbasis für verbesserte, globale Magnetfeldmodelle notwendig. Ein weiteres Resultat des Projekts ist eine Säkularvariationskurve, die den Zeitraum für archäomagnetische Datierungen in Mitteleuropa auf 3500 Jahre erweitert und ein neues Datierungswerkzeug für die Vorgeschichte zur Verfügung stellt, mit dem die Probleme der Radiocarbonplateaus für die späte Bronze- und vorrömische Eisenzeit überwunden werden können.