MEDIZIN NACH MASS Mit personalisierter Medizin zur Gesundheit von morgen - NR. 1/2018
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NR. 1/2018
MEDIZIN NACH
MASS
Mit personalisierter Medizin zur
Gesundheit von morgen
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Im Brettspiel den Auf den Spuren der Die Architektin des
Kahlschlag erleben Zürcher Mona Lisa öffentlichen Verkehrs
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REPORTAGE
Mit 14C-Datierung auf den
Spuren der Zürcher Mona Lisa
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Das Labor für Ionenstrahlphysik gehört zu den weltweit
führenden Gruppen zur Datierung von organischem Material.
Dort werden nicht nur Gewebefetzen von Ötzi analysiert,
sondern auch Farbpigmente von Mona-Lisa-Gemälden.
TEXT Samuel Schlaefli BILD Daniel Winkler
ETH GLOBE 1/2018
REPORTAGE
Z
uerst sehen wir nur den schwe- Zwei Männer mit weissen Stoffhand-
ren, mit Blattgold eingefassten schuhen befreien das bemalte Pappel-
Holzrahmen. Dann wird das holzpaneel mit geübten Handgriffen
Motiv sichtbar: die sanfte, blasse Ge- vom opulenten Rahmen. Hendriks
sichtshaut einer jungen Frau vor einer beugt sich über das Porträt und sucht
weiten Flusslandschaft; die Hände auf es mit einer UV-Lampe ab. Wie von
einer Armlehne überkreuzt. Ist das Geisterhand erscheinen dunkle Fle-
wirklich Mona Lisa? Leonardo Da cken, die auf nachträgliche Retouchie-
Vincis Meisterwerk, dessen Versiche- rungen hindeuten. Mit farbigen Kle-
rungssumme auf 800 Millionen Dollar bern markiert sie zwei Stellen an Hand
geschätzt wird! und Ärmel. Dann setzt sie sich eine
Wir haben an diesem kalten Don- Brille mit einem Monokular fürs rech- «Habe ich mir nicht
nerstagmorgen die Doktorandin Laura te Auge auf und sucht bei den Markie-
Hendriks ins Zollfreilager im Zürcher rungen nach feinen Rissen in der Origi-
eine schöne Doktorarbeit
Kreis 5 begleitet, wo wohl temperiert nalfarbe. Mit einer hauchdünnen, spit- ausgesucht?»
und unter hohen Sicherheitsauflagen zen Nadel bricht sie zwei winzige
Kunstwerke aus aller Welt lagern. Die Farbpigmente aus einem bestehenden Laura Hendriks
«Zürcher Mona Lisa» auf dem Tisch Riss – dort, wo sie das Gemälde am we-
vor uns gehört einem schwedischen nigsten verletzt. Sie legt die Farbpro-
Privatsammler, der diese einst einem ben zwischen zwei kleine Glasplatten.
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japanischen Geschäftsmann abgekauft Nun lässt ihre Anspannung nach. Ölfarben. Eigentlich ist sie Chemike-
hatte. Über den Ursprung ist sonst we- «Habe ich mir nicht eine schöne Dok- rin, doch ihre Doktorarbeit macht sie
nig bekannt. Es wäre möglich, dass wir torarbeit ausgesucht?», fragt sie zu- im Labor von Hans-Arno Synal,
uns an einer bislang unbekannten, frieden. ETH-Professor und Leiter des Labors
zweiten Mona Lisa Da Vincis ergöt- für Ionenstrahlphysik. Seine Gruppe
zen. Denn bis heute ist nicht geklärt, Über Halbwertszeit zur Datierung gehört zu den weltweit führenden La-
ob Da Vinci im 15. Jahrhundert mehre- Hendriks hat eine Methode entwi- bors für 14C-Datierungen mit der
re Versionen des berühmten Porträts ckelt, um Kunstwerke so exakt wie Radiokarbonmethode. Diese setzt
gemalt hatte. Genau das will Hendriks möglich zu datieren. Dazu nutzt sie auch Hendriks ein, um die Zürcher
herausfinden. den Kohlenstoff im Bindemittel von Mona Lisa zu datieren. Die Grundla-
gen der Radiokarbonmethode stam-
men aus den 1940er Jahren: Der
US-amerikanische Chemiker und Phy-
siker Willard Frank Libby hatte da-
Kleber kennzeichnen die Stellen, die für die 14C-Analyse beprobt werden sollen.
mals die geniale Idee, das instabile,
zerfallende Kohlenstoffisotop 14C zur
Datierung von organischem Material
zu nutzen. Sämtliche Lebewesen auf
der Erde nehmen dieses über die Nah-
rung kontinuierlich auf. Dadurch stellt
sich in der Biomasse und der Atmo-
sphäre annähernd dieselbe 14C-Kon-
zentration ein. Sobald ein Lebewesen
jedoch stirbt, zerfällt das 14C mit einer
Habwertszeit von 5700 Jahren. Dies
im Gegensatz zu den stabilen Kohlen-
stoffisotopen 13C und 12C. Indem For-
schende die Konzentration der unter-
schiedlichen Isotope vergleichen,
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REPORTAGE
lässt sich feststellen, wann der Abbau Messgeräte notwendig, sogenannte Hauchdünne Kohlenstoffschicht
an 14C begonnen hat. Mit der Radio- Beschleuniger-Massenspektrometer. Im unterirdischen Labor, so gross wie
karbonmethode können Knochen-, Einige der exaktesten befinden sich im eine Turnhalle und mit meterdicken
Holz- oder Papierproben bis zu einem Keller des ältesten Forschungsgebäu- Betonwänden, erklärt Synal das Vor-
Alter von 13 000 Jahren datiert wer- des auf dem ETH-Campus Höngger- gehen zur 14C-Datierung: Als Erstes
den. Da die 14C-Konzentration in der berg. Sie sind bis zu zehn Meter lang, wird die Probe, zum Beispiel das Farb-
Atmosphäre über die Jahrhunderte va- meist in einem U angeordnet und je- pigment der Zürcher Mona Lisa, mit
riierte, werden die Messungen seit den weils zusammengesetzt aus glänzen- chemischen Verfahren von Verunrei-
1980er Jahren durch Auszählung der den Chromstahlrohren, Vakuumpum- nigungen befreit, welche die Datie-
Jahresringe bei alten Bäumen korri- pen, Ionenquellen, Teilchenbeschleu- rung verfälschen könnten. Was zu-
giert. Dafür arbeitet Synal eng mit der nigern, Faraday-Käfigen, Magnetspu- rückbleibt, wird bei rund 2000 °C
Eidgenössischen Forschungsanstalt len und Detektoren. Die Spektrometer explosionsartig zu Kohlendioxid ver-
für Wald, Schnee und Landschaft im HPK wurden allesamt von Synals brannt und anschliessend mit Wasser-
(WSL) zusammen. Mit auf Meeresse- 35-köpfigem Team entwickelt. 2013 stoff reduziert. Resultat ist eine hauch-
dimenten beruhenden Kalibrierungen gründete er gemeinsam mit Mitarbei- dünne Kohlenstoffschicht in einem
können Datierungen bis auf 50 000 tenden den Spin-off «Ionplus» zur Ver- kleinen Reagenzglas. Ein knappes
Jahre ausgedehnt werden. marktung der Eigenentwicklungen. Milligramm Kohlenstoff reicht für die
Um die winzigen und extrem raren Heute sind weltweit über 20 der bis zu Analyse mittels Beschleuniger-Mas-
14C-Isotope überhaupt messen zu kön- drei Millionen Franken teuren Anla- senspektrometer aus. Dies, obschon
nen, sind ausgeklügelte physikalische gen im Einsatz. das 14C-Isotop extrem rar ist und des-
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Beschleuniger-Massenspektrometer auf dem Campus Hönggerberg
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REPORTAGE
Grabtuch, Bundesbrief und Ötzi Und was ist mit der Zürcher Mona Lisa
Synals Gruppe führte bereits mehrere aus dem Kunstfreilager? Könnte sie
bahnbrechende Studien durch: 1988 tatsächlich dem Pinsel Leonardo Da
datierte sie das Grabtuch von Turin. In Vincis entsprungen sein? Abschlie-
diesem wurde nach Ansicht vieler ssend können Kunsthistorikerinnen
Gläubiger Jesus nach der Kreuzigung die Frage bis heute nicht beantworten.
begraben. Die Analyse ergab jedoch Eine frühere 14C-Datierung hat erge-
ein Alter von 676 Jahren, mit einer Ab- ben, dass das Pappelholz, auf welches
weichung von ± 24 Jahren. In Überein- das Gemälde mit Ölfarbe aufgetragen
stimmung mit den Datierungen der wurde, aus dem 15. Jahrhundert
Universitäten Oxford und Arizona stammt – also der Schaffensphase Da
wurde die Authentizität des Grabtuchs Vincis. Eine Röntgenuntersuchung
verworfen. 1991 datierte das Labor brachte dagegen zum Vorschein, dass
«Manchmal gleicht den Bundesbrief, das Gründungsdoku- die Mona Lisa auf ein bestehendes
unsere Forschung einer ment der Schweizer Eidgenossen-
schaft. Manche Historiker bezweifel-
Männerporträt aufgemalt wurde. Lau-
ra Hendriks’ Analysen wiederum zeig-
Detektivarbeit.» ten damals, dass der Brief wie überlie- ten, dass die verwendeten blauen Farb-
fert aus dem Jahr 1291 stammt. Mit pigmente erst nach 1830 produziert
Hans-Arno Synal der 14C-Methode konnte Synal nach- worden waren. Noch ist jedoch unklar,
weisen, dass Papier und Tinte tatsäch- ob die Pigmente der Originalfarbe ent-
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lich 700 Jahre alt waren, mit einer Ab- stammen oder einer Farbe, die bei ei-
weichung von ± 35 Jahren. Auch ein ner Restauration erst später aufgetra-
Stück Gewebe des vom Gletscher mu- gen wurde.
sen Häufigkeit in einer Probe etwa ei- mifizierten Ötzis hat seine Gruppe Für Hendriks war die Probennah-
nem Sandkorn in einem zwei Kubik- schon analysiert. Es lagert bis heute bei me im Kunstlager in jedem Fall ein Er-
meter grossen Sandwürfel entspricht. –16 °C in einer kleinen Schott-Flasche folg. Ihre Ergebnisse zeigen, dass sich
Nur dank der hohen Sensitivität mo- im Kühlschrank des Labors. die Analyse der in Farben enthaltenen
derner Spektrometer wurde die aus «Manchmal gleicht unsere For- Bindemittel gut dazu eignet, um sich
den 1970er Jahren stammende Idee schung einer Detektivarbeit», erzählt nicht durch alte, wiederverwendete
überhaupt praktikabel, Ölfarben be- der Professor. Vor wenigen Wochen Holzpaneele oder Leinwände in die
ziehungsweise das darin enthaltene erhielt er ein Stück Leinwand vom Mu- Irre führen zu lassen. «Ich finde es fas-
organische Bindemittel zur Datierung seum Düsseldorf zur Analyse zuge- zinierend, Methoden aus der Chemie
von Gemälden zu verwenden. Nach schickt – ohne Angaben zur Herkunft. und Physik zu kombinieren, um die
der Aufarbeitung wird der zurückblei- Kurz nachdem er seinen Auftragge- Herkunft von Kunstwerken Stück für
bende Kohlenstoff mit Hilfe eines Teil- bern die Ergebnisse der 14C-Datierung Stück zu entschlüsseln», sagt sie.
chenbeschleunigers in einem kompli- mitgeteilt hatte, erfuhr er aus den Hendriks könnte sich gut vorstellen,
zierten Prozess in seine kleinsten Teil- Nachrichten, dass am Museum ein fal- ihre 14C-Detektivarbeit nach dem
chen zerlegt. Am Ende erreichen nur sches Malewitsch-Gemälde aufgeflo- Doktorat in einem Museum fortzufüh-
die gewünschten 14C-Isotope den De- gen war. Andererseits versuchten ren. Vielleicht sogar im Louvre, ganz
tektor des Spektrometers. Dort wer- Kunsthändler auch schon, Synals Ana- nahe an der «echten» Mona Lisa. Dort
den sie einzeln ausgezählt und mit lysen zu missbrauchen, um ihre Werke analysieren und datieren nämlich dut-
dem Anteil 12C und 13C verglichen, der zu authentifizieren und dadurch die zende Forschende die weltberühmte
in weiteren Messschritten bestimmt Preise in die Höhe zu drücken. Dage- Sammlung – unter anderem mit einem
wird. Aus dem so gewonnenen Ver- gen wehrt er sich entschieden: «14C ist hauseigenen Ionenbeschleuniger.
hältnis wird das Radiokarbonalter eine Datierungs- und keine Authentifi-
berechnet, das mit der dendrochrono- zierungsmethode. Wir können mit ho- Labor für Ionenstrahlphysik:
logischen Kalibrierkurve in ein abso- her Präzision Aussagen darüber tref- → www.ams.ethz.ch
lutes Kalenderalter umgerechnet wer- fen, wann etwas entstanden ist, aber
den kann. nicht, ob etwas echt oder falsch ist.»
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