Blick auf den Schädel des Ursus Speleus
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Die Uran-Serien-Methode

Diese relativ neue, aber komplizierte und daher kostspielige Methode eröffnet einen Datierungszeitraum von über 300.000 Jahren vor heute. Uran ist das schwerste natürliche Element, es tritt in zwei Isotopen auf, die beide radioaktiv sind und die Ausgangspunkte von zwei Zerfallsreihen darstellen: das Hauptisotop Uran 238, das über mehrere Zwischenprodukte zum Thorium 230 und weiter zum stabilen Bleiisotop 206 zerfällt, und das sehr seltene Uran 235, das ebenfalls über Zwischenstufen in das Protactinium 231 übergeht und schließlich zum stabilen Bleiisotop 207 wird.

Die Grundlage der Zeitmessung nach der Uran-Serien-Methode liegt in den verschiedenen chemischen Eigenschaften der einzelnen Glieder der Zerfallsreihen. Während sich Uran sehr leicht in Wasser löst und daher von der Organismen aus dem Boden oder durch die Nahrung aufgenommen werden kann, sind manche Folgeprodukte wie das Thorium und das Protactinium praktisch wasserunlöslich.

Die Uran-Uhr beginnt also zu ticken, wenn ein Organismus Uran aufnimmt und in seine Gewebe einbaut. Ab diesem Zeitpunkt bilden sich aus dem Zerfall des Urans die Folgeprodukte Thorium und Protactinium, die der Organismus wegen deren Wasserunlöslichkeit nicht aufnehmen kann. Auch nach dem Absterben geht der radioaktive Zerfall weiter, und in den fossilen Resten wie Knochen und Holz reichern sich die Folgeprodukte immer mehr an. Aus dem Verhältnis von Thorium 230 zu Uran 238 und von Protactinium 231 zu Uran 235 kann das Probenalter berechnet werden.

Die Reichweite dieser Methode ist nicht nur von den Halbwertszeiten der Uranisotope, sondern auch der Folgeprodukte abhängig. Die Genauigkeit wird oft durch den geringen Urangehalt (unter 1 ppm = ein Millionstelteil) eingeschränkt.

Die Uran-Serien-Methode lässt sich auch sehr gut bei Tropfsteinen anwenden, deren Bildung ja mit dem Lösungsvorgang des Kalkes oder Dolomits zusammenhängt. Weil Thorium und Protactinium im gelösten Kalziumkarbonat nicht vorkommen können und daher auch nicht bei der Tropfsteinbildung, ist aus ihrem Vorkommen im fossilen Sinter im Verhältnis zum gefundenen Uran auf das Alter der Tropfsteine zu schließen.

Obwohl die Uran-Serien-Methode noch mit vielen Anfangsschwierigkeiten kämpft, ist ihre große Bedeutung für die Datierung der letzten drei- bis vierhunderttausend Jahre schon gesichert.