Der Atombombenmarker in Ihrem Körper

Es steckt in deinen Zähnen. Deine Augen und auch dein Gehirn. Wissenschaftler nennen es „Bombenspitze“ (oder „Bombenpuls“) – und seit mehr als einem halben Jahrhundert ist seine Signatur im menschlichen Körper präsent.

In den 1950er Jahren kam es zu so vielen oberirdischen Atombombenexplosionen, dass sich die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre veränderte – und seitdem auch die Kohlenstoffzusammensetzung des Lebens auf der Erde sowie der Ozeane, Sedimente, Stalaktiten und mehr.

Im Gegensatz zum direkten radioaktiven Niederschlag der Explosionen ist die Bombenspitze nicht schädlich. Tatsächlich hat es sich in den letzten Jahren für Wissenschaftler als überraschend hilfreich erwiesen. Manche gehen sogar so weit, es als „Silberstreif am Horizont der Pilzwolke“ zu bezeichnen.

Warum? Beweise für den Puls sind so allgegenwärtig, dass sie neben vielen anderen Erkenntnissen Forensikern Aufschluss darüber geben können, wann eine Person geboren wurde (oder starb), Entdeckungen über das Alter von Neuronen in unserem Gehirn liefern, die Herkunft gewilderter Wildtiere aufdecken und Rotwein bestimmen können Vintage und entschlüsseln Sie sogar das wahre Alter jahrhundertealter Haie (siehe Kasten: „Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des Bombendorns“).

Und jetzt könnte es auch dabei helfen, ein neues geologisches Zeitalter zu definieren. Im Juli empfahl eine Gruppe von Geowissenschaftlern, dass sein Vorkommen in einem kanadischen See – zusammen mit anderen von Menschenhand geschaffenen Markern aus der Mitte des 20. Jahrhunderts – den offiziellen Beginn des Anthropozäns darstellen sollte.

Was genau ist also der Bombenanschlag und was kann er über uns und die Welt verraten?

In Algerien aufgestellte Attrappen vor Frankreichs drittem Atombombentest 1960 (Quelle: Getty Images)

Bevor der Atomteststoppvertrag von 1963 die Unterzeichnerstaaten dazu verpflichtete, Atombomben im Untergrund zu testen, ließen Regierungen Hunderte von Atomwaffen im Freien explodieren. Mehr als 500 dieser Explosionen – hauptsächlich von den USA und Russland durchgeführt – schleuderten ihren Inhalt in die Atmosphäre.

Es ist allgemein bekannt, dass diese Tests radioaktives Material weit und breit verbreiten, Menschen und Wildtieren schaden und ganze Regionen unbewohnbar machen. Außerhalb des wissenschaftlichen Labors vielleicht weniger bekannt ist, dass die Bomben auch mit natürlichem Stickstoff reagierten und neue Isotope bildeten – insbesondere Kohlenstoff-14.

In den 1960er Jahren wurde bei oberirdischen Bombentests im Vergleich zu früheren Werten fast die doppelte Menge an Kohlenstoff-14 in der Atmosphäre freigesetzt. Zunächst gelangte das Isotop in Wasser, Sedimente und Vegetation und gelangte dann über die Nahrungskette zum Menschen. Es hat sogar Organismen im tiefsten Meeresgraben erreicht.

„Im Wesentlichen ist jeder Kohlenstoffspeicher auf der Erde, der seit den späten 1950er Jahren im Austausch mit atmosphärischem CO2 stand, mit Bombenkohlenstoff-14 gekennzeichnet“, schreibt Walter Kutschera von der Universität Wien, der einen Überblick über die wissenschaftlichen Anwendungen des Spikes veröffentlichte in der Zeitschrift Radiocarbon im Jahr 2022.

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Bereits Mitte des 20. Jahrhunderts bemerkten Wissenschaftler den Anstieg von Kohlenstoff-14, als die atmosphärischen Tests eingestellt wurden, aber es dauerte Jahrzehnte, bis ihnen klar wurde, dass die erhöhten Werte nützlich sein könnten. Seit den 1950er-Jahren nutzten sie Kohlenstoff-14, um paläolithische Überreste oder antike Texte zu datieren, allerdings basierte dies auf seinem radioaktiven Zerfall – der so genannten Radiokarbondatierung. Das Isotop ist instabil: Es zerfällt langsam in Stickstoff mit einer Halbwertszeit von 5.730 Jahren. Wenn beispielsweise ein Neandertaler starb, begann die Menge an Kohlenstoff-14 in seinen Knochen und Zähnen allmählich abzunehmen. Messen Sie das Ausmaß des Rückgangs und Sie haben ein Neandertaler-Todesdatum.

Aufgrund der langsamen Zerfallsrate des Isotops ist die Radiokarbondatierung jedoch tendenziell auf Proben beschränkt, die älter als 300 Jahre sind. Es ist jünger und es ist noch nicht so stark verfallen, dass sich kein genaues Datum ermitteln lässt. Die jüngste Datierung wird noch dadurch getrübt, dass der Mensch seit der industriellen Revolution zusätzliches CO2 in die Atmosphäre eingebracht hat – der sogenannte Suess-Effekt.

Um die Jahrhundertwende erkannten Forscher jedoch, dass die Bombenspitze ihnen helfen könnte, Kohlenstoff-14 auf andere Weise zu nutzen – und vor allem ermöglichte sie eine Datierung innerhalb der letzten 70–80 Jahre.

Produzieren wir im Erwachsenenalter neue Neuronen? Der Bombenanschlag hat dazu beigetragen, Antworten zu liefern (Quelle: Getty Images)

Seit dem Höhepunkt in den 1950er Jahren sind die Isotopenwerte in der Natur (und beim Menschen) allmählich zurückgegangen. Wissenschaftler können daher die Anteile von Kohlenstoff-14 in jeder organischen Substanz analysieren, die seit den Tests atmosphärischen Kohlenstoff ausgetauscht hat, und das Zeitfenster angeben, in dem es sich gebildet hat, und zwar mit einer Auflösung von ein bis zwei Jahren.

Und dazu gehören auch du und ich. Wenn Sie in den 1950er Jahren geboren wurden, hat Ihr Gewebe mehr Kohlenstoff-14 angesammelt als bei einem Kind aus den 1980er Jahren, aber die Werte nähern sich erst jetzt dem voratomaren Zustand.

Forensische Analyse

Einer der frühesten Einsatzzwecke der Bombenspitze war die Unterstützung von Kriminalbeamten bei der Bestimmung des Alters unbekannter menschlicher Überreste. Laut Eden Centaine Johnstone-Belford von der Monash University haben forensische Wissenschaftler herausgefunden, dass sie Kohlenstoff-14 in Zähnen, Knochen, Haaren oder sogar in der Augenlinse messen können, um abzuschätzen, wie alt eine Person war oder wann sie starb und Soren Blau vom Victorian Institute of Forensic Medicine in Australien.

In einem Bericht aus dem Jahr 2019 führen Centaine Johnstone-Belford und Blau mehrere Beispiele an, bei denen der Bombenanschlag zu polizeilichen Ermittlungen geführt hat. Beispielsweise bestätigten Ermittler im Jahr 2010 damit, dass der Mörder im Jahr zuvor eine in einem norditalienischen See gefundene Leiche dort abgeladen hatte.

Das Paar weist auch darauf hin, dass die Kenntnis der Zeit seit dem Tod „eine entscheidende Entscheidung in Fällen von Menschenrechtsverletzungen wie Kriegsverbrechen, Völkermord und außergerichtlichen Tötungen“ sein kann. Im Jahr 2004 beispielsweise ermöglichte die Bombendatierung von Haarproben aus einem Massengrab in der Ukraine den Ermittlern die Identifizierung eines Nazi-Kriegsverbrechens, das zwischen 1941 und 1952 begangen wurde.

WEIN JAHRGANG:Im Jahr 2011 zeigten Forscher der Universität Adelaide, dass Bombenkohlenstoff-14 in Trauben und anderen Verbindungen Wein genau datieren könnten.

HERKUNFT DES ELEFANTEN:Die Bombenspitzenanalyse einer Ladung gewilderter Stoßzähne ergab, dass die Elefanten in den letzten drei Jahren gestorben waren, was zur Erklärung des Populationsrückgangs beitrug.

ALTER DES HAI:Grönlandhaie sind erstaunlich alt, aber erst eine Kohlenstoff-14-Analyse ihrer Augenlinse ergab ihr wahres Alter: 400 Jahre.

Der Bombenanschlag hat auch zu neuen wissenschaftlichen Entdeckungen geführt und neue Erkenntnisse über die Zellen in unserem Körper und Gehirn enthüllt. Im Jahr 2005 zeigten die Biologin Kirsty Spalding vom Karolinska-Institut in Schweden und Kollegen, dass es möglich ist, das relative Alter unserer Zellen durch die Analyse des Bombenkohlenstoffs 14 in ihrer DNA zu datieren. In mehreren nachfolgenden Studien hat sie die Technik verwendet, um zu beantworten, ob bestimmte Zellen in unserem Körper seit der Geburt vorhanden sind oder ob sie ständig ersetzt werden.

Beispielsweise zeigten Spalding und Kollegen 2008, dass der Körper Fettzellen, sogenannte Adipozyten, kontinuierlich ersetzt, wenn die Zellen absterben. Sie fand heraus, dass die Anzahl dieser Fettzellen im Erwachsenenalter konstant bleibt – was neue Wege zur Bekämpfung von Fettleibigkeit verspricht. „Das Verständnis, dass es sich um einen dynamischen Prozess handelt, eröffnet neue Therapiemöglichkeiten, zu denen auch die Manipulation der Geburts- oder Sterberate von Fettzellen in Kombination mit Bewegung und Ernährung gehören kann, um die Anzahl der Fettzellen bei Fettleibigkeit zu reduzieren“, sagt sie.

Im Jahr 2013 nutzten Spalding und Kollegen die Bombenspitze auch, um den Umsatz von Gehirnzellen zu untersuchen. Viele Jahre lang gingen Forscher davon aus, dass die Anzahl der Neuronen im Kindesalter festgelegt wurde, und tatsächlich hatten ihre früheren Untersuchungen darauf hingewiesen, dass dies in Regionen wie dem Kortex der Fall war. Durch die Verwendung von Kohlenstoff-14 zur Datierung von Neuronen im Hippocampus bestätigten sie und ihr Team jedoch, dass dort im Laufe des Erwachsenenlebens möglicherweise neue Neuronen produziert werden.

Die mögliche Existenz der „adulten Neurogenese“ wurde durch andere Forschungsergebnisse bestätigt und erwies sich als eine der wichtigsten neurowissenschaftlichen Entdeckungen der letzten 20 Jahre. Obwohl die Wissenschaft noch lange nicht geklärt ist, hat sie neue Wege für medizinische Strategien aufgezeigt, die den Verlust von Neuronen durch Krankheit verhindern oder sogar die Bildung neuer Neuronen steigern könnten.

Beginn eines neuen Zeitalters

Schließlich wurde die Bombenspitze kürzlich als einer von mehreren Markern nominiert, die dabei helfen könnten, den Beginn des Anthropozäns – des neuen geologischen Zeitalters, das durch menschliche Aktivitäten definiert wird – offiziell zu erkennen.

Nicht lange nachdem die Idee des Anthropozäns in Umlauf gebracht wurde, begannen Geologen darüber zu diskutieren, wie man seinen Standort auf der Erde mit einem sogenannten „goldenen Dorn“ definieren könnte – einem Gestein, einem Eiskern oder einer Sedimentschicht, wo in der stratigraphischen Aufzeichnung eine neue Ära beginnt . Jede große geologische Periode hat eine. Der Beginn des Holozäns wird durch einen besonderen Eiskern aus dem Zentrum Grönlands markiert. Die Basis des Jura beginnt in den österreichischen Alpen, am Kuhjoch im Karwendelgebirge, wo der glattschalige Psiloceras-Ammonit zum ersten Mal auftaucht. Und einer der ältesten goldenen Zacken der Erde befindet sich in den Flinders Mountains in Australien und markiert den Beginn des Ediacaran vor mehr als 600 Millionen Jahren – einer Zeit, in der das Klima regelmäßig in eine „Schneeballerde“ abrutschte.

Ein Wissenschaftler zeigt auf eine Bohrkernprobe aus einem kanadischen See, um auf die Zeit des Anthropozäns hinzuweisen (Quelle: Getty Images)

Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Anzeichen menschlicher Aktivität als Möglichkeiten erforscht, den Anbruch des Anthropozäns zu kennzeichnen: Es könnte der Anstieg des Methans gewesen sein, der durch die frühe Landwirtschaft vor Tausenden von Jahren verursacht wurde (zu sehen in Eisbohrkernen), ein Beweis für eine frühe Bleiverschmutzung durch den Bergbau und Verhüttung vor 3.000 Jahren oder der Anstieg der Nebenprodukte fossiler Brennstoffe während der industriellen Revolution.

Im Jahr 2016 empfahl die Anthropocene Working Group (AWG) – Teil der mit der Entscheidungsfindung beauftragten Organisation – jedoch die 1950er Jahre, als die Spitze der Kohlenstoff-14-Bombe zusammen mit anderen nuklearen Markern wie Plutonium-Fallout und Isotopen in die geologischen Aufzeichnungen einging B. Cäsium-137 und Strontium-90, sowie künstliche Ablagerungen wie kugelförmige kohlenstoffhaltige Partikel (SCPs), eine Art Flugasche, die beim Verbrennen von Kohle bei hohen Temperaturen entsteht.

Nicht alle waren sich einig, dass die Wahl der 1950er-Jahre eine gute Idee war – tatsächlich trat ein Mitglied der Gruppe kürzlich aus Protest zurück und argumentierte, dass tiefgreifende menschliche Auswirkungen viel früher begannen. Die Arbeitsgruppe schlägt jedoch vor, dass die Mitte des 20. Jahrhunderts einen klar erkennbaren Zeitpunkt in den geologischen Schichten markiert, an dem die Menschheit ihre Präsenz in der Natur auf der ganzen Welt wirklich und vollständig bekannt machte. Es fällt ihrer Meinung nach auch mit der „großen Beschleunigung“ zusammen, als unsere Auswirkungen auf den Planeten durch einen exponentiellen Anstieg der Treibhausgasemissionen, der Wasser- und Landnutzung, der Versauerung der Ozeane, der Ausbeutung der Fischerei, des Verlusts tropischer Wälder und mehr explodierten.

Und die Bombenspitze wird auch lange halten, sodass Geologen sie in Zehntausenden von Jahren sehen können. „Das Radiokarbonsignal wird etwa 60.000 Jahre lang nachweisbar sein und ist eine ziemlich routinemäßige Analyse“, sagt der Geologe Colin Waters von der University of Leicester, Vorsitzender der AWG.

Der Crawford Lake in Kanada wurde als Ort empfohlen, der offiziell den Beginn des Anthropozäns markieren könnte (Quelle: Getty Images)

Die AWG untersuchte 12 Kandidatenstandorte, an denen sich die offizielle goldene Spitze befinden könnte, darunter eine Höhle in Italien, in der der Bombenimpuls und die anderen Markierungen in Stalaktiten eingeschlossen sind, eine archäologische Ausgrabung in Wien, ein Stück Torfland nahe der Grenze zur Tschechischen Republik und Polen und ein Korallenriff vor der Nordostküste Australiens.

Letzten Monat empfahlen sie einen (vielleicht bald berüchtigten) „Gewinner“: Crawford Lake in Ontario, Kanada. Ein Kern aus den schlammigen Seesedimenten, der Kohlenstoff-14, einen besonders abrupten Plutoniummarker und andere künstliche Signaturen enthält, wird zusammen mit einer Messingtafel in einem Museum in der kanadischen Hauptstadt Ottawa aufbewahrt. (Lesen Sie mehr: Das Anthropozän: Kanadischer Seeschlamm „symbolisch für menschliche Veränderungen auf der Erde“).

Während der Seekern kurz davor steht, die offizielle Bezeichnung zu werden, bedeutet dies, wenn er genehmigt wird, technisch gesehen, dass auch wir einen der Marker für den Beginn des Anthropozäns in unseren Zellen tragen werden. Zukünftige Generationen werden dies nicht tun, da der erhöhte Kohlenstoff-14-Wert fast wieder auf das vorherige Niveau zurückgekehrt ist. Wenn die Archäologen von morgen also unsere konservierten Körperüberreste untersuchen, könnten sie von einem einzigartigen Zeitpunkt in der Geschichte erfahren – einer Zeit der Atombomben, einer großen Beschleunigung und dem Jahrhundert, in dem der Mensch einen noch nie dagewesenen Einfluss auf die Natur auszuüben begann.

*Richard Fisher ist der Autor von „The Long View: Why We Need to Transform How the World Sees Time“ und leitender Journalist für BBC Future.

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