Metallurgie: Das Gold der Xiongnu

Die Xiongnu waren weithin gefürchtet. Im zweiten und dritten Jahrhundert vor unserer Zeit beherrschten die kriegerischen Reiternomaden große Teile der heutigen Mongolei. Und sie hatten ein Faible für Goldschmuck. Woher das Edelmetall kam, war bisher unklar. Mit einem Verfahren, das an der Berliner Quelle für Synchrotronstrahlung, „Bessy“, entwickelt wurde, konnte diese Frage jetzt beantwortet werden.

„Bisher dachte man, die Xiongnu hätten wenig Ahnung von Metallurgie und das Gold stammt aus China“, sagt Maria Guerra vom Forschungszentrum der Französischen Museen in Paris. „Der von uns untersuchte Goldschmuck an Gräbern zeigt, dass das Edelmetall aus der heutigen Mongolei kommt.“

Gold ist nicht gleich Gold. Oft enthält das Schmuckmetall Spuren von weiteren Elementen. Ihre Konzentration hängt vom Herkunftsort ab, und den wollten die Forscher ermitteln. „Gold, das aus einem Fluss gewonnen wurde, enthält beispielsweise Platin und Zinn“, sagt Martin Radtke von der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) in Berlin und Mitautor der Studie, die im Fachjournal „Analytical Chemistry“ erschien. Beim Waschen des Sandes bleiben neben den Goldkörnern auch andere Minerale zurück, die sich nicht völlig abtrennen lassen. Werde das Gold eingeschmolzen, geraten weitere Elemente in die Schmelze, die dann auch im Schmuck sind. „Anders verhält es sich bei Gold, das im Bergbau gewonnen wird“, sagt der Physiker. „Es enthält die typischen Verunreinigungen nicht.“

Um den Gehalt der Verunreinigungen zu bestimmen, nehmen Materialforscher eine Probe und untersuchen diese. Doch bei so wertvollen Funden wie den Goldschätzen der Xiongnu fordern Archäologen zerstörungsfreie Verfahren. Im konkreten Fall wollten die Forscher den Platingehalt mit Röntgenfluoreszenzanalyse bestimmen. Sie basiert auf der Fähigkeit von Röntgenstrahlung, in Atomen Elektronen in der Nähe des Kerns herauszuschlagen. Um die Lücke zu füllen, rücken andere Elektronen von außen nach und geben dabei eine charakteristische Strahlung ab, die gemessen wird. Bei Elementen, die im Periodensystem nebeneinander stehen, gibt es jedoch Probleme: Das für Platin typische Signal wird überlagert vom Raman-Signal des Goldes. Die Ramanstrahlung entsteht ebenfalls durch Anregung der Atome mit Röntgenstrahlen.

„Da Fundstücke aus Gold nur sehr wenig Platin enthalten, war es bisher nicht möglich, die Konzentration zerstörungsfrei genau zu bestimmen“, sagt der BAM-Forscher. Er und seine Kollegen entwickelten daher einen neuen Ansatz. Zuerst stellten sie die Röntgenstrahlung so ein, dass die Anregung von Platin optimal war. Dann bestimmten sie die Spektren aller weiterhin denkbaren Elemente wie Zinn, Kupfer und Silber, und zwar an chemisch reinen Einzelproben. Abschließend wurden diese individuellen Spektren vom Gesamtspektrum der einzelnen Goldproben subtrahiert, um dem Platin auf die Spur zu kommen. Die Genauigkeit der Methode ist enorm: Bis zu drei Milligramm Platin in einem Kilogramm Gold können noch ermittelt werden.

Tatsächlich fanden die Wissenschaftler Platin. Somit wussten sie, dass das Gold aus Flüssen in der Mongolei stammte. Bereits 2010 zeigten Forscher, dass die Xiongnu lokale Eisenvorkommen nutzten und nicht auf Importe aus China angewiesen waren. Beim Gold war es ähnlich. Offenbar waren die Nomaden nicht nur Krieger, sondern auch Metallurgen.