Die Temperatur einer beliebigen Flüssigkeit oder gar des eigenen Körpers messen ist keine Kunst, und das Prinzip ein lange gelüftetes Geheimnis. Doch wie bestimmt man die Körpertemperatur, eines Fossils, die dessen Original zu Lebzeiten einmal gehabt hat?
Chemie machts möglich. Und das Prinzip ist so einfach wie genial: Ähnlich der 14C-Methode, der sich Paläontologen bedienen, um das Alter fossiler Funde zu bestimmen, wurde nun eine 13C-18O-Kombinationsmessung vorgestellt.
Einfach gesagt: Wie oft hat sich das Kohlenstoffisotop 13C mit dem Sauerstoffisotop 18O verbunden? Das Isotop 13C macht 1.1% des gesamten auf unserer Erde vorkommenden Kohlenstoff aus, 18O sogar nur 0.2 % der Menge Sauerstoff auf Erden. Die Kombination ist also denkbar unwahrscheinlich.
Dennoch wird sie beobachtet, und ihre Häufigkeit in unterschiedlichen Schichten des Zahnes lässt sich in direkten Zusammenhang mit der Körpertemperatur bringen: Je geringer die Körpertemperatur des Lebewesens, desto häufiger tauchen 13C-18O Bindungen auf. Eine Erklärung für dieses Phänomen steht zwar noch aus, aber die theoretischen Berechnungen sprechen für sich und wurden nun auch in praktischen Tests bestätigt: Wissenschaftler konnten nun ihre Methode an lebenden Tieren eichen: Sie fanden einen reziproken Zusammenhang zwischen Körpertemperatur und der im Zahn vorhandenen Isotopenzusammensetzung. Mit dieser Methode fanden sie nun heraus, dass Wollhaarmammuts, die an der Nordsee lebten, eine Körpertemperatur von 30.9 °C hatten.
Und was wurde nun gemessen? Untersucht wurden die im Zahn vorhandenen Carbonate, das sind die Verbindungen, die eine 13C-18O Bindung enthalten können und daher hier von Interesse sind. Versetzt man Carbonat mit Säure, so verdrängt die stärkere Säure (hier Phosphorsäure, H3PO4) die schwächere (das ist die Kohlensäure, H2CO3) und CO2 entsteht.
Eben dieses CO2 enthält dann unsere besondere Bindung. Es liegt also ein 18O-13C-16O vor (eine besondere Bindung, zwei wären schön verdammt unwahrscheinlich). Ein Massenspektrometer bestimmt das exakte Gewicht einzelner Moleküle und kann so feststellen, dass CO2 nun 47 atomic units wiegt, statt der „normalen” (häufiger vorkommenden) 44 atomic units. Eine atomic unit entspricht ungefähr der Masse des Wasserstoffkerns, des leichtesten Atomkerns.
Das „normale” CO2 wird aber ebenso vom Massenspektrometer erfasst und quantifiziert. So lässt sich der Anteil an 47CO2 bestimmen und darüber auf die Temperatur zurückschließen.
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