Das glaube ich nicht
Die Siedlungen von Mehrgarh im heutigen Pakistan gehören zu den wichtigsten Zeugnissen der Jungsteinzeit in Asien. Hier, auf einer Ebene oberhalb des Indus-Tals, begannen Halbnomaden vor rund 7000 Jahren, Weizen und Gerste anzubauen und Nutztiere zu halten. Später entwickelten diese frühen Siedler auch immer fortgeschrittenere Techniken der Töpferei und der Kupferverarbeitung. „Mehrgarh ist ein Schmelztiegel für technologische Innovationen während des Neolithikums und der Kupferzeit im alten Südasien“, erklären Mathieu Thoury vom Synchrotron SOLEIL in Gif-sur-Yvette und seine Kollegen. „Davon zeugen Keramiken, Ornamente, Tonfiguren, glasierte Materialien sowie Textilien und sogar frühe Praktiken der Zahnmedizin.“ Unter den vielleicht bedeutendsten Funden in Mehrgarh ist ein 6000 Jahre altes Amulett aus Kupfer. Es besteht aus einem zwei Zentimeter großen Ring, durch den sechs kupferne Speichen laufen. Die Form dieses Amuletts deutet darauf hin, dass es nicht in einer einfachen Gussform hergestellt wurde. „Diese Form hätte nicht aus der Form genommen werden können, ohne diese zu zerbrechen“, sagen die Forscher.
Daher galt das Amulett von Mehrgarh als das bisher früheste Beispiel für das sogenannte Wachs-Ausschmelzverfahren. Dabei wird erst ein Wachsmodell gefertigt, um welches dann die eigentliche tönerne Gussform entsteht. Ob dies allerdings stimmt, ließ sich jedoch bisher nicht eindeutig nachweisen, weil das Kupfer des Amuletts vollkommen korrodiert ist. Die Verarbeitung und die genaue Zusammensetzung des Metalls waren daher mit gängigen Analysemethoden nicht mehr herauszufinden. Um das Rätsel des Amuletts und seiner Herstellung dennoch zu lösen, haben nun Thoury und seine Kollegen einer für die Archäologie neue Analysetechnik eingesetzt. Sie untersuchten das wertvolle Objekt mit Hilfe der Photolumineszenz-Spektroskopie. Dafür legten sie das Amulett unter ein spezielles Umkehr-Mikroskop und bestrahlten es mit Licht vom UV- bis in den Infrarotbereich. Das Spektrum der vom Objekt reflektierten Strahlung gibt dabei Aufschluss über chemische Zusammensetzung und Kristallstruktur.
Wachsmodell und erstaunlich reines Kupfer
Die Analysen bestätigen: Das Amulett von Mehrgarh ist tatsächlich im Wachs-Ausschmelzverfahren entstanden. „Die Analysen haben es uns ermöglicht, die unsichtbaren Muster zu entziffern, die den Schlüssel für die Herstellung des Artefakts lieferten“, berichten die Forscher. Demnach formte der Schöpfer des Amuletts zunächst ein Modell aus Wachs oder einer ähnlichen Substanz. Dann umgab er dieses Modell eng mit einem Tonmantel, der später die eigentliche Gussform darstellte. Diese Tonform wurde dann umgedreht erhitzt, damit das Wachs schmelzen und herauslaufen konnte, so Thoury und seine Kollegen. Um den Ton zu härten und die Restfeuchtigkeit auszutreiben, wurde die Form anschließend mit noch höheren Temperaturen gebrannt. Sie diente dann als Gussform für das glutflüssige Kupfer. Die Analyse der Feinstrukturen im Amulett bestätigten zudem, dass dieses Objekt in einem Durchgang gegossen und kaum durch hämmern oder andere Techniken nachbearbeitet wurde“, wie die Forscher berichten.
Noch spannender aber war die Zusammensetzung des Metalls: Normalerweise enthielten die meisten in der damaligen Zeit gegossenen Kupferobjekte größere Anteile von Arsen und andere Metallen und waren nicht sonderlich rein. Anders das Amulett von Merhgarh: „Die Abwesenheit von Legierungs-Elementen oder größeren Unreinheiten spricht dafür, dass die Menschen damals ein sehr reines Kupfer verwendeten“, berichten Thoury und seine Kollegen. „Die Zusammensetzung des Merhgarh-Amuletts ist damit sehr untypisch.“ Beim Guss muss dieses Kupfer zudem unter Zufuhr von Luft bis auf 1085 Grad erhitzt worden sein. Indizien dafür sind feinste Nadeln aus rotem Kupferoxid (CU 2O), die sich beim Guss zwischen größeren Ästen aus reinem Kupfer gebildet haben müssen. Die Feinstruktur des Amuletts lässt bis heute diese Nädelchen erkennen, wie die Forscher feststellten. So „edel“ das nahezu reine Kupfer des Amuletts jedoch war – für den Guss eignete es sich wegen seines hohen Schmelzpunkts und seiner ungünstigen Fließeigenschaften nur bedingt. „Die Verwendung des reinen Kupfers erwies sich bald als Sackgasse“, erklären Thoury und seine Kollegen. Doch die Metallgießer von Mehrgarh lernten dazu: „Sie entdeckten recht bald, dass die Zugabe eines größeren Anteils von Blei das Fließverhalten verbessert.“
So wurde das Amulett untersucht (Video: IPANEMA CNRS / Renaud Chabrier 2016)
Mit diesen Erkenntnissen liefert die Analyse des Amuletts von Mehrgarh erstmals einen spannenden Einblick in die Anfänge des Wachs-Ausschmelzverfahrens. Sie zeigt, dass die damaligen Metallgießer mit dieser neuen Technik noch experimentierten und noch nicht alle Vorteile voll zu nutzen wussten. Später wurde diese Technik zu einer der wichtigsten Methoden der Gießerei, angefangen vom Glockenguss bis hin zur Herstellung von Schmuckobjekten. „Selbst heute noch gehört dieses Verfahren zu den präzisesten Metallbearbeitungstechniken und wird beispielsweise für Hochleistungslegierungen von Stahl und Titan in der Luftfahrt eingesetzt“, erklären Thoury und seine Kollegen.
