Bundenbach 
Fossilien im Röntgenlicht

An einem Novembertag des Jahres 1895 experimentierte in seinem verdunkelten Physiklabor an der Würzburger Universität Professor WILHELM CONRAD RÖNTGEN mit Vakuum-Röhren. Beim Anlegen der Hochspannung an die Elektroden einer solchen Röhre bemerkte er, dass ein in der Nähe liegender Leuchtschirm mit Bariumplatinzyanür, einem Platinsalz, das zum Nachweis ultravioletter Strahlung verwendet wird, zu leuchten anfing. Er erkannte sofort, dass eine für das Auge nicht sichtbare Strahlung hierfür verantwortlich war.

Am 8. Januar 1896 veröffentlichte Prof. RÖNTGEN seine Beobachtungen und berichtete, dass die neue unsichtbare Strahlung feste Stoffe durchdringen kann, Leuchtstoffe zur Lichtemission anregt und photographische Schichten schwärzt. Der Nutzen der von RÖNTGEN „X-Strahlen“ genannten Strahlung, besonders in der Medizin, war ihm zu diesem Zeitpunkt schon klar. Die Nachricht von der Entdeckung ging sehr rasch um die ganze Welt und veranlasste viele Experimentatoren, ähnliche Versuche zu machen. Bereits neun Monate nach RÖNTGENS Entdeckung wurden erste Röntgenaufnahmen von Fossilien hergestellt, so von BRÜHL (1896) in Berlin und von LEMOINE (1896) in Paris. Über die Aufnahmen liegen nur Berichte, aber keine Bilder vor. Die erste größere Arbeit mit Bildern von Fossilien und einem in Bernstein eingeschlossenen Frosch, der durch die Röntgenaufnahme als Fälschung entlarvt werden konnte, veröffentlichte BRANCO (1906).

Im Laufe der folgenden Jahre fanden sich in der Literatur immer wieder Veröffentlichungen, die über eine Anwendung von Röntgenstrahlen bei der Untersuchung von Fossilien berichteten, ein spektakulärer Erfolg war aber nicht zu verbuchen.

1932 begann ein Physiker in Hamburg, W. M. LEHMANN, sich intensiv mit der Untersuchung von Fossilien mit Hilfe von Röntgenstrahlen zu befassen. Später richtete er in Kirn an der Nahe sogar ein eigenes Röntgenlabor ein. Als Honorarprofessor am Paläontologischen Institut der Universität Bonn hinterließ er bei seinem Tode gegen 3.000 Röntgenaufnahmen, vorwiegend von Material aus dem Hunsrück.

Der Hauptgrund, warum die Röntgenstrahlen bisher so selten für die Untersuchung von Fossilien eingesetzt wurden, ist ein ziemlich einfacher: Da dem Paläontologen nur in seltenen Fällen eine Röntgenanlage zur Verfügung steht, lässt er sich von seinem Präparat durch einen Radiologen eine Aufnahme machen. Dieser tut ihm den Gefallen, aber er ist ja gewohnt, nur an Menschen Aufnahmen zu machen. Die Bedingungen, unter denen eine optimale Röntgenaufnahme erzielt wird, sind aber in den zwei Fällen - Humanmedizin und Paläontologie - völlig verschieden. Der Radiologe muss darauf achten, dass er seine Aufnahme mit einer möglichst geringen Strahlendosis zur Schonung des Patienten macht; die Belichtungszeit muss so kurz wie möglich sein, um noch ein scharfes Bild zu bekommen (bewegt sich doch der Herzrand in einer bestimmten Phase mit einem halben Meter pro Sekunde!). Zur Verringerung der Strahlendosis bringt er seinen Film zusätzlich zwischen sogenannte Verstärkerfolien, die aus einem dünnen, strahlendurchlässigen Träger bestehen, auf dem mit einem Bindemittel ein Leuchtstoff aufgebracht ist, der durch die auftreffenden Röntgenstrahlen zum Leuchten angeregt wird und nun seinerseits den Film belichtet. Dadurch kann die Dosis auf den 50. Teil und weniger herabgesetzt werden, allerdings unter einem gewissen Verlust an Zeichenschärfe. Der Paläontologe kennt diese Dosisprobleme nicht: Seine Objekte erleiden keine Strahlenschäden, man kann sie einer beliebig hohen Strahlendosis aussetzen und auf Verstärkerfolien verzichten, somit also eine hohe Zeichenschärfe erreichen. Zudem kann er durch Verminderung der Aufnahmespannung den Kontrast erhöhen. Die Belichtungszeit spielt auch keine Rolle, da sich die Objekte nicht mehr bewegen.

Aus diesen unterschiedlichen Aufnahmebedingungen ist leicht einzusehen, warum der Paläontologe mit den vom Radiologen hergestellten Aufnahmen nicht zufrieden war. Es ist deshalb ein großer Fortschritt, wenn sich jetzt das eine oder andere paläontologische Institut eine Röntgenanlage anschafft und junge Paläontologen in deren optimaler Handhabung ausgebildet werden. Hier zeigt sich, wie wichtig die interdisziplinäre Zusammenarbeit ist und welch überraschende Ergebnisse und Erfolge dabei herauskommen. Einige Eindrücke hiervon mögen die Abbildungen dieser Schrift vermitteln.

Das Studium der Fossilien, insbesondere der des unterdevonischen Dachschiefers des Hunsrück, erfolgte bislang hauptsächlich an Präparaten, bei denen das beim Spalten zum Vorschein gekommene Objekt durch eine mechanische Bearbeitung freigelegt wurde. Dies geschieht meist in einer ziemlich rauhen Art mit rotierenden Drahtbürsten aus Stahl oder Messing. Der weiche Schiefer wird dabei weggekratzt, das Fossil bleibt - sofern es pyritisiert ist - erhalten, da Pyrit außerordentlich hart ist. Er ist eine chemisch sehr stabile Verbindung von Eisen und Schwefel, FeS2. Da Pyrit von Röntgenstrahlen nicht so leicht durchdrungen werden kann wie der reine Schiefer, eignen sich gerade die Hunsrück-Fossilien, die ja meist mehr oder weniger pyritisiert sind, besonders gut für die Röntgenuntersuchungen. Diese sollten durchgeführt werden, bevor man mit der mechanischen Bearbeitung beginnt, um auch feine Details herausarbeiten zu können, die einer Bürstenpräparation meist zum Opfer fallen.

Der geübte Präparator bedient sich feiner Schaber und Messer, und bei der Arbeit achtet er auf die Tonhöhe des Geräusches. Stößt er auf Pyrit, dann ändert sich diese nämlich plötzlich, und so weiß er, dass er nun ganz vorsichtig vorgehen muss: Zudem sieht er ja aus der Röntgenaufnahme, die er zur Kontrolle neben sich auf dem Lichtkasten liegen hat, wo er auf Pyrit stößt.

Allerdings kann es vorkommen, dass das Fossil nicht pyritisiert (und somit auch nicht im Röntgenbild in Erscheinung tritt), aber im Schiefer doch soweit verfestigt ist, dass es auch noch präpariert werden kann.

Meist sehen die in den Handel kommenden Hunsrückfossilien goldglänzend aus. Dies ist ein Zeichen dafür, dass sie mit einer Messingbürste präpariert wurden. Spuren von Messing bleiben auf dem harten Fossil haften und erzeugen den Glanz, der für den Laien natürlich optisch sehr effektvoll, für die wissenschaftliche Untersuchung jedoch belanglos ist.

Auszug aus: W. STÜRMER (1980): Röntgenstrahlen erforschen die Urzeit.

Weitergehende Informationen finden Sie hier zum Download:

Blind, Wolfram (1995): Die Lebewelt der Hunsrückschiefer im Röntgenlicht.