Wie Archäologen Funde aufspüren

Wie Archäologen Funde aufspüren

Von Marion Kretz-Mangold

Nichts für Einzelkämpfer: Archäologie heute ist Teamarbeit - und hochspezialisiert dazu. Das gilt schon für die Suche nach möglichen Grabungsstellen.

Schädelkallote des Neandertalers

Es war ein Fund, der die Geschichte der Menschheit revolutioniert hat: der Schädel des "Neandertalers", der im Sommer 1856 zusammen mit anderen Knochenstückchen in einem Steinbruch bei Düsseldorf geborgen wurde. Reiner Zufall, dass er nicht mit Schutt abgeräumt wurde.

Es war ein Fund, der die Geschichte der Menschheit revolutioniert hat: der Schädel des "Neandertalers", der im Sommer 1856 zusammen mit anderen Knochenstückchen in einem Steinbruch bei Düsseldorf geborgen wurde. Reiner Zufall, dass er nicht mit Schutt abgeräumt wurde.

Ohne den Zufall hätte es auch andere spektakuläre Funde nie gegeben: Im Kreis Soest blieb ein Bauer mit dem Pflug an Steinen hängen, die sich als Überreste einer jungsteinzeitlichen Grabanlage entpuppten. Und am Rhein bei Bonn-Oberkassel tauchten bei Sprengarbeiten die Knochen eines Paares auf, das vor rund 14.000 Jahren dort begraben wurde. Zufallsfunde gibt es bis heute. Aber Archäologen setzen auf die systematische Erkundung - zu Wasser, zu Lande und ganz besonders aus der Luft.

Stonehenge wurde Anfang des 20. Jahrhunderts aus einem Heißluftballon heraus eher zufällig entdeckt. Inzwischen hat sich die Luftbildarchäologie als eigene Erkundungsmethode etabliert, Tausende von Bodendenkmälern in NRW wurden aus der Luft ausgemacht. Viele davon hat Baoquan Song von der Ruhr-Universität Bochum entdeckt. Er hat sich darauf spezialisiert, das Land abzufliegen und jede Auffälligkeit im Boden auszumachen: ungewöhnlich nasse Stellen, Schneeverwehungen oder unterschiedliche Wuchshöhen in der Vegetation. Sie sind oft der erste Hinweis auf ein römisches Lager, einen aufgegebenen Friedhof oder einen vergessenen Hohlweg.

Wo der Laie nur Schatten und Verfärbungen im Ackerklee sieht, erkennen Experten wie Song Spuren menschlicher Bautätigkeit. Denn Pflanzen gedeihen besser oder schlechter, je nachdem, wie viele Nährstoffe die Erde enthält - und über Gräben voll lockerer Erde sind das mehr, über Mauerresten weniger. Deutlich sind die Unterschiede auf dieser Aufnahme zu sehen, die Luftbildarchäologe Song im November 2016 bei Alpen-Drüpt gemacht hat. Wie sich herausstellte, zeigt sie Gebäude und Lagergräben eines bis dahin völlig unbekannten Kastells, das einst am römischen Limes stand.

Noch schärfer ist der Blick, den LiDAR-Aufnahmen ermöglichen. Bei LiDAR (Light Detection and Radar) werden Laserstrahlen eingesetzt, die vom Flugzeug auf den Boden geschickt werden. Je nach Flughöhe und Geschwindigkeit entsteht ein dichtes Netz von Punkten, das in ein Bild mit hoher Auflösung und vielen Details umgewandelt wird. Das Land NRW setzt die Methode seit ein paar Jahren ein, um das Gelände flächendeckend zu kartographieren, und stellt die Daten dann online zur Verfügung. Der Laser durchdringt sogar dichte Vegetation. Damit können die Archäologen auch Wälder auf mögliche Fundstellen untersuchen - wie hier den Kottenforst bei Bonn: Zu sehen sind ein Bach, schnurgerade Straßen und viele kleine Kuhlen - möglicherweise Bombentrichter aus dem Zweiten Weltkrieg.

Mit Hilfe von LiDAR wurden Fundplätze sichtbar gemacht, die sonst verborgen geblieben wären: Ein Hobbyarchäologe etwa machte bei Kleve Spuren von Äckern in Schachbrettform aus - Hinweise auf "Celtic Fields" aus der Eisenzeit. Und im Kottenforst bei Bonn entdeckten Experten des LVR-Amtes für Bodendenkmalpflege römische Übungslager, auf dieser farbigen Karte gut an den typischen abgerundeten Ecken und den Toreingängen zu erkennen. Die Soldaten mussten sie anlegen, um für Märsche zu üben und "damit sie nicht auf dumme Gedanken kommen", wie es beim Amt für Rheinische Bodendenkmalpflege heißt.

Die klassische Feld-Begehung ist trotz aller technischen Fortschritte nicht überholt. Denn auf einem Acker, der seit vielen Jahren umgepflügt wurde, gibt es keine Unebenenheiten mehr, die ein Laserscan erfassen könnte. Dafür hat der Pflug vielleicht Scherben oder Münzen aus der Erde geholt, die jetzt offen an der Oberfläche liegen. Deswegen treten die Archäologen auf den Plan, wenn ein Landwirt einen Fund gemeldet hat oder der Acker bebaut werden soll.

Funde aus Metall, die noch in der Erde liegen, können mit einem Detektor aufgespürt werden. Darin befindet sich eine Suchspule, unter der sich ein elektromagnetisches Feld aufbaut. Macht es Eisen oder ein anderes Metall aus, verändert sich auch das Signal - eine relativ simple Methode. Das Problem: Das macht die Suche auch Nicht-Wissenschaftlern leicht. Eigentlich brauchen sie dafür eine offizielle Genehmigung. Aber nicht jeder aus der Sondengänger-Szene, der GPS und hocheffiziente Geräte einsetzt, ist im Namen der Wissenschaft unterwegs.

Archäologen profitieren von jeder technischen Weiterentwicklung und nutzen viele geophysikalische Methoden, die erst in den vergangenen Jahren entwickelt und immer weiter verfeinert wurden. Dazu gehört auch die Geoelektrik: Spezielle Geräte können Feuchtigkeit "erschnüffeln", indem sie den elektrischen Widerstand im Erdboden feststellen - je mehr Feuchtigkeit, desto geringer die Leitfähigkeit. So konnten die Experten zum Beispiel nachweisen, dass der Rhein bei Xanten in der Römerzeit weiter östlich verlief als heute.

Nach einem ähnlichen Prinzip funktioniert die Geomagnetik. Sie macht sich die Erkenntnis zunutze, dass "gewachsene Erde" Mineralien mit Eisenatomen enthält, die sich nach dem Erdmagnetismus ausrichten. Wird in dieser Erde ein Graben gezogen und mit Erde von einer anderen Stelle aufgefüllt, eine Mauer gebaut oder ein Holzpfosten eingeschlagen, dann wird der Urzustand gestört. Diese Störungen können auch Jahrtausende später nachgewiesen werden - mit einem Magnetometer, der über den Acker geschoben wird. So lassen sich, wie per LiDAR aus der Luft, große Flächen erfassen, ohne dass mögliche Fundstellen zerstört werden.

Pro Hektar kann der Magnetometer 400.000 Messpunkte liefern, die später am Computer in Graustufen-Bilder umgewandelt werden - wie dieses eines bandkeramischen Erdwerks im Braunkohletagebau. Die Methode funktioniert zwar nicht überall: Kalkstein oder Kies, der in Nordrhein-Westfalen oft vorkommt, sind quasi metallfrei. Trotzdem gehört die Geomagnetik heute zu den Standardmethoden bei der Erkundung. Es gibt andere, hochspezialisierte Verfahren, wie Bodenradar, Infrarot- oder sogar Myonendetektor, bei dem Teilchen aus der Atmosphäre auf dem Weg durch Pyramiden oder Vulkane erfasst werden. Sie sind aber teuer, aufwändig und deswegen lange noch nicht so verbreitet.

Rot für die Luftbild-Linien, blau für Störungen im Boden: Geomagnetische Untersuchungen der Uni Köln rundeten das erste Bild ab, das sich die Archäologen des Landschaftsverbandes von Till-Kapitelshof (bei Bedburg-Hau am Niederrhein) machten. Ergebnis: Das Lager der Römer war 500 Meter lang und 370 Meter breit, bot auf 16 Hektar Platz für rund 5.000 Soldaten und war mit gleich drei Spitzgräben ungewöhnlich stark gesichert. Mehr noch: Es gab nicht nur dieses eine Lager, im Laufe der Zeit wurden mehrere große und kleine errichtet. Die Römer waren also gekommen, um länger zu bleiben.

Löss, Kalk, Kies - und Wasser: Auch in Flüssen und Seen können archäologische Schätze schlummern. Sie sind nicht so spektakulär wie die antiken Handelsschiffe mitsamt Ladung, die im Mittelmeer aufgespürt wurden. Mauerreste, am richtigen Ort gefunden, können aber genauso aufsehenerregend sein. Deswegen machte sich Unterwasserarchäologe Martin Mainberger 2009 im Auftrag des Landschaftsverbandes Rheinland (LVR) auf die Suche nach dem römischen Legionslager Vetera II, das in einer vollgelaufenen Kiesgrube bei Xanten vermutet wurde. Dabei setzte er ein Sedimentecholot ein, das akustische Wellen auf den Grund schickt, während es Bahn für Bahn hinter einem Boot hergezogen wird.

Eine mühsame Arbeit - und in diesem Fall ohne positives Ergebnis. Die Karte, die mit Mainbergers Daten erstellt wurde, zeigt sehr tiefe, ausgebaggerte Stellen in Dunkelblau, seichtere Stellen und kleine Farbtupfer, die Unebenheiten markieren. Mauerreste zeigt sie nicht. Entweder hat der Kiesbagger die Überreste des römischen Lagers zerstört, oder es gab sie nie. "Jetzt ist alles wieder offen", wie Mainberger sagt. Die Suche nach Vetera II, die die Archäologen im Rheinland so lange beschäftigt, geht weiter.

Daten-Gemälde: Wie LiDAR-Scans werden auch Messergebnisse aus dem Wasser am Computer in aufwändige Bilder umgewandelt. Dieses zeigt ein aus Sonardaten errechnetes 3-D-Modell einer Formation bei Königswinter, die heute meist vom Rhein überspült wird. Wissenschaftler fanden heraus: Der Rheinpegel am Drachenfels lag vor 2.000 Jahren viel niedriger als heute. Das Areal lag also trocken - ein natürlicher Hafen, bestens geeignet für Schiffe mit flachem Boden, die das begehrte Baumaterial rheinabwärts brachten.

Aber auch wenn High-Tech eine große Rolle spielt: Manchmal kommt es doch auf den richtigen Riecher an. Hier im Braunkohletagebau bei Merzenich (Kreis Düren) zum Beispiel, wo ein LVR-Team eine bandkeramische Siedlung ausgrub. Die feuchte Delle dort hinten im Boden? Darunter verbirgt sich bestimmt etwas, vermutete ein Teammitglied. Die Grabung wurde ausgeweitet - zutage kamen Reste eines Brunnens aus der Steinzeit, des tiefsten in ganz Europa und eine technische Meisterleistung dazu.

Stand: 11.12.2017, 06:00 Uhr