van der Plicht, Hans

Dutch

NARCIS 

Kunstvoorwerpen dateren met radiokoolstof

ARTS repository - University of Groningen

   University of GroningenKunstvoorwerpen dateren met radiokoolstof van der Plicht, HansPublished in:Nederlands Tijdschrift voor NatuurkundeIMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite fromit. Please check the document version below.Document VersionPublisher's PDF, also known as Version of recordPublication date:2019Link to publication in University of Groningen/UMCG research databaseCitation for published version (APA):van der Plicht, H. (2019). Kunstvoorwerpen dateren met radiokoolstof. Nederlands Tijdschrift voorNatuurkunde, 85(7), 34-38.CopyrightOther than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of theauthor(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).The publication may also be distributed here under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license.More information can be found on the University of Groningen website: https://www.rug.nl/library/open-access/self-archiving-pure/taverne-amendment.Take-down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediatelyand investigate your claim.Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons thenumber of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.Download date: 13-02-2023KUNSTVOORWERPEN DATEREN MET RADIOKOOLSTOFONDERZOEK34 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde | Juli 2019Radiokoolstof is een radioactief isotoop dat in de natuur voor-komt. Het kan worden gebruikt ten behoeve van een breed scala van toepassingen zoals onderzoek naar de koolstofcy-clus en dateren van monsters voor de archeologie, aardwe-tenschappen en de kunst. Voorbeelden van dit laatste zullen nader worden besproken. Het element koolstof komt in de natuur in drie verschillende isotopen voor: 12C, 13C en 14C. Hiervan zijn 12C en 13C stabiel, en 14C is radioactief. Het heeft een halve-ringsijd van 5730 jaar en een natuurlijk voorkomen 14C : 12C ≈ 10-12. Het wordt con-tinu geproduceerd in de bovenste lagen van de atmosfeer door kosmische straling. Deze bestaat voornamelijk uit protonen, waarvan de relatief laagenergetische worden ingevangen door het geomagne-tisch veld. Hun interacties met atmo-sferische moleculen produceren onder andere neutronen. Deze kunnen op hun beurt een kernreactie met atmosferische stikstof aangaan: n + 14N → p + 14C. Dit 14C reageert met zuurstof tot 14CO2 en komt via fotosynthese in planten en vervolgens via de voedselketen ook in de biosfeer terecht. Het evenwicht tussen productie en radioactief verval van 14C zorgt voor de hierboven genoemde verhouding van 10-12.Zodra een organisme sterft, houdt de opname van 14C via de voedselketen uiteraard op en rest alleen het radioac-tief verval. Vanaf dat moment neemt de 14C-concentratie dus af. Hierop is het dateringsprincipe gebaseerd: door van een fossiel het resterende 14C-gehalte te meten, kan de ouderdom worden berekend met de exponentiële vervalwet voor radioactiviteit. Met de 14C-methode kunnen organische materialen zoals hout, houtskool, botten, plantenresten enzovoorts worden gedateerd tot circa 50.000 jaar geleden. Bij deze ouder-dom is de 14C-concentratie afgenomen tot 14C : 12C ≈ 10-15, de meetgrens van de methode.Tegenwoordig wordt 14C gemeten door middel van AMS (accelerator mass spectro-metry), een vorm van massaspectrometrie van C-ionen met een 200 kV tandemver-sneller (zie [1] voor een beschrijving van de Groningse machine).De 14C-tijdschaalHet berekenen van ouderdom uit de gemeten 14C-concentratie lijkt eenvou-dig met behulp van de vervalwet voor radioactiviteit. In werkelijkheid zijn er echter complicaties. Allereerst blijkt dat het natuurlijke 14C-gehalte 14C : 12C ≈ 10-12 niet constant is. Het geomagnetisch veld varieert en ook magnetische stormen van de zon bepalen mede de sterkte van het magnetisch veld rondom de aarde. Dit beïnvloedt rechtstreeks het aantal inge-vangen kosmische protonen en dus ook de productie van 14C in de atmosfeer.Naast deze natuurlijke oorzaak voor vari-aties in de 14C-concentratie treden in onze moderne tijd ook anthropogene effecten op. Fossiele brandstoffen zijn miljoenen jaren oud en bevatten dus geen 14C meer; de 14C-concentratie in de natuur neemt daardoor gestaag af sinds de industriële revolutie. Daarentegen is er extra 14C door de mens in de natuur geïntroduceerd door (test)explosies van kernbommen. Daarnaast zijn er andere complicaties. Zo is gedurende de eerste jaren een verkeerde waarde voor de halveringstijd gebruikt (5568 jaar). Verder hebben we te maken met isotopenfractionering. Een illustra-tief voorbeeld hiervoor is de fotosynthese: planten nemen 12CO2 gemakkelijker op dan het zwaardere 14CO2. De plant bevat daardoor minder 14C dan de atmosfeer waarin hij groeit. Een dergelijke isoto-pen- (en dus massa-) afhankelijkheid vindt plaats bij alle biologische, fysische en chemische processen. Organismen en materialen uit dezelfde tijd kunnen daar-door een verschillende 14C-concentratie Hans van der Plicht (1951) studeerde techni-sche natuurkunde aan de TUD en promoveerde in de kernfysica aan de RUG. Hij is emeritus hoogleraar bij het Centrum voor Iso-topen Onderzoek en was tevens bijzonder hoog-leraar aan de faculteit Archeologie van de UL. Hij is lid van de KNAW. j.van.der.plicht@rug.nlAuteur: Hans van der Plicht | Foto: J. Clottes / MC ONDERZOEK35Juli 2019 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde |2001501001950 1960 1970 1980kalenderjaar1990 2000 201014C-aciviteit (%)kalenderjaar2000180016001400120010000200400600800100014C-jaar BPFiguur 1. De 14C-ijkgrafiek (het verband tussen 14C-ouderdommen in BP en de historische kalender) voor het laatste millennium.Figuur 3. Schild gemaakt van een elandgewei geassocieerd met Lodewijk de Vrome, wat met 14C kon worden bevestigd. Foto: Rijksmuseum, Amsterdam.Figuur 2. De relatieve 14C-concentratie sinds 1950 in de atmos-feer, bovenal gekenmerkt door testexplosies van kernbommen.36 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde | Juli 2019ONDERZOEKhebben en dus ook verschillen in hun onderlinge 14C-ouderdom. Dit effect kan enkele honderden jaren bedragen.Genoemde complicaties zijn ‘opge-lost’ met de zogenoemde 14C-conven-tie. Deze houdt in dat de 14C-tijdschaal is gedefinieerd door middel van standaardisatie. Zo blijft men vast-houden aan de ‘foute’ waarde van de halveringstijd, omdat het niet handig is die te veranderen; dit zou grote ver-warring scheppen. Ook het effect van isotopenfractionering is gestandaardi-seerd. Voor meer details wordt naar de vakliteratuur verwezen [2].De standaard 14C-activiteit is gerela-teerd aan het jaar 1950. De conventio-nele 14C-ouderdom wordt weergegeven in de eenheid BP, wat oorspronkelijk before present (vóór 1950) betekende. Maar dit kan niet letterlijk worden ge-nomen door genoemde complicaties.De 14C-tijdschaal loopt dus uit de pas met de kalender (het effect van de halveringstijd); bovendien zijn er peri-oden van versnelling of vertraging van die pas (door een variërende natuur-lijke 14C-concentratie).De BP-tijdschaal kan worden geijkt naar kalenderjaren door 14C-daterin-gen te verrichten van monsters met een bekende historische ouderdom. Dit is op grote schaal gedaan met behulp van dendrochronologie, het dateren van hout met jaarringen van bomen (zie bijvoorbeeld [3]).De ijkgrafiek voor het laatste mil-lennium is afgebeeld in figuur 1. De metingen zijn gedaan voor dendro-chronologisch gedateerd hout en geven de kalenderouderdom (horizon-taal). Verticaal zijn de bijbehorende 14C-ouderdommen in BP geplot.De ijkgrafiek is niet lineair en laat dui-delijk variaties zien in het natuurlijke 14C-gehalte. Dit maakt de ijking inge-wikkeld, vooral als we de meetfouten meenemen. Voor dit doel is speciale software ontwikkeld. De 14C-varaties zijn veroorzaakt door fluctuaties in zonne-activiteit. Deze zijn vooral aanwezig vanaf de zeven-tiende eeuw, niet toevallig de periode die als de Kleine IJstijd bekend staat. Dit toont direct al het grootste pro-bleem betreffende dateren voor kunst: 14C-dateringen jonger dan 300 BP geven na ijking meerdere mogelijk-heden tussen 1600 en vandaag. En de vraag naar dateringen van kunstvoor-werpen betreft vooral deze periode – van schilderijen, houten beelden en ivoor tot muziekinstrumenten. Overigens schrikken eigenaren van een (vermeende) Stradivarius-viool toch al terug als ze van ons horen dat we er een stukje vanaf moeten zagen. Ook al is er slechts een paar milligram materiaal nodig, de 14C- methode is destructief.In de moderne tijd (sinds circa 1950) wordt de 14C-concentratie rechtstreeks gemeten in atmosferische CO2. Voor het noordelijk halfrond zijn de data gegeven in figuur 2. De 14C-concentra-tie wordt weergegeven als activiteit, relatief ten opzichte van het natuur-lijke gehalte (de standaard, 100%); ‘BP’ heeft geen betekenis voor modern materiaal.De ‘bompiek’ is duidelijk te zien, met een maximum van 200% in 1963. Na 1963 zijn er alleen ondergrondse kernproeven uitgevoerd, waardoor het relatieve 14C-gehalte in de atmosfeer weer afneemt door uitwisseling van 14CO2 tussen atmosfeer en oceaan, en gebruik van (14C-vrije) fossiele brand-stoffen. Het 14C-niveau in de atmosfeer is daardoor weer bijna terug op de natuurlijke waarde.Wat heeft dit met kunst te maken? Dateren van voorwerpen uit zeg 1970 is toch doorgaans niet interessant? Het gaat hier echter veelal om het aantonen van vervalsingen. Als het monster een 14C-activiteit heeft boven de 100%, dan kan het niet anders of het voorwerp stamt uit het tijdperk van de kernbom.Spraakmakende voorbeeldenBij de recente verbouwing van het Rijksmuseum in Amsterdam kwam een bijzonder voorwerp tevoorschijn, een schild gemaakt van een elandge-wei. Volgens traditie zou dit schild stammen uit de grafkelder van keizer Lodewijk de Vrome, zoon en opvol-ger van Karel de Grote, in Metz. Het schild is gedateerd in Groningen op 1055 ± 30 BP, geijkt: 975 - 1020 na Christus (getallen afgerond op 5, 1-sigma betrouwbaarheid). Het voor-werp is in werkelijkheid enkele eeu-wen na de dood van Lodewijk gemaakt en toen waarschijnlijk opgehangen in de grafkapel. Het is nu een topstuk in het Rijksmuseum (figuur 3). Zonder een 14C-datering zou dit voorwerp niet goed in de geschiedenis te plaatsen zijn.Een voor de 14C-methode illustratief voorbeeld betreft een Middeleeuws schilderij (figuur 4) uit het museum Huis Bergh te ’s-Heerenberg. Het schilderij zelf is niet met 14C- gedateerd, dat kan ook niet want de methode werkt alleen voor organisch materiaal (zoals hout) en niet voor verf en dergelijke. Het schilderij mag uiteraard ook niet beschadigd worden door er een monster van te nemen. De houten lijst kan wel worden geda-teerd en het bemonsteren kan vrijwel onzichtbaar gebeuren. Voor dit schilderij leverde de houten lijst een datering op van 180 ± 30 BP. Zoals duidelijk is uit figuur 1, levert de ijking drie mogelijkheden op. Met het computerprogramma is berekend 1665 - 1685, 1735 - 1805 en 1930 - 1950 na Christus. Van een nauw-keurig historische datering is dus geen sprake. Toch is met behulp van 14C een belangrijke vraag beantwoord in dit geval. De vraag was namelijk of de houten lijst origineel is (Middeleeuws dus) of van een latere datum. Dit laat-ste blijkt nu duidelijk het geval.Een bijzonder project betreft een serie iconen uit Oekraïne, gedateerd in Groningen [4]. In tegenstelling tot het eerdere voorbeeld, is de schilde-ring direct op het hout aangebracht. De enige onzekerheid is dan dat de kunstenaar een oud stuk hout zou heb-ben gebruikt, maar dat ligt niet echt voor de hand. Een voorbeeld is een bijzonder oud icoon uit Kiev (figuur 5), waarvan de historische ouderdom niet goed bekend was. Hout van dit topstuk is gedateerd op 1060 ± 25 BP, na ijking wordt dit 980 - 1015 na Christus. De oudheidEr is nog een onderwerp dat niet mag ontbreken: kunst uit de prehistorie. Juist hier is 14C essentieel om tot een goede datering te komen. Wellicht het beroemdste voorbeeld zijn de grot-37Juli 2019 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde |ONDERZOEKschilderingen uit het paleolithicum (de oude steentijd) in de Grotte Chau-vet Pont d’Arc, in de Franse Ardèche-vallei. De grot is ontdekt in 1994, is onverstoord en bevat honderden schilderingen van dieren uit de ijstijd waaronder leeuwen, die blijkbaar toen in Zuid-Frankrijk leefden, en paarden (zie openingsfiguur). De schilderingen zijn gemaakt met houtskool. Archeologen bepaalden op stilistische gronden aanvankelijk een ouderdom van ongeveer 15.000 jaar van deze schilderingen, vergelijkbaar met die van andere grotschilderingen in Zuidwest-Europa. Maar dateringen met 14C (onder andere uit Groningen) van het houtskool geven een veel ho-gere ouderdom: ongeveer 30.000 BP. Dat wordt niet door iedereen geac-cepteerd “omdat het niet kan”. Er is nog steeds een debat hierover gaande, een schoolvoorbeeld van een ‘richtin-genstrijd’ tussen alfa’s en beta’s. Een mogelijk argument is dat de kunste-naar houtskool van (destijds) 15.000 jaar oud heeft gebruikt, zodat het nu 30.000 dateert. Aan de andere kant, een aantal schilderingen is bekrast door holenberen die ook in de grot hebben gebivakkeerd. De schilderin-gen moeten dus ouder zijn dan de be-ren – en skeletresten van deze dieren dateren ook ongeveer 30.000 BP. Voor een gedegen samenvatting van de chronologie (inclusief ijking naar kalenderjaren en meetfouten) kan de lezer terecht in de vakliteratuur [5].SlotopmerkingenDateren van kunst met 14C kan vrijwel nooit de authenticiteit bewijzen van een kunstvoorwerp, in juridische zin. Zelfs niet als de datering klopt; we we-ten dan alleen dat het echt zou kunnen zijn. Dus de methode is op zijn best aanvullend.Wat wel kan is falsificatie; dit is feite-lijk de belangrijkste bijdrage van 14C in de praktijk. Als de datering niet klopt met de verwachting is dat belangrijke informatie. Bijvoorbeeld, bevat het voorwerp ‘bom-14C’, dan is het van na 1950 en niet uit de gouden eeuw. Als de datering van een schilderij middel-eeuws is volgens 14C, is het niet door Van Gogh gemaakt. Maar zelfs dan: van het schilderij kan alleen de houten lijst worden geda-teerd: er kan oud hout zijn gebruikt, of anderen hebben mogelijk later de lijst verwisseld. Het hierboven genoemde ‘oude houtskool’ als materiaal ge-bruikt voor de grotschilderingen valt ook in deze categorie.Het fraaiste voorbeeld wat ons labo-ratorium is gepasseerd in dit opzicht: we hebben ooit een houten Christus-beeld gedateerd, dat zou middeleeuws moeten zijn. De uitkomst is wonder-baarlijk: 4000 ± 60 BP, ver voor de tijd van Christus dus. De kunstenaar, wie en wanneer dan ook, heeft voor zijn werk duidelijk een stuk hout gebruikt dat toen al vele eeuwen oud was.REFERENTIES1 H.A. Synal, M. Stocker en M. Suter, MICADAS: a new compact radiocarbon AMS system, Nuclear Instru-ments and Methods B259, 7 - 13 (2007).2 W.G. Mook en J. van der Plicht, Reporting 14C activities and concentrations, Radiocarbon 41, 227 - 239 (1999).3 E. Jansma en J. van der Plicht, Kalenders van hout, Natuur en Techniek 66/8, 62 - 71 (1998).4 N. Kovalyukh et al., Dating of ancient icons from Kiev art collections, Radiocarbon 43, 1065 - 1075 (2001). 5 A. Quiles et al., First comprehensive chronological model of a decorated Upper Palaeolithic cave, Proceedings of the National Academy of Sciences 113, 4670 - 4675 (2016).Figuur 4. Middeleeuws schilderij, waarvan met een 14C-bepaling van de houten lijst een dateringskwestie kon worden opgelost. Foto: Collectie Stichting Huis Bergh, Inv.nr. 56.Figuur 5. Kostbaar antiek icoon (De voorspraak) uit Kiev, Oekraïne waarvan het hout met 14C is gedateerd op circa 1000 na Christus. Foto: National Art Museum Of Ukraine.38 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde | Juli 2019ONDERZOEK

University of Groningen

   University of GroningenKunstvoorwerpen dateren met radiokoolstof van der Plicht, HansPublished in:Nederlands Tijdschrift voor NatuurkundeIMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite fromit. Please check the document version below.Document VersionPublisher's PDF, also known as Version of recordPublication date:2019Link to publication in University of Groningen/UMCG research databaseCitation for published version (APA):van der Plicht, H. (2019). Kunstvoorwerpen dateren met radiokoolstof. Nederlands Tijdschrift voorNatuurkunde, 85(7), 34-38.CopyrightOther than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of theauthor(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).The publication may also be distributed here under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license.More information can be found on the University of Groningen website: https://www.rug.nl/library/open-access/self-archiving-pure/taverne-amendment.Take-down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediatelyand investigate your claim.Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons thenumber of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.Download date: 19-11-2022KUNSTVOORWERPEN DATEREN MET RADIOKOOLSTOFONDERZOEK34 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde | Juli 2019Radiokoolstof is een radioactief isotoop dat in de natuur voor-komt. Het kan worden gebruikt ten behoeve van een breed scala van toepassingen zoals onderzoek naar de koolstofcy-clus en dateren van monsters voor de archeologie, aardwe-tenschappen en de kunst. Voorbeelden van dit laatste zullen nader worden besproken. Het element koolstof komt in de natuur in drie verschillende isotopen voor: 12C, 13C en 14C. Hiervan zijn 12C en 13C stabiel, en 14C is radioactief. Het heeft een halve-ringsijd van 5730 jaar en een natuurlijk voorkomen 14C : 12C ≈ 10-12. Het wordt con-tinu geproduceerd in de bovenste lagen van de atmosfeer door kosmische straling. Deze bestaat voornamelijk uit protonen, waarvan de relatief laagenergetische worden ingevangen door het geomagne-tisch veld. Hun interacties met atmo-sferische moleculen produceren onder andere neutronen. Deze kunnen op hun beurt een kernreactie met atmosferische stikstof aangaan: n + 14N → p + 14C. Dit 14C reageert met zuurstof tot 14CO2 en komt via fotosynthese in planten en vervolgens via de voedselketen ook in de biosfeer terecht. Het evenwicht tussen productie en radioactief verval van 14C zorgt voor de hierboven genoemde verhouding van 10-12.Zodra een organisme sterft, houdt de opname van 14C via de voedselketen uiteraard op en rest alleen het radioac-tief verval. Vanaf dat moment neemt de 14C-concentratie dus af. Hierop is het dateringsprincipe gebaseerd: door van een fossiel het resterende 14C-gehalte te meten, kan de ouderdom worden berekend met de exponentiële vervalwet voor radioactiviteit. Met de 14C-methode kunnen organische materialen zoals hout, houtskool, botten, plantenresten enzovoorts worden gedateerd tot circa 50.000 jaar geleden. Bij deze ouder-dom is de 14C-concentratie afgenomen tot 14C : 12C ≈ 10-15, de meetgrens van de methode.Tegenwoordig wordt 14C gemeten door middel van AMS (accelerator mass spectro-metry), een vorm van massaspectrometrie van C-ionen met een 200 kV tandemver-sneller (zie [1] voor een beschrijving van de Groningse machine).De 14C-tijdschaalHet berekenen van ouderdom uit de gemeten 14C-concentratie lijkt eenvou-dig met behulp van de vervalwet voor radioactiviteit. In werkelijkheid zijn er echter complicaties. Allereerst blijkt dat het natuurlijke 14C-gehalte 14C : 12C ≈ 10-12 niet constant is. Het geomagnetisch veld varieert en ook magnetische stormen van de zon bepalen mede de sterkte van het magnetisch veld rondom de aarde. Dit beïnvloedt rechtstreeks het aantal inge-vangen kosmische protonen en dus ook de productie van 14C in de atmosfeer.Naast deze natuurlijke oorzaak voor vari-aties in de 14C-concentratie treden in onze moderne tijd ook anthropogene effecten op. Fossiele brandstoffen zijn miljoenen jaren oud en bevatten dus geen 14C meer; de 14C-concentratie in de natuur neemt daardoor gestaag af sinds de industriële revolutie. Daarentegen is er extra 14C door de mens in de natuur geïntroduceerd door (test)explosies van kernbommen. Daarnaast zijn er andere complicaties. Zo is gedurende de eerste jaren een verkeerde waarde voor de halveringstijd gebruikt (5568 jaar). Verder hebben we te maken met isotopenfractionering. Een illustra-tief voorbeeld hiervoor is de fotosynthese: planten nemen 12CO2 gemakkelijker op dan het zwaardere 14CO2. De plant bevat daardoor minder 14C dan de atmosfeer waarin hij groeit. Een dergelijke isoto-pen- (en dus massa-) afhankelijkheid vindt plaats bij alle biologische, fysische en chemische processen. Organismen en materialen uit dezelfde tijd kunnen daar-door een verschillende 14C-concentratie Hans van der Plicht (1951) studeerde techni-sche natuurkunde aan de TUD en promoveerde in de kernfysica aan de RUG. Hij is emeritus hoogleraar bij het Centrum voor Iso-topen Onderzoek en was tevens bijzonder hoog-leraar aan de faculteit Archeologie van de UL. Hij is lid van de KNAW. j.van.der.plicht@rug.nlAuteur: Hans van der Plicht | Foto: J. Clottes / MC ONDERZOEK35Juli 2019 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde |2001501001950 1960 1970 1980kalenderjaar1990 2000 201014C-aciviteit (%)kalenderjaar2000180016001400120010000200400600800100014C-jaar BPFiguur 1. De 14C-ijkgrafiek (het verband tussen 14C-ouderdommen in BP en de historische kalender) voor het laatste millennium.Figuur 3. Schild gemaakt van een elandgewei geassocieerd met Lodewijk de Vrome, wat met 14C kon worden bevestigd. Foto: Rijksmuseum, Amsterdam.Figuur 2. De relatieve 14C-concentratie sinds 1950 in de atmos-feer, bovenal gekenmerkt door testexplosies van kernbommen.36 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde | Juli 2019ONDERZOEKhebben en dus ook verschillen in hun onderlinge 14C-ouderdom. Dit effect kan enkele honderden jaren bedragen.Genoemde complicaties zijn ‘opge-lost’ met de zogenoemde 14C-conven-tie. Deze houdt in dat de 14C-tijdschaal is gedefinieerd door middel van standaardisatie. Zo blijft men vast-houden aan de ‘foute’ waarde van de halveringstijd, omdat het niet handig is die te veranderen; dit zou grote ver-warring scheppen. Ook het effect van isotopenfractionering is gestandaardi-seerd. Voor meer details wordt naar de vakliteratuur verwezen [2].De standaard 14C-activiteit is gerela-teerd aan het jaar 1950. De conventio-nele 14C-ouderdom wordt weergegeven in de eenheid BP, wat oorspronkelijk before present (vóór 1950) betekende. Maar dit kan niet letterlijk worden ge-nomen door genoemde complicaties.De 14C-tijdschaal loopt dus uit de pas met de kalender (het effect van de halveringstijd); bovendien zijn er peri-oden van versnelling of vertraging van die pas (door een variërende natuur-lijke 14C-concentratie).De BP-tijdschaal kan worden geijkt naar kalenderjaren door 14C-daterin-gen te verrichten van monsters met een bekende historische ouderdom. Dit is op grote schaal gedaan met behulp van dendrochronologie, het dateren van hout met jaarringen van bomen (zie bijvoorbeeld [3]).De ijkgrafiek voor het laatste mil-lennium is afgebeeld in figuur 1. De metingen zijn gedaan voor dendro-chronologisch gedateerd hout en geven de kalenderouderdom (horizon-taal). Verticaal zijn de bijbehorende 14C-ouderdommen in BP geplot.De ijkgrafiek is niet lineair en laat dui-delijk variaties zien in het natuurlijke 14C-gehalte. Dit maakt de ijking inge-wikkeld, vooral als we de meetfouten meenemen. Voor dit doel is speciale software ontwikkeld. De 14C-varaties zijn veroorzaakt door fluctuaties in zonne-activiteit. Deze zijn vooral aanwezig vanaf de zeven-tiende eeuw, niet toevallig de periode die als de Kleine IJstijd bekend staat. Dit toont direct al het grootste pro-bleem betreffende dateren voor kunst: 14C-dateringen jonger dan 300 BP geven na ijking meerdere mogelijk-heden tussen 1600 en vandaag. En de vraag naar dateringen van kunstvoor-werpen betreft vooral deze periode – van schilderijen, houten beelden en ivoor tot muziekinstrumenten. Overigens schrikken eigenaren van een (vermeende) Stradivarius-viool toch al terug als ze van ons horen dat we er een stukje vanaf moeten zagen. Ook al is er slechts een paar milligram materiaal nodig, de 14C- methode is destructief.In de moderne tijd (sinds circa 1950) wordt de 14C-concentratie rechtstreeks gemeten in atmosferische CO2. Voor het noordelijk halfrond zijn de data gegeven in figuur 2. De 14C-concentra-tie wordt weergegeven als activiteit, relatief ten opzichte van het natuur-lijke gehalte (de standaard, 100%); ‘BP’ heeft geen betekenis voor modern materiaal.De ‘bompiek’ is duidelijk te zien, met een maximum van 200% in 1963. Na 1963 zijn er alleen ondergrondse kernproeven uitgevoerd, waardoor het relatieve 14C-gehalte in de atmosfeer weer afneemt door uitwisseling van 14CO2 tussen atmosfeer en oceaan, en gebruik van (14C-vrije) fossiele brand-stoffen. Het 14C-niveau in de atmosfeer is daardoor weer bijna terug op de natuurlijke waarde.Wat heeft dit met kunst te maken? Dateren van voorwerpen uit zeg 1970 is toch doorgaans niet interessant? Het gaat hier echter veelal om het aantonen van vervalsingen. Als het monster een 14C-activiteit heeft boven de 100%, dan kan het niet anders of het voorwerp stamt uit het tijdperk van de kernbom.Spraakmakende voorbeeldenBij de recente verbouwing van het Rijksmuseum in Amsterdam kwam een bijzonder voorwerp tevoorschijn, een schild gemaakt van een elandge-wei. Volgens traditie zou dit schild stammen uit de grafkelder van keizer Lodewijk de Vrome, zoon en opvol-ger van Karel de Grote, in Metz. Het schild is gedateerd in Groningen op 1055 ± 30 BP, geijkt: 975 - 1020 na Christus (getallen afgerond op 5, 1-sigma betrouwbaarheid). Het voor-werp is in werkelijkheid enkele eeu-wen na de dood van Lodewijk gemaakt en toen waarschijnlijk opgehangen in de grafkapel. Het is nu een topstuk in het Rijksmuseum (figuur 3). Zonder een 14C-datering zou dit voorwerp niet goed in de geschiedenis te plaatsen zijn.Een voor de 14C-methode illustratief voorbeeld betreft een Middeleeuws schilderij (figuur 4) uit het museum Huis Bergh te ’s-Heerenberg. Het schilderij zelf is niet met 14C- gedateerd, dat kan ook niet want de methode werkt alleen voor organisch materiaal (zoals hout) en niet voor verf en dergelijke. Het schilderij mag uiteraard ook niet beschadigd worden door er een monster van te nemen. De houten lijst kan wel worden geda-teerd en het bemonsteren kan vrijwel onzichtbaar gebeuren. Voor dit schilderij leverde de houten lijst een datering op van 180 ± 30 BP. Zoals duidelijk is uit figuur 1, levert de ijking drie mogelijkheden op. Met het computerprogramma is berekend 1665 - 1685, 1735 - 1805 en 1930 - 1950 na Christus. Van een nauw-keurig historische datering is dus geen sprake. Toch is met behulp van 14C een belangrijke vraag beantwoord in dit geval. De vraag was namelijk of de houten lijst origineel is (Middeleeuws dus) of van een latere datum. Dit laat-ste blijkt nu duidelijk het geval.Een bijzonder project betreft een serie iconen uit Oekraïne, gedateerd in Groningen [4]. In tegenstelling tot het eerdere voorbeeld, is de schilde-ring direct op het hout aangebracht. De enige onzekerheid is dan dat de kunstenaar een oud stuk hout zou heb-ben gebruikt, maar dat ligt niet echt voor de hand. Een voorbeeld is een bijzonder oud icoon uit Kiev (figuur 5), waarvan de historische ouderdom niet goed bekend was. Hout van dit topstuk is gedateerd op 1060 ± 25 BP, na ijking wordt dit 980 - 1015 na Christus. De oudheidEr is nog een onderwerp dat niet mag ontbreken: kunst uit de prehistorie. Juist hier is 14C essentieel om tot een goede datering te komen. Wellicht het beroemdste voorbeeld zijn de grot-37Juli 2019 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde |ONDERZOEKschilderingen uit het paleolithicum (de oude steentijd) in de Grotte Chau-vet Pont d’Arc, in de Franse Ardèche-vallei. De grot is ontdekt in 1994, is onverstoord en bevat honderden schilderingen van dieren uit de ijstijd waaronder leeuwen, die blijkbaar toen in Zuid-Frankrijk leefden, en paarden (zie openingsfiguur). De schilderingen zijn gemaakt met houtskool. Archeologen bepaalden op stilistische gronden aanvankelijk een ouderdom van ongeveer 15.000 jaar van deze schilderingen, vergelijkbaar met die van andere grotschilderingen in Zuidwest-Europa. Maar dateringen met 14C (onder andere uit Groningen) van het houtskool geven een veel ho-gere ouderdom: ongeveer 30.000 BP. Dat wordt niet door iedereen geac-cepteerd “omdat het niet kan”. Er is nog steeds een debat hierover gaande, een schoolvoorbeeld van een ‘richtin-genstrijd’ tussen alfa’s en beta’s. Een mogelijk argument is dat de kunste-naar houtskool van (destijds) 15.000 jaar oud heeft gebruikt, zodat het nu 30.000 dateert. Aan de andere kant, een aantal schilderingen is bekrast door holenberen die ook in de grot hebben gebivakkeerd. De schilderin-gen moeten dus ouder zijn dan de be-ren – en skeletresten van deze dieren dateren ook ongeveer 30.000 BP. Voor een gedegen samenvatting van de chronologie (inclusief ijking naar kalenderjaren en meetfouten) kan de lezer terecht in de vakliteratuur [5].SlotopmerkingenDateren van kunst met 14C kan vrijwel nooit de authenticiteit bewijzen van een kunstvoorwerp, in juridische zin. Zelfs niet als de datering klopt; we we-ten dan alleen dat het echt zou kunnen zijn. Dus de methode is op zijn best aanvullend.Wat wel kan is falsificatie; dit is feite-lijk de belangrijkste bijdrage van 14C in de praktijk. Als de datering niet klopt met de verwachting is dat belangrijke informatie. Bijvoorbeeld, bevat het voorwerp ‘bom-14C’, dan is het van na 1950 en niet uit de gouden eeuw. Als de datering van een schilderij middel-eeuws is volgens 14C, is het niet door Van Gogh gemaakt. Maar zelfs dan: van het schilderij kan alleen de houten lijst worden geda-teerd: er kan oud hout zijn gebruikt, of anderen hebben mogelijk later de lijst verwisseld. Het hierboven genoemde ‘oude houtskool’ als materiaal ge-bruikt voor de grotschilderingen valt ook in deze categorie.Het fraaiste voorbeeld wat ons labo-ratorium is gepasseerd in dit opzicht: we hebben ooit een houten Christus-beeld gedateerd, dat zou middeleeuws moeten zijn. De uitkomst is wonder-baarlijk: 4000 ± 60 BP, ver voor de tijd van Christus dus. De kunstenaar, wie en wanneer dan ook, heeft voor zijn werk duidelijk een stuk hout gebruikt dat toen al vele eeuwen oud was.REFERENTIES1 H.A. Synal, M. Stocker en M. Suter, MICADAS: a new compact radiocarbon AMS system, Nuclear Instru-ments and Methods B259, 7 - 13 (2007).2 W.G. Mook en J. van der Plicht, Reporting 14C activities and concentrations, Radiocarbon 41, 227 - 239 (1999).3 E. Jansma en J. van der Plicht, Kalenders van hout, Natuur en Techniek 66/8, 62 - 71 (1998).4 N. Kovalyukh et al., Dating of ancient icons from Kiev art collections, Radiocarbon 43, 1065 - 1075 (2001). 5 A. Quiles et al., First comprehensive chronological model of a decorated Upper Palaeolithic cave, Proceedings of the National Academy of Sciences 113, 4670 - 4675 (2016).Figuur 4. Middeleeuws schilderij, waarvan met een 14C-bepaling van de houten lijst een dateringskwestie kon worden opgelost. Foto: Collectie Stichting Huis Bergh, Inv.nr. 56.Figuur 5. Kostbaar antiek icoon (De voorspraak) uit Kiev, Oekraïne waarvan het hout met 14C is gedateerd op circa 1000 na Christus. Foto: National Art Museum Of Ukraine.38 | Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde | Juli 2019ONDERZOEK

https://pure.rug.nl/ws/files/88757625/66341531_4781488_Kunstvoorwerpen_dateren_met_radiokoolstof_def.pdf

Kunstvoorwerpen dateren met radiokoolstof

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

NARCIS

ARTS repository - University of Groningen

University of Groningen