La mer emporte, les os se souviennent: FTIR-ATR analysis of bioapatite preservation in skeletal remains from the 18th-century Fortress of Louisbourg to inform coastal archaeological rescue operations

Seit Jahrhunderten frisst der Atlantische Ozean langsam die felsigen Küsten der Insel Cape Breton in Nova Scotia auf. Während die Wellen das Land zurückerobern, legen sie einen vergessenen Friedhof aus den 1700er Jahren frei, den Rochefort Point Cemetery, der einst Teil der Festung Louisbourg war. Dies ist ein Wettlauf gegen die Zeit. Archäologen müssen die Überreste der dort Bestatteten finden und umbetten, bevor das Meer sie für immer wegspült. Doch es gibt ein Problem: Der Ozean behandelt nicht jedes Grab auf die gleiche Weise. Einige Knochen sehen so aus, als hätten sie intakt überlebt, während andere zu Staub zerfallen sind. Lange Zeit glaubten Forscher, den Zustand dieser Überreste allein durch das Ansehen beurteilen zu können. Wenn ein Knochen solide aussah, nahmen sie an, er sei sicher zu untersuchen. Wenn er gebrochen aussah, nahmen sie an, er sei zerstört. Diese einfache visuelle Prüfung könnte die Wissenschaftler jedoch in die Irre führen, da sie den wahren chemischen Zustand der Knochen verbirgt und es schwierig macht, genau zu wissen, wo als Nächstes gegraben werden soll.

Um dieses Rätsel zu lösen, beschlossen Forscher, tiefer als nur an der Oberfläche zu blicken. Sie wandten sich einer Technik namens Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie zu, die wie ein chemischer Fingerabdruck-Scanner für Knochen wirkt. Knochen bestehen aus zwei Hauptbestandteilen: einem harten, mineralischen Teil, der ihnen Festigkeit verleiht, und einem weichen, proteinhaltigen Teil, der ihnen Flexibilität gibt. Über hunderte von Jahren kann die Umgebung die Mineralien im Knochen durch Mineralien aus dem Boden oder dem Wasser ersetzen – ein Prozess, der die Struktur schwächt, selbst wenn der Knochen noch ganz aussieht. Die Forscher wollten sehen, ob das Salzwasser, das aus der nahegelegenen Ozeanregion abfließt, diesen chemischen Zerfall beschleunigt und ob die Betrachtung der Knochenoberfläche ausreichte, um den Unterschied festzustellen. Sie konzentrierten sich auf die Femora, die großen Oberschenkelknochen, von 51 Individuen des Friedhofs. Diese Knochen wurden gewählt, weil sie dicht sind und normalerweise als letzte verschwinden, was dem Team die beste Chance gibt, ein Muster zu finden.

Das Team entnahm winzige Proben aus dem Inneren des Knochens jeder Person und mahlte sie zu einem feinen Pulver, um ihre chemische Zusammensetzung zu analysieren. Sie verglichen diese chemischen Ergebnisse mit einer visuellen Bewertung, die sie jedem Skelett gegeben hatten, die von „exzellent“ bis „schlecht“ reichte. Was sie fanden, war ein klares und besorgniserregendes Muster, das mit der Geografie zusammenhing. Je näher eine Bestattung am nördlichen Rand des Friedhofs lag, dort wo das Land auf den Ozean trifft, desto stärker waren die Knochen chemisch geschädigt. Das Salzwasser, das reich an Ionen ist, die aggressiv die Plätze mit den Mineralien des Knochens tauschen, wirkte als ein mächtiger Zersetzungsfaktor. Dieser chemische Schaden war messbar und konsistent und zeigte, dass die Abflüsse des Meerwassers die primäre Kraft bei der Zerstörung der Überreste war, mehr noch als die Art des Bodens, in dem sie begraben waren.

Überraschenderweise entsprach die visuelle Inspektion der Knochen nicht dieser chemischen Realität. Die Forscher fanden heraus, dass viele Knochen, die mit bloßem Auge perfekt aussah, tatsächlich chemisch beeinträchtigt waren, wobei ihre inneren Strukturen bereits durch das Salzwasser zersetzt worden waren. Umgekehrt waren einige Knochen, die gebrochen aussah, chemisch einwandfrei. Ein spezieller Fall stach besonders hervor: das eines jungen Mädchens, im Alter von 12 bis 14 Jahren, deren Knochen makellos und unversehrt aussah. Dennoch enthüllte die chemische Analyse, dass ihre Knochen durch die Umgebung stark verändert worden waren, was wahrscheinlich auf ihre Nähe zu einer Feuerstelle und die Chemie des umliegenden Bodens zurückzuführen war. Dieses einzelne Beispiel bewies, dass ein Knochen perfekt aussehen kann, während seine molekulare Integrität bereits verloren ist. Die Studie zeigte, dass es sich beim Verlassen auf das Aussehen eines Knochens um eine unzuverlässige Methode handelt, um seinen Zustand vorherzusagen, insbesondere in Küstengebieten, in denen Salzwasser ein Faktor ist.

Diese Entdeckung verändert die Art und Weise, wie Archäologen ihre Rettungsmissionen planen. Wenn die Zeit knapp ist und die Küstenlinie zurückweicht, müssen Teams wissen, wo die besten Chancen auf verwertbare Überreste liegen. Die Studie legt nahe, dass Graben weiter nördlich, näher an der aktuellen Wasserlinie, wahrscheinlich immer geringere Erträge bringen wird, da das Salzwasser seine Arbeit auf molekularer Ebene bereits verrichtet hat. Die Forscher schlagen vor, dass die Verwendung dieser chemischen Scan-Methode eine viel klarere Karte der Erhaltung bietet als bloße visuelle Vermutungen. Es ermöglicht den Teams, ihre Bemühungen zu priorisieren und sich auf Gebiete zu konzentrieren, in denen die Knochen nicht nur physisch vorhanden, sondern auch chemisch intakt genug sind, um die Geschichten der Menschen zu erzählen, die dort lebten und starben. Durch das Verständnis des unsichtbaren chemischen Kampfes zwischen Knochen und Meerwasser können Archäologen sicherstellen, dass sie so viele dieser Geschichten wie möglich retten, bevor der Ozean sie sich zurückholt.