Atomische kruimels geven archeologen inzicht in het leven van onze verre voorouders

Christophe Snoeck (VUB) studeerde af als ingenieur scheikunde aan de ULB en behaalde daarna ook een doctoraat in de archeologische wetenschappen aan de University of Oxford. Door zijn beide studies te combineren kleurt hij in zijn vernieuwende wetenschappelijk werk buiten het klassieke archeologische kader en verbindt hij de mens met het klimaat en zijn geologische omgeving. Dat doet hij meer specifiek door de isotopensamenstelling in de overblijfselen van mensen en dieren te meten.

Isotopen zijn atomen van eenzelfde chemisch element. Snoeck gaat dus op zoek naar die chemische elementen. In het bijzonder kijkt hij naar de isotopen van het element strontium, maar ook die van andere chemische markers, zoals stikstof, koolstof en zuurstof, staan op zijn radar.

‘Elke plek heeft zijn eigen isotopensamenstelling’, zegt Snoeck. ‘Die hangt samen met de ouderdom van de geologische lagen aan de oppervlakte en in de ondergrond. Levende wezens nemen sporen van die isotopen op via hun voedsel en slaan die op in hun weefsels; ook in de beenderen, die het langst meegaan na de dood. In die beenderen blijven de sporen relatief goed bewaard. Een analyse van de aanwezige isotopenmix geeft dus ook aanwijzingen over de plaats waar die mens of dat dier geleefd heeft.’

Om de isotopensamenstelling in beendermateriaal naar een welbepaalde plek of streek terug te kunnen voeren, moet je weten hoe die samenstelling varieert van streek tot streek. Snoeck maakt daarom isotopenlandkaarten. Daarvoor bemonstert hij plantenmateriaal op zoveel mogelijk plaatsen, analyseert de isotopenmix ervan, en plot ze op een kaart. ‘De grootste moeilijkheid bij het maken van de kaarten is dat je locaties moet vinden waar de menselijke activiteit marginaal is geweest in de loop van de geschiedenis. Ik neem dan monsters van planten, struiken en bomen met een verschillende wortellengte, zodat we zoveel mogelijk plaatselijke variaties in de strontiumisotopen kunnen bepalen.’

Strontium geeft namelijk een geografisch signaal. ‘Op één plaats is de samenstelling van de isotopen karakteristiek. Wie in het verleden in een dorp opgroeide en er nooit een voet buiten zette, zal in zijn beendermateriaal alleen van die specifieke locatie de footprint meedragen. Verhuist hij naar een ander dorp, of van het binnenland naar de kust, dan zal je dat ook zien in de isotopen in de beenderen. Zo kan je voor elk individu minstens een deel van zijn levenspad reconstrueren.’

Snoeck is verschillende van die isotopenkaarten aan het maken, allemaal gelinkt aan eerder onderzoek. Er komt een kaart van Ierland, van Noord-Spanje en van Kreta. Ook de Amerikanen werken aan soortgelijke kaarten. Interessant voor ons: Snoeck begint binnenkort aan de Belgische variant, te beginnen vanaf de kust.

Beter gecremeerd dan begraven

De resultaten zijn duidelijker wanneer een mens gecremeerd werd dan wanneer hij begraven werd. Strontiumconcentraties veranderen namelijk niet als het weefsel verbrand wordt. Bij een begraving is er daarentegen erg veel contaminatie, waardoor het bot vooral het signaal van de grond waarin het begraven ligt reflecteert. Het signaal van het individu waartoe het bot behoorde en de plaats waar het individu opgroeide, zal minder sterk zijn.

‘Vroeger vonden onderzoekers gecremeerde beenderen eerder oninteressant’, zegt Snoeck. ‘Ze hadden meer aandacht voor begraven menselijke resten. Maar nu weten we dat begraven beenderen veel slechter bewaren dan verbrande. In sommige bodemsoorten, bijvoorbeeld in zandgronden, zijn de beenderen na enkele honderden jaren al volledig verdwenen. Verbrande beenderen zijn chemisch min of meer stabiel en kunnen tientallen eeuwen bewaren, ook in die zure zandgronden.’

Er is bovendien veel verbrand beendermateriaal beschikbaar. Verbrande beenderen werden tot voor kort enkel gebruikt voor dateringen. Je kon er verder niet veel mee aanvangen. Maar ze liggen nog overal in depots en reserves van musea en onderzoeksinstellingen. Die gecremeerde resten gaat Snoeck nu opnieuw onderzoeken in het kader van het CRUMBEL-project (Cremations, Urns and Mobility – Ancient population dynamics in Belgium). Dat doet hij samen met een interuniversitair onderzoeksteam. Naast Snoeck en zijn collega Dries Tys van de VUB doen ook ULB-professoren Martine Vercauteren en Eugène Warmenbol mee, net als Guy De Mulder van de UGent en Mathieu Boudin van het KIK, het Koninklijk Instituut voor het Kunstpatrimonium in Brussel. Het budget bedraagt 2 miljoen euro.

Er is heel veel verbrand beendermateriaal in ons land. In de loop der jaren ontdekten wetenschappers honderden gecremeerde resten, te dateren tussen het neolithicum en de Karolingische tijd. Daarna raakten brandgraven langzaam uit de mode onder invloed van de christianisatie van onze contreien.

Het team van Snoeck zal de resten van crematiegraven inventariseren en ze aan een isotopenanalyse onderwerpen. Zo kunnen de onderzoekers te weten komen waar die mensen gewoond hebben en hoe ze door het Europese continent gemigreerd zijn. Op die manier hopen ze de mobiliteit in Europa, en eventueel daarbuiten, door de eeuwen heen in kaart te brengen, en los van het cultuurhistorische kader dat door historici en archeologen in de loop van de 19de eeuw is vooropgesteld. ‘De onderzoeksperiode zal meerdere millennia omvatten’, weet Snoeck. ‘De oudste resten die we gaan onderzoeken zijn neolithisch, de recentste dateren van rond het jaar 700 van onze tijdrekening.’ Dat is trouwens later dan tot nu werd aangenomen. Het toont volgens sommigen aan dat de christianisatie van wat nu België en Europa is, veel trager verliep dan onze geschiedenisboeken ons verteld hebben.

De doden van de Giant’s Ring

Dat oud archeologisch onderzoek ook veel later nog verrassende nieuwe inzichten prijsgeeft, blijkt uit de studie van de resten van de neolithische site van Ballynahatty in Noord-Ierland. Het materiaal dat Snoeck en Rick Schulting (University of Oxford) onderzochten, komt van een begraafplaats 300 meter ten noordwesten van de Giant’s Ring. Dat is een grote stenen cirkel met een diameter van 180 meter met centraal een megalithisch monument, een mini-Stonehenge zeg maar. De onderzochte resten werden al in 1855 opgegraven uit een cirkelvormige grafkamer die onderverdeeld was in zes compartimenten. De grafkamer bevatte zowel brand- als inhumatiegraven. Snoeck bestudeerde de gecremeerde resten van vier individuen én de tanden van drie personen die niet gecremeerd maar begraven waren.

‘Het interessante van deze site is dat ze op een geologische grens ligt. Twee kilometer ten zuiden van de site bestaat de ondergrond uit silurische sedimentaire gesteenten, nauwelijks vijf kilometer noordwaarts is er een midden- tot laat-ordoviciaanse formatie met schalies, verschillende soorten zandsteen en tertiaire basalten.

Toen we de strontiumisotopen gingen meten, viel ons op dat twee van de drie ‘begraven’ individuen lagere waarden hadden dan de gecremeerde. Zij hadden hun voedsel uit de noordelijke regio gehaald, de gecremeerden uit de zuidelijke. Eén gecremeerd individu had zowel voedsel uit het noorden als uit het zuiden gehaald. Toch lagen ze in hetzelfde graf en waren ze omstreeks dezelfde tijd begraven.’

Reflecteren de funeraire gebruiken andere voedingsgewoonten? Is er een statusverschil tussen zij die gecremeerd werden en zij die begraven werden, waardoor de ene toegang had tot een ander dieet dan de andere? Waarom gebruikten sommige mensen de ter plaatse voorradige voedselbronnen niet en anderen wel? Die vragen blijven vooralsnog onbeantwoord. Snoeck vermoedt echter dat het op termijn ook mogelijk zal zijn om met zijn analyses te achterhalen welke verschillen er waren in sociale status tussen individuen die op dezelfde plek woonden.

Wat mogelijk is voor de resten van mensen en dieren, moet ook lukken voor plantaardige resten. Ook planten halen hun voeding uit de ondergrond met specifieke isotopensamenstellingen. We zeiden eerder al dat planten gebruikt worden voor het opstellen van isotopenkaarten, precies omdat ze een goed beeld geven van de aanwezige strontiumisotopen.

Rond de totempaal

Christophe Snoeck en Joanna Ostapkowicz (University of Oxford) deden strontiumanalyses op een serie prehistorische houten voorwerpen, die opgebaggerd waren uit Pitch Lake, een meer in Trinidad. Het houtsnijwerk, een collectie van vooral pre-Columbiaanse rituele voorwerpen en duho’s of kleine stoeltjes dateerde uit een periode tussen 3500 v.Chr. en het jaar 700 van onze tijdrekening, lang dus voor de eerste Europeanen in de buurt kwamen.

‘De meeste voorwerpen waren gemaakt van lokale houtsoorten’, concludeert Snoeck. ‘Toch was minstens één voorwerp niet afkomstig uit Trinidad zelf, maar van het Zuid-Amerikaanse continent. Zo konden we bewijzen dat er zelfs in de prehistorie al contacten waren tussen het continent en de eilandenarchipel waartoe Trinidad behoort.’

Soortgelijk onderzoek op pre-Colombiaanse totempalen in Noord-Amerika gaf aan dat de bomen die de indianen voor hun totems gebruikten soms een tiental kilometer ver werden gekapt. Er was dus een zekere mate van organisatie nodig om ze op hun plaats te krijgen, want de massieve stukken hout waren te zwaar om door een of enkele individuen verplaatst te worden. Zo konden ze aantonen dat het kappen van de boom voor een totem, het vervoer en de afwerking ervan een sociaal gebeuren was.

Om er zeker van te zijn dat zijn methode betrouwbaar is, moest Christophe Snoeck talloze experimenten uitvoeren. Heel belangrijk daarbij waren de brandstapels waarop hij zowel kippen, vissen als grote hompen vlees en botten van koeien, varkens en schapen probeerde te cremeren. Dat deed hij in de openlucht om de prehistorische crematies zo goed mogelijk na te bootsen. De temperaturen in het vuur liepen op tot 900 °C.

Snoeck wilde niet enkel controleren wat er nog van de oorspronkelijke beenderstructuur zou overblijven, maar ook onderzoeken of er tijdens het verbrandingsproces contaminatie optrad vanuit de omgeving. De verbrande botten werden ook gedateerd. ‘Die datering was soms erg nuttig’, zegt Snoeck. ‘We konden vaststellen dat er een duidelijke koolstofcontaminatie optrad die afhing van de gebruikte brandstof. Ook de brandstof dateerden we trouwens, precies om mogelijke vervuiling vanuit die brandstof te kunnen vaststellen. Zo bleek een stuk modern been, dat verbrand was met koolbriketten die dateerden van 26000 v.Chr., volgens de C14-datering plots vierduizend jaar oud. Als we het been cremeerden met recent hout klopten de dateringen wel. Verder merkten we op dat de structuur en de chemische samenstelling van beenderen sterk verandert afhankelijk van de verkolingsgraad. In een volledig verbrand been – dat bij de verbranding helemaal wit is geworden – zit zo goed als geen organisch materiaal meer van het oorspronkelijke dier.’

Voor wat de strontiumconcentraties betreft, waren de experimenten zeer hoopvol. Ondanks de serieuze invloed van de verbranding op de koolstof-isotopensamenstelling van de beenderen, bleef het strontium op hetzelfde niveau.