Mit Spezial-Laser angebohrtPerlen verraten ihre Herkunft
Perlen stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen von Dorrit Jacob und Ursula Wehrmeister. Die beiden Wissenschaftlerinnen können mit ausgefeilten Methoden die Herkunft der beliebten Schmuckstücke bestimmen.
Schön sehen sie aus, aber sind sie auch echt? Und woher stammen sie? Wer Perlenschmuck besitzt, hat sich diese Frage sicherlich schon gestellt. Dorrit Jacob und Ursula Wehrmeister vom Institut für Geowissenschaften an der Johannes-Gutenberg-Universität in Mainz können in vielen Fällen die Antwort geben. Sie beschäftigen sich bereits seit Jahren mit Perlen. Dabei steht aber nicht allein deren Echtheit im Mittelpunkt. Eines Tages wird das Team womöglich sagen können, aus welchem Land eine Perle stammt. Dies könnte auch für Altertumsforscher von Interesse sein.
Die Arbeitsgruppe befasst sich mit der sogenannten Biomineralisation. Das ist die Fähigkeit lebender Organismen, Minerale zu bilden. Muschelschalen, Schneckenhäuser, Perlen, Zähne oder Korallen sind einige Beispiele dafür, erläutert das Institut. Biominerale sind immer Verbundmaterialien und bestehen aus anorganischen und organischen Bestandteilen. Der organische Anteil enthält Makromoleküle (hoch spezialisierte Proteine und Enzyme), die die Mineralisation und die chemische Zusammensetzung des anorganischen Anteils nach einem genetisch vorgegebenen Bauplan kontrollieren. Auch Perlmutt, die glänzende Auskleidung vieler Muscheln, ist ein solcher Verbundwerkstoff. Bezogen auf die Erdgeschichte sind Biominerale oft die einzigen verbleibenden Spuren des Lebens.
Natur- und Zuchtperlen
Bei Perlen werden zwei große Gruppen unterschieden: Es gibt die Naturperlen, die ohne fremde Einwirkung in Muscheln oder Schnecken natürlich gewachsen sind, und die Zuchtperlen. Um diese herzustellen, werden den Weichtieren kleine Gewebestückchen entnommen und meist zusammen mit einem kleinen Kern an anderer Stelle im Körper implantiert. "Als Immunreaktion bildet das Tier eine Perlmuttschicht um den Fremdkörper", erklärt Jacob.
Entstanden ist somit eine Zuchtperle mit Kern, welche die gleiche Farbe hat wie das Perlmutt im Innern des Tieres. Das Patent auf die erste vollrunde Zuchtperle meldete am Anfang des 20. Jahrhunderts der Japaner Kokichi Mikimoto an. Kernlose Zuchtperlen können durch alleiniges Implantieren dieser Gewebestückchen produziert werden.
Als "echte" Perlen kann man korrekterweise nur Naturperlen bezeichnen. In der Sammlung des Instituts gibt es auch eine Muschelschale, in der sich eine mit Perlmutt überzogene Göttinnen-Darstellung befindet – man hatte statt eines Perlenkerns eine ganze Figur in das Weichtier implantiert.
Aus Japan oder China?
Eines der Forschungsziele der Mineraloginnen war es, chinesische von japanische Süßwasser-Zuchtperlen zu unterscheiden. "Auslöser war, dass damals in Einzelfällen deutlich günstigere Perlen aus China als teure Perlen aus Japan verkauft wurden", erklären beide. In China werden häufig weit über 40 kernlose Perlen in einer Muschel gezüchtet, am Kasumigaura-See in Japan hingegen nur zwei Perlen mit Kern, wie die beiden Spezialistinnen wissen. "Man kann aber nicht generell sagen, dass chinesische Ware schlechter ist als japanische", betont Jacob.
Als Untersuchungsgerät benutzte das Forscherduo das sogenannte Laser-Ablations-ICP-MS (induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometer). Durch ein Mikroskop wird ein Laserstrahl auf die Perle geschossen, der winzige Stückchen aus der Probe herauslöst. "Es handelt sich hier um Mikrometer, so dass das Einschussloch mit bloßem Auge nicht zu erkennen ist", erklärt Wehrmeister. Die von der Energie des Lichtes herausgesprengten Teilchen werden in dem Messgerät in Ionen zerlegt. Damit lässt sich die genaue Zusammensetzung der Atome in der Probe ermitteln. "Jedes Element hat eine andere Masse und ordnet sich somit an einem bestimmten Ort im Spektrometer an", erläutert Jacob.
Da die Eigenschaften aller chemischen Elemente bekannt sind, kann so genau festgestellt werden, welche sich in der Probe befinden. "Für uns waren Strontium, Barium und Bor von Interesse”, erklärt Wehrmeister, die auch nach Japan reiste und Station an den beiden großen Zuchtseen machte. Von dort brachte sie entsprechende Proben mit. Da sich der Biwa- und der Kasumigaura-See durch die Konzentration eben dieser Elemente unterscheiden, kann die Herkunft der Perlen bis auf das Gewässer genau bestimmt werden. Für die Unterscheidung von Salz- und Süßwasserperlen ist hingegen Mangan entscheidend. "Im Ozean gibt es wenig, im Süßwasser viel", erklärt Jacob.
Einfacher Echtheitstest
Außer den Zucht- und Naturperlen gibt es auch Imitationen, die nie in einer Muschel gewachsen sind. Hierzu werden Muschelschalen rund geschliffen und dann mit Perlmuttlack überzogen. Reibt man solche Ketten aneinander, rutschen die Perlen durch die glatte Oberfläche sofort aneinander ab. Bei Zucht- oder Naturperlen spürt man hingegen einen Widerstand, erklären die Expertinnen. Sie haben Perlen in den vergangenen Jahren auch mit verschiedenen Röntgenverfahren durchleuchtet und auch daher viel Erfahrung mit der Unterscheidung zwischen echten und gefälschten Perlen.
Die Mineraloginnen könnten sich vorstellen, eine Datenbank über die Zusammensetzung von Perlen anzulegen, um Perlen weltweit direkt zuordnen zu können. Als nächstes sollen dafür Perlen aus Deutschland untersucht werden, die laut Jacob und Wehrmeister zum Beispiel in Nebenflüssen der Elbe bis vor rund 200 Jahren entstanden sind.