Wissenschaftliche Hypothesen zur Entstehung des Bildes auf dem Turiner Grabtuch

Erste Testergebnisse der UV-Laser-Bestrahlung in den Labors des Enea-Zentrums.

von Paolo Di Lazzaro

Die Arbeitsgruppe, die die Experimente ausgeführt hat. Von links nach rechts: Daniele Murra, Paolo Di Lazzaro und Giuseppe Baldacchini. [© ENEA]

Einführung
Der Großteil der wissenschaftlichen Erkenntnisse über das Turiner Grabtuch, jenes 4,4 Meter lange und 1,1 Meter breite Tuch, auf dem die schwache Abbildung der Vorder- und Rückansicht eines auf dem Rücken liegenden Mannes zu sehen ist, sind das Ergebnis einer 1978 durchgeführten Untersuchungsreihe. Das damalige, größtenteils amerikanische Wissenschaftlerteam (STURP, Shroud of Turin Research Project) führte UV- und Infrarot-Bestrahlungen durch und entnahm Proben von Staubrückständen und oberen Gewebeschichten. Die Ergebnisse der STURP-Analysen wurden in den 1980er Jahren in zahlreichen Fachzeitschriften veröffentlicht, vor allem in Applied Optics. Besagte Untersuchungen haben (im Gegensatz zu den phantasievollen und alles andere als wissenschaftlichen Theorien, die die Medien leider immer noch in Umlauf bringen) ergeben, dass es sich bei dem Turiner Grabtuch um ein antikes Leintuch handelt, auf dem Spuren von Blut und Verbrennungen, Feuchtigkeitsflecken sowie Pollen- und Erdreste vorhanden sind. Die Tatsache, dass das Tuch Spuren von Blutserum und Bilirubin aufweist (Bilirubin ist ein gelblicher Gallenfarbstoff, der sich beim Abbau des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin bildet), lässt darauf schließen, dass das Tuch einen toten Mann umhüllte, der schwer misshandelt worden war. Die Art und Weise, wie die Blutspuren angeordnet sind, zeigt darüber hinaus, dass der Tod des Mannes durch Kreuzigung erfolgte – und das entspricht genau dem, was die Evangelien über Passion und Tod Jesu von Nazareth berichten.
Außer den Blutspuren, die sich durch den Kontakt mit dem umhüllten Leib gebildet haben, sind noch die später entstandenen, schwach erkennbaren gelblichen Körperumrisse eines Mannes zu sehen. Da unter den blutbefleckten Stellen kein Bild erkennbar ist, kann man davon ausgehen, dass die Abzeichnung der Körperumrisse nach den Blutflecken entstanden ist.
Die Abbildung auf dem Turiner Grabtuch weist ca. 40 besondere physische und chemische Charakteristiken auf, die heute unmöglich reproduziert werden könnten – und erst recht nicht im Mittelalter oder noch länger zurückliegender Zeit. Es kann sich also nicht um eine Abbildung handeln wie die, die die Hitzeeinwirkung hinterlässt, wenn man ein Tuch vor ein metallenes, erhitztes Basrelief hält. Ebenso wenig kann es durch die Behandlung mit Pigmenten oder Eisenpulver entstanden sein. Die Verfärbung scheint vielmehr eine chemische Reaktion auf die Dehydratation und Oxidierung der obersten Schicht der Leinenfasern gewesen zu sein. Wir haben das Bild also praktisch einer beschleunigten Alterung des Leinens zu verdanken, dessen Herkunft unbekannt ist. Überaus interessant sind auch die topologischen Eigenschaften der Abbildung des Antlitzes, die ausschließen lassen, dass das Bild durch Berührung zustande gekommen ist, weil der Abdruck in diesem Fall in die Breite gezogen und verzerrt wäre, und nicht so perfekt proportioniert, wie er in Wirklichkeit ist. Bemerkenswert ist auch, dass die Farbnuancen des Bildes dreidimensionale Eigenschaften aufweisen.
1988, zehn Jahre nach den Untersuchungen des STURP, hat man versucht, an einem kleinen Gewebestück des Tuches eine C-14-Datierung vorzunehmen. Besagtes Stück hatte man den Ecken des in drei Teile eingeteilten Grabtuches entnommen. Die Untersuchungen, die von drei der renommiertesten Labors jener Zeit durchgeführt wurden, ergaben eine Datierung auf den Zeitraum von 1260 bis 1390 n. Chr. Das Tuch (oder zumindest der untersuchte Teil) ist dieser Untersuchung nach also dem Mittelalter zuzuordnen. Es muss jedoch betont werden, dass die Radiokohlenstoffdatierung (eine Methode, die sehr statistisch und vielen variierenden Faktoren unterworfen ist, weshalb die Archäologen dabei eigentlich immer alle Elemente miteinbeziehen, die für die Datierung eines Objekts ausschlaggebend sind, also auch Elemente historischer Art) ein Alter ergeben hat, das mit den historischen und ikonographischen Indizien, wie auch der Art des Gewebes, nicht kompatibel ist. Letztere sprechen nämlich dafür, dass das Tuch sehr viel älter ist. Einige jüngere Analysen gehen davon aus, dass das mittels Radiokohlenstoffmethode (C-14) untersuchte Gewebestück nicht das ganze Grabtuch repräsentieren kann und dass sich Berechnungsfehler eingeschlichen haben können.

Zweck der Untersuchungen
Die in den letzten Jahren von der Arbeitsgruppe des Enea durchgeführten Untersuchungen wollen jedoch weder das Alter des Grabtuchs bestimmen, noch die davon aufgeworfenen Fragen beantworten. Ziel der Forschungen war einzig und allein festzustellen, wie es zum beidseitigen Abdruck der Körperumrisse eines Mannes kommen konnte, wie also das Bild auf dem Grabtuch entstanden ist. Bis zum heutigen Tage ist es nämlich niemandem gelungen, Bilder zu schaffen, die makroskopisch dem auf dem Grabtuch sichtbaren ähnlich wären oder alle besonderen physikalisch-chemischen Eigenschaften haben, die sich durch Mikroskop-Analysen und die optischen Technologien feststellen ließen, die das STURP angewandt hat.
2005 stellten wir fest, dass einige der Leinenfasern, die das Bild auf dem Grabtuch formen, unter dem Mikroskop eine morphologische Struktur aufweisen, die jener ähnlich ist, die wir immer dann erzielten, wenn wir verschiedene Gewebe einer UV-Laserbestrahlung ausgesetzt haben (ein Verfahren, das wir gerade für industrielle Zwecke erprobten: Oberflächen-Veredelung, Glanzeffekt, usw.).
Laser-Systeme (Abkürzung von „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“ – „Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung“) sind komplexe Maschinen, die in der Lage sind, kontinuierliches Licht oder sehr kurze Lichtimpulse auszusenden, die nur Milliardenbruchteile einer Sekunde dauern. Laserstrahlen haben vollkommen andere Eigenschaften als das Licht, das von einer Lampe ausgestrahlt wird; es ist kohärent, bzw. alle ausgestrahlten Photonen sind Zwillinge, haben dieselben Eigenschaften: dieselbe Farbe (monochromatisches Licht), dasselbe Raumverhalten: sie bewegen sich alle in dieselbe Richtung (direktionales Licht), und wenn sie räumlich komprimiert werden, können sie eine starke Intensität erreichen – bis zu vielen Milliarden Watt pro Quadratzentimeter Oberfläche.
Die von Laserstrahlen getroffenen Materialien werden in ihrer Struktur verändert; diese Veränderung hängt von den Eigenschaften des Lichtspektrums sowie von der Intensität und Dauer der Bestrahlung ab. Eine Eigenschaft des UV-Laserlichts (ultraviolettes Licht ist eine unsichtbare elektromagnetische Strahlung in einem geringeren Wellenlängenbereich als dem des sichtbaren Lichts, aber einem größeren als bei Röntgenstrahlen) ist, dass es nicht tief in die Materialien eindringt. Das gilt auch für Gewebe. Und eine der Eigenschaften des Grabtuchbildes ist gerade, dass die Farben nur in der äußersten Oberfläche des Gewebes vorhanden sind: jede Leinenfaser, die einen Durchmesser von ca. 0,3 Millimetern hat, enthält ca. 200 Fibrillen (elementare Fasern mit zylindrischer Struktur), und der farbige Teil der Fibrille betrifft nur die sogenannte „primary cell wall“, einen hauchdünnen, nur 0,2 Tausendstel Millimeter dicken Film: eine so geringe Stärke ist kaum vorstellbar.
Wir wollten also den Versuch wagen, Farbexperimente mit Lasern durchzuführen. Wir haben dabei vor allem Excimer-Laser verwendet, weil man mit diesem Laser die intensivste Ultraviolett-Bestrahlung erreichen kann. Mit diesen Strahlen haben wir verschiedene Leinengewebe bombardiert, und zwar sowohl unbehandelte als auch gebleichte. Stoffe, die zwar relativ neu, aber mittels alter Techniken – auf dem Handwebstuhl – hergestellt waren. Da wir keine Literatur über Färbungsexperimente mit UV-Lasern finden konnten, haben wir die Experimente aufs Geradewohl begonnen und die Bestrahlungs-Parameter (Dauer und Intensität der Bestrahlung, Anzahl der aufeinanderfolgenden Impulse) immer wieder verändert. Der gesamte Vorgang hat zwei Jahre gedauert.

LATENTER FÄRBUNGSEFFEKT <BR>Der obere Streifen zeigt ein Leinengewebe, das mit einer Mindestlaserbestrahlungs-Intensität gefärbt wurde. Der rechte Teil wurde 15 Sekunden lang auf 190°C erhitzt, um eine künstliche Alterung (Dehydrierung) zu erlangen; im bestrahlten Bereich ist eine deutliche Verfärbung zu erkennen. Auf dem unteren Streifen sieht man dasselbe Gewebe ein Jahr später: auch der nicht erwärmte Teil (links) weist nun eine Verfärbung auf, die auf den natürlichen Alterungsprozess zurückzuführen ist. <BR>[© ENEA]

LATENTER FÄRBUNGSEFFEKT
Der obere Streifen zeigt ein Leinengewebe, das mit einer Mindestlaserbestrahlungs-Intensität gefärbt wurde. Der rechte Teil wurde 15 Sekunden lang auf 190°C erhitzt, um eine künstliche Alterung (Dehydrierung) zu erlangen; im bestrahlten Bereich ist eine deutliche Verfärbung zu erkennen. Auf dem unteren Streifen sieht man dasselbe Gewebe ein Jahr später: auch der nicht erwärmte Teil (links) weist nun eine Verfärbung auf, die auf den natürlichen Alterungsprozess zurückzuführen ist.
[© ENEA]

Resultate
Die erreichten Resultate haben unsere Erwartungen weit übertroffen. Wir konnten zeigen, dass ein extrem kurzer UV-Lichtimpuls (wenige Milliardenbruchteile einer Sekunde) in einem sehr kurzen Intervall von Energiewerten und Leistungsdichte in der Lage ist, ein Leintuch mit derselben Chromatizität zu färben, die das Turiner Grabtuch aufweist. Es ist uns gelungen, jenen Teil einzufärben, der uns interessiert hat, und zwar nur die erste Fibrillen-Schicht, also die „primary cell wall“. Der innere Teil der der Laserbestrahlung ausgesetzten Fibrille wurde ungefärbt gelassen. Wir konnten auch beobachten, dass es ausreichte, die Intensität minimal zu erhöhen, um eine Färbung der obersten Schicht zu erreichen, die aber mehr als 0,2 Mikrometer tief ging. Ja, man musste diesen Wert nur infinitesimal reduzieren – dann wurde entweder gar keine Färbung mehr bewirkt oder – wie wir bewiesen haben – nur eine „latente“, die erst nach mehr als einem Jahr sichtbar wurde, wenn der Stoff schon gealtert war.
Es war also zum ersten Mal gelungen, durch Bestrahlung nur die „primary cell wall“ der Fibrille einzufärben. Alle herkömmlichen chemischen Methoden (Farbmittel, chemische Pasten, Pulver, Säuren, Dämpfe, usw.) waren hier gescheitert. Gelungen war das Experiment erst dank einer Technik, die sich den so genannten „Koronastrom“ zunutze macht, wie Giulio Fanti von der Universität Padua, mit dem wir für unser Forschungsprojekt zusammengearbeitet haben, experimentell nachweisen konnte. Der „Koronastrom“ ist das Phänomen, das den Stromfluss zwischen einem elektrischen Leiter mit hoher elektrischer Spannung und der umgebenden Luft bewirkt, ohne dass sich zwischen den Kontakten ein Lichtbogen bildet; die ionisierte Luft sendet sichtbare und ultraviolette Strahlen aus.
Welches Interesse die von uns erreichten Resultate geweckt haben, sieht man auch an der Tatsache, dass der erste Artikel darüber im März 2008 in der bekannten wissenschaftlichen Fachzeitschrift Applied Optics veröffentlicht wurde (der Washingtoner Monatszeitschrift der „Optical Society of America“, in der bereits die Ergebnisse des STURP erschienen waren)1, also viele Jahre nach dem ersten Artikel über das Grabtuch: nach der Datierung mittels C-14-Methode hatten die Fachzeitschriften kein Interesse mehr daran gezeigt, Artikel zu diesem Thema zu veröffentlichen. Wenn man diese „Vorsichtsmaßnahme“ nun also außer Acht ließ, dann deshalb, weil wir es hier mit wirklich beeindruckenden Resultaten zu tun haben. Resultaten überdies, die auch bei zwei internationalen Konferenzen besprochen wurden: „High-Power Lasers“ an der Universität Lissabon 2 und „The Shroud of Turin: Perspectives on a Multifaceted Enigma“ an der Columbus -Universität in Ohio (August 2008)3. Die jüngsten Ergebnisse werden in Kürze in der wissenschaftlichen Zeitschrift „Journal of Imaging Science and Technology“4 erscheinen.
Das Thema wurde auch im Rahmen des IWSAI (International Workshop on the Scientific Approach to the Acheiropoietos Images) in Frascati (Italien) dass man ein dem Grabtuch ähnliches Resultat erreicht, mit den Instrumenten, die uns beim heutigen Stand der Technik zur Verfügung stehen, im Labor einwandfrei reproduziert werden kann. Wir haben dieses Experiment mehrfach wiederholt und können daher sagen, dass es sich dabei um ein gültiges wissenschaftliches Resultat handelt.

Fussnoten
1 G. Baldacchini – P. Di Lazzaro – D. Murra – G. Fanti, Coloring linens with excimer lasers to simulate the body image of the Turin Shroud, Applied Optics, Bd. 47, SS. 1278-1283 (2008).
2 P. Di Lazzaro – G. Baldacchini – G. Fanti – D. Murra – A. Santoni, Colouring fabrics with excimer lasers to simulate encoded images: the case of the Shroud of Turin, XVIII International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, High-Power Lasers, herausgegeben von R. Vilar, Proceedings SPIE, Bd. 7131 (2009), SS. 71311R-1 – 71311R-6.
3 P. Di Lazzaro – G. Baldacchini – G. Fanti – D. Murra – E. Nichelatti – A. Santoni, „A physical hypothesis on the origin of the body image embedded into the Turin Shroud“. Proceedings of the International Conference on The Shroud of Turin: Perspectives on a Multifaceted Enigma, herausgegeben von G. Fanti (Edizioni Libreria Progetto, Padua 2009), SS. 116 - 125.
4 P. Di Lazzaro – G. Fanti – D. Murra – E. Nichelatti – A. Santoni – G. Baldacchini, Deep ultraviolet radiation simulates the Turin Shroud image, Journal of Imaging Science and Technology, (noch in Arbeit, voraussichtliches Erscheinungsdatum: August 2010).
5 P. Di Lazzaro – G. Fanti – D. Murra – A. Santoni – G. Baldacchini, Sub-micrometer coloration depth of linens by deep ultraviolet radiation, International Workshop on the Scientific Approach to the Acheiropoietos Images (Iwsai, 4.-6. Mai 2010, Centro Enea di Frascati).