Voor het eerst hebben wetenschappers de ouderdom nauwkeurig bepaald van prehistorische schilderingen in Font-de-Gaume, een beroemde versierde grot bij Les Eyzies in de Dordogne (Zuidwest-Frankrijk). De nieuwe bevindingen leveren vaste data op voor twee zwarte afbeeldingen, een bizon en een maskerachtig figuur, en onthullen dat delen van het kunstwerk in ver uiteenliggende perioden zijn gemaakt. De resultaten zouden archeologen een krachtige nieuwe manier kunnen geven om te reconstrueren wanneer mensen versierde grotten betraden, schilderingen maakten en terugkeerden om ze te veranderen of aan te vullen.

De Dordogne herbergt enkele van de bekendste prehistorische kunst in Europa, waaronder de schilderingen in Lascaux. Toch is het bepalen van de exacte ouderdom van veel van deze afbeeldingen uiterst moeilijk gebleven. Radiokoolstofdatering werkt door het meten van koolstof-14, een radioactieve vorm van koolstof die geleidelijk verdwijnt nadat een organisme sterft. Omdat houtskool wordt gemaakt van verbrand organisch materiaal, kan het vaak met deze methode worden gedateerd. Minerale pigmenten bevatten echter meestal geen koolstof en kunnen daarom niet op dezelfde manier worden geanalyseerd. Onderzoekers geloofden lange tijd dat veel zwarte schilderingen in de regio volledig waren gemaakt van ijzer- en mangaanoxiden. Deze natuurlijke mineralen kunnen donkere pigmenten produceren, maar bevatten niet de organische koolstof die nodig is voor radiokoolstofdatering. Daardoor werd het kunstwerk over het algemeen als onmogelijk beschouwd om direct te dateren. Wetenschappers hadden echter nooit overtuigend aangetoond dat de pigmenten helemaal geen koolstof bevatten.

Om dit te onderzoeken analyseerden de onderzoekers de chemische samenstelling van twee zwarte figuren in Font-de-Gaume. De ene beeldt een bizon af, de andere wordt vaak omschreven als een masker. Het team gebruikte Raman-microspectrometrie en hyperspectrale beeldvorming, twee technieken die materialen kunnen identificeren zonder het kunstwerk merkbaar te beschadigen. Raman-microspectrometrie gebruikt licht om te onderzoeken hoe moleculen trillen, wat een chemische handtekening oplevert die kan helpen bij het identificeren van pigmenten en andere stoffen. Hyperspectrale beeldvorming registreert subtiele verschillen in kleur en gereflecteerd licht op elk punt in een afbeelding. Wetenschappers kunnen die metingen gebruiken om te bepalen welke verbindingen aanwezig zijn. Hyperspectrale beeldvorming wordt veel gebruikt in cultureel erfgoedonderzoek omdat het kenmerken kan onthullen die moeilijk of onmogelijk met het blote oog te zien zijn. Het heeft ook toepassingen in de biomedische wetenschap, landbouw, milieumonitoring en astrofysica.

Beide methoden onthulden sporen van houtskool in het zwarte pigment van de schilderingen. De houtskool was consistent verdeeld over de zwarte lijnen van de figuren. Dat patroon was belangrijk omdat het aangaf dat de koolstof deel uitmaakte van het oorspronkelijke pigment en geen verontreiniging was van later graffiti, bezoekers of toeristische activiteit in de grot. Nadat de houtskool was bevestigd, kregen onderzoekers uitzonderlijke toestemming om extreem kleine monsters te nemen voor koolstof-14-datering. Het analyseren van zulk beperkt materiaal is technisch uitdagend. Wetenschappers moeten voldoende koolstof verzamelen om een betrouwbare meting te krijgen, terwijl ze zo min mogelijk van het oude beeld verwijderen.

De resultaten bevestigden dat de bizon dateert uit het Boven-Paleolithicum, het latere deel van de Oude Steentijd toen anatomisch moderne mensen veel van Europa's beroemdste grotschilderingen maakten. De bizon werd geschilderd tussen 13.461 en 13.162 calBP. CalBP staat voor Gekalibreerd Voor Heden, waarbij heden conventioneel wordt gedefinieerd als het jaar 1950. Radiokoolstofmetingen moeten worden gekalibreerd omdat de hoeveelheid koolstof-14 in de atmosfeer in de loop van de tijd is veranderd. Die variaties kunnen worden beïnvloed door factoren zoals zonneactiviteit en veranderingen in het magnetisch veld van de aarde. De nieuwe datum plaatst de bizon iets later dan eerdere schattingen.

Het masker leverde een nog complexer resultaat op. Monsters van verschillende delen van de figuur gaven drie verschillende reeksen. Een sectie werd gedateerd tussen 8.993 en 8.590 calBP. Een andere werd gedateerd tussen 15.981 en 15.121 calBP, terwijl een derde...