Von außen ist zunächst kaum zu erkennen, was in dem groben Sandstein steckt. Die Blöcke stammen aus einem Steinbruch bei Rauhenebrach im unterfränkischen Landkreis Haßberge, wo die rund 230 Millionen Jahre alten Überreste mehrerer großer Riesenlurche entdeckt wurden. Einzelne Kanten, Bruchflächen und Knochenreste geben Hinweise. Der größte Teil des Fundes aber liegt im Inneren verborgen.
Um diese Strukturen sichtbar zu machen, wurden Teile des Fossilfundes nach Fürth gebracht. Im Entwicklungszentrum Röntgentechnik des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS durchleuchteten Forscher die Steinblöcke mit dem nach Angaben des Instituts größten Computertomographie-System der Welt.
Die Fürther Anlage ist für Prüfstücke ausgelegt, die für gewöhnliche Computertomographen zu groß, zu schwer oder zu dicht sind. Seit der Inbetriebnahme des Hochenergie-Systems im Jahr 2013 hat das Entwicklungszentrum Röntgentechnik Dutzende Proben und Fundstücke untersucht.
Die Bandbreite reicht von kleineren Exponaten mit einer Kantenlänge von etwa 30 Zentimetern und einem Gewicht von zehn bis 20 Kilogramm bis zu Objekten mit einem Volumen von mehr als einem Kubikmeter. Ein 2013 untersuchter Schädel eines Tyrannosaurus rex wog samt Transportbox mehrere Hundert Kilogramm. Das bislang größte Objekt in der Fürther Anlage war eine Messerschmitt Me 163 aus der Sammlung des Deutschen Museums.
„Wir sind live dabei, wenn der Kunde zum ersten Mal in das Objekt blickt, das Millionen von Jahren unter der Erde begraben war“, erklärt Thomas Kestler, Senior Marketing and Communications Manager am Entwicklungszentrum Röntgentechnik des Fraunhofer IIS gegenüber Fürth Aktuell. Gerade bei historischen Objekten sei die Begeisterung der beteiligten Forscher unmittelbar zu spüren. „Diese Momente machen es schon sehr besonders.“
Damit Knochenstrukturen bei Fossilien wie denen aus Unterfranken auch in dichtem Gestein erkennbar werden, reicht die Leistung eines gewöhnlichen medizinischen Computertomographen nicht aus. Ein Linearbeschleuniger erzeugt dafür in Fürth hochenergetische Röntgenstrahlung mit Energien von bis zu neun Megaelektronenvolt.
Ein zweidimensionales Röntgenbild kann innerhalb weniger Minuten entstehen. Für eine dreidimensionale CT-Aufnahme wird das Objekt dagegen in Fürth aus Hunderten oder mehreren Tausend verschiedenen Blickwinkeln durchleuchtet. Je nach Größe, Material und gewünschter Auflösung kann allein der Scan mehrere Tage dauern. Datenmengen von rund 100 Gigabyte pro Objekt sind dabei nach Angaben des Instituts keine Seltenheit.
Die CT-Aufnahmen der Sandsteinblöcke aus Unterfranken machten weitere, im Gestein verborgene Schädelteile sichtbar. Neben Cyclotosaurus, einem großen, überwiegend im Wasser lebenden Riesenlurch, ließ sich dadurch erstmals auch Metoposaurus an der Fundstelle nachweisen. Diese zweite Gattung hatte einen breiteren, flacheren Schädel und weiter vorne liegende Augen. Genau dieses Merkmal führte zur Zuordnung.
Besonders ist der Fund, weil Überreste beider Riesenlurch-Gattungen dicht beieinander lagen, wie der Wirbeltierpaläontologe Dr. Frederik Spindler gegenüber Fürth Aktuell erläutert. Das deutet darauf hin, dass Cyclotosaurus und Metoposaurus nicht nur dasselbe Ökosystem bewohnten, sondern sich möglicherweise auch in demselben verbliebenen Wasserloch aufhielten. Nach Spindlers Einschätzung könnten sich die Tiere am Ende einer Trockenzeit dort zusammengedrängt haben, als andere Gewässer bereits ausgetrocknet waren.
Sollte auch dieses letzte Wasserloch ausgetrocknet sein, könnten zahlreiche Tiere auf engem Raum verendet sein. Später wurde die Ablagerung vermutlich erneut von Wasser erfasst und umgelagert. Dabei wurden die Skelette auseinandergerissen und viele Knochen verstreut. Ob sich der Ablauf tatsächlich so rekonstruieren lässt, ist Gegenstand der weiteren Untersuchungen.
Mit heutigen Amphibien seien diese Tiere nur eingeschränkt vergleichbar, erklärt Spindler. „Wenn man einfach von einem Salamander in groß spricht, wird man ihnen nicht gerecht.“ In ihrer Lebensweise hätten sie eher großen aquatischen Räubern geglichen.
Ob alle Überreste tatsächlich auf dasselbe Ereignis zurückgehen, ist noch nicht abschließend geklärt. Genau darin liegt ein wesentlicher Wert des Fundes: Er könnte nicht nur neue anatomische Erkenntnisse liefern, sondern auch zeigen, wie mehrere Arten großer wassergebundener Wirbeltiere vor rund 230 Millionen Jahren zusammenlebten und auf extreme Trockenphasen reagierten.
Für Dr. Frederik Spindler ist die Fürther Technik vor allem deshalb wertvoll, weil sie die klassische Präparation ergänzt. „Es gibt bei Fossilien nicht die eine Methode, die für alle Fragen perfekt ist“, sagt er. Entscheidend sei, welche Strukturen untersucht werden sollen und welche Daten das jeweilige Verfahren liefern könne.
Frühere Forscher schnitten Fossilien teilweise Schicht für Schicht ab, zeichneten jede Fläche und fertigten daraus Modelle. Das Original wurde dabei vollständig zerstört. „Das ist die große Chance des Verfahrens“, sagt Spindler. „Man kann in ein Fossil hineinsehen, ohne es zu zerstören.“
Allerdings sind die Untersuchungen teuer. Die Zusammenarbeit mit Fraunhofer wurde über das Bayerische Landesamt für Umwelt organisiert. Für einen freien Forscher wäre eine solche Messung nach Spindlers Einschätzung finanziell kaum zu stemmen.
Auch für die weitere Präparation und wissenschaftliche Auswertung fehlt bislang eine dauerhafte Finanzierung.
In Fürth arbeitet das Fraunhofer IIS unterdessen bereits an der nächsten Generation der Hochenergie-Tomographie. Das neue System trägt den Namen GiantEye. Anders als bei der bisherigen Anlage sollen sich Strahlenquelle und Detektor künftig senkrecht um das Prüfobjekt drehen. Das Prinzip ähnelt einem überdimensionalen medizinischen Computertomographen.
Große Objekte können dadurch in ihrer natürlichen waagerechten Lage untersucht werden. Bislang kann es notwendig sein, sie für die Messung aufzurichten. Das ist besonders bei empfindlichen oder sehr schweren Prüfstücken aufwendig und kann mechanische Belastungen verursachen.
Eine Anwendung sind Hochvolt-Batteriespeicher von Elektroautos. Werden sie liegend untersucht, lassen sich stark abschirmende Bereiche unter realistischeren Bedingungen prüfen. Zugleich sinkt das Risiko, dass eine veränderte Lage das Messergebnis beeinflusst oder das Prüfobjekt beschädigt.
Das Fraunhofer IIS will GiantEye Anfang 2027 für Industriepartner zur Verfügung stellen.