Sydamerikas gruvindustri förser halva världen med koppar. Världens största gruvor ligger i Anderna. Men precis när kopparproduktionen började har det varit oklart, tills nu. Mycket få artefakter från de tidiga högkulturerna i Peru, Chile, och Bolivia har bevarats. Nu, dock, forskare vid Paul Scherrer Institute PSI i Villigen, Schweiz, är på spåret av detta mysterium. Genom analys av is från Illimani -glaciären i de bolivianska Anderna, de fick reda på att omkring 700 f.Kr. koppar bryts och smälts redan i Sydamerika. Deras resultat publiceras i Vetenskapliga rapporter , en onlinetidsskrift för Nature Publishing Group.

I Sydamerika, koppar har bryts och smälts i cirka 2700 år. Detta har nu fastställts av forskare vid Laboratory of Environmental Chemistry vid Paul Scherrer Institute PSI i Villigen, Schweiz, genom analyser av glaciäris från Bolivia. Kopparbrytning i Sydamerika har enorm betydelse:Chile och Peru är de två största kopparproducenterna i världen; Bara Chile står för mer än 30 procent av den globala kopparproduktionen. Ändå har början på denna viktiga industrisektor varit oklar. Det enda säkra beviset kom från Moche -kulturens tid, som blomstrade på norra kusten i Peru mellan 200 och 800 e.Kr. Många kopparobjekt från denna kultur, såsom smycken och ritualverktyg, har hittats. Från tidigare tider, dock, det finns få fynd och inga skriftliga anteckningar.

Glaciärens is är, i princip, ett slags arkiv; i dess lager, som i ett träds tillväxtringar, register över regionens klimatutveckling och luftkvalitet lagras undan. Varje år, ett nytt lager av frusen nederbörd avsätts ovanpå. Och varje gång, dammpartiklar som svävade i luften vid den tiden är inbäddade i det nya lagret. Efter att ha borrat djupt in i glaciären och extraherat en lång iskolonn, forskare kan ta det - med stor omsorg och under kylning - till ett laboratorium för analys. På det här sättet har Anja Eichlers team, studiens första författare, och projektledare Margit Schwikowski tog en 139 m lång iskärna som hade borrats under en expedition 1999, på en höjd av cirka 6, 300 m på Illimani -glaciären i Bolivia, och analyserade särskilt avlagringar av metalliskt damm.

I ett kallrum i PSI, forskarna smält kontinuerligt iskärnan lager för lager, med en enhet de hade utvecklat själva, och analyserade smältvattnet med en masspektrometer. Detta instrument kan skilja olika kemiska element från varandra och bestämma deras respektive massa. Således arbetade vi oss tillbaka i tiden till ungefär 4500 f.Kr. - isen som motsvarade denna tid låg på cirka 134 m djup, Anja Eichler rapporterar. Och vi bestämde att de första förhöjda kopparkoncentrationerna som måste spåra tillbaka till mänsklig aktivitet inträffade runt 700 f.Kr. På den tiden bodde nordväst om glaciären människor från Chavin -kulturen, den första civilisationen i de peruanska Anderna, medan Chiripa -kulturen, ett relativt enkelt samhälle, bodde i omedelbar närhet av Titicacasjön. Detta är känt från arkeologiska utgrävningar. Därför är det möjligt att båda praktiserade kopparmetallurgi, smältning av kopparmalm för att erhålla ren koppar för framställning av artefakter. Kopparpartiklar som släpptes ut under denna process tog sig fram, på vinden, upp till glaciären och deponerades där i motsvarande islager, säger Margit Schwikowski. Dessa partiklar tillfördes naturligt koppar från mineraldamm och producerade därmed de särskilt höga kopparkoncentrationerna.

Uppföljning av detta, Anja Eichler tittade in i arkiven för många museer och kunde hitta minst två kopparföremål från den tiden. Den ena var en böjd nål av Chiripa -kulturen, hittades 1934 och förvarades sedan i American Museum of Natural History i New York. Det andra var ett armband, som hittades i Bolivia och är på utställning men kan inte klart tilldelas någon kultur. Det finns faktiskt också kopparobjekt från tiden mellan 1400 och 1100 f.Kr. - mycket tidigare. Där, fastän, det du har att göra med är hamrad metall tillverkad av nativt koppar, Margit Schwikowski förklarar. Det är elementärt koppar, som också förekommer naturligt i denna form. Det är ganska sällsynt, fastän. För koppar i större mängder, malm måste brytas och ren koppar måste extraheras genom smältning.

Det tidigaste beviset för smältugnar kommer från den senare Moche -kulturen för vilken, likaså, förhöjda kopparkoncentrationer kan detekteras i glaciäris. Moche -människor använde uppenbarligen en typ av keramisk ugn, Säger Anja Eichler. Detta hade flera hål där luft kunde injiceras genom blåserör för att värma elden till långt över 1, 000 grader C. När exakt sådana ugnar användes för första gången, dock, är inte känt, tillägger arkeometallurg Thilo Rehren från University College London (UCL), som deltog i studien. Men det är också möjligt att smeden från de tidigare kulturerna kastade kopparmalm i enkla gropugnar som grävts ner i marken. I dessa bränder bildades små kakor av metall, som skulle kunna bearbetas vidare i deglar.

Med sin studie, forskarna korrigerar en bild som härrör från en annan, tidigare studie. I denna, en annan forskargrupp antog att kopparmetallurgi i Sydamerika kan ha börjat ännu tidigare, omkring 2000 f.Kr. Den gruppen hade gjort en liknande analys på en torvmossa som borrades vid Tierra del Fuego och upptäckte en stark ökning, redan för denna tidiga period, i kopparkoncentrationer. Som is, torv bildar lager genom åren och århundradena, som bevarar register över miljöföroreningar under tidigare tider. Tierra del Fuego ligger runt 3, 000 km söder om metallurgins centrum i Anderna, säger Anja Eichler. Förutom det, torvmossrekordet når bara lite längre tillbaka än 2000 f.Kr. - vår iskärna, i kontrast, går tillbaka bortom 4500 f.Kr. Det gör att vi kan kvantifiera de naturliga fluktuationerna i avsättningen av koppardamm innan metallurgin börjar. Och våra resultat tyder på att ökningen vid Tierra del Fuego vid den tiden var en naturlig regional fluktuation.