Um das Alter der in die Felsen geritzten Figuren verlässlich einzuschätzen, ermittelten die Wissenschaftler von den Elementen Mangan und Eisen die Masse pro Fläche, die sogenannte Flächendichte, in der Felsoberfläche. Beide Stoffe sind in der Gesteinslack genannten Kruste enthalten, die sich auf Felsen als dünner, dunkler Überzug ablagerte. Nach dem Einritzen bildet sich diese Schicht erneut und wächst mit den Jahren. "Wir haben intakten Gesteinslack mit dem Lack der Gravuren verglichen und konnten diese so chronologisch einordnen", erklärt Meinrat O. Andreae. Der emeritierte Direktor des Mainzer Instituts führte gemeinsam mit seiner Frau, der Biogeowissenschaftlerin Tracey Andreae, insgesamt 461 Messungen direkt vor Ort mithilfe eines tragbaren Röntgenfluoreszenzgerätes durch. Zudem wird der Gesteinslack durch die Messungen nicht zerstört oder angegriffen.

Das Team konzentrierte sich auf die Felskunst an vier Fundorten in Idaho, Wyoming und im Süden von Montana im nordöstlichen Teil des Great Basin. Hier liegt unter anderem das Kulturareal der Shoshonen-Indianer. In diesem Gebiet erstreckt sich die vielfältige Felskunst über eine breite Zeitspanne, die von der paläo-indianischen Epoche vor rund 15.000 Jahren bis in die jüngste Vergangenheit reicht. Ein weiterer Vorteil: Die Wissenschaftler konnten ihre eigene Methode durch Messungen von Felsgravuren ergänzen, deren Alter zuvor mithilfe unabhängiger, geochemischer Methoden datiert wurde. Beide Altersschätzungen stimmen überein und bestätigten sich somit gegenseitig. Auch der Abgleich mit anderem, archäologisch datierbarem Material an den Fundorten der Felskunst unterstützte die Altersschätzungen der Forscher.

Weitere Gewissheit über die korrekte Datierung erlangten die Forscher, indem sie ermittelten, auf welche Weise sich Mangan im Laufe der Jahrtausende im Felslack abgelagert hat. Sie vermuteten ein relativ gleichmäßiges Wachstum des Lackes. Zur Erhärtung dieser Hypothese zogen sie Analysen von Felsflächen zu Rate, von denen zweifelsfrei feststeht, wann sie sich gebildet haben. Im Great Basin erfüllen diese Bedingung zwei Arten von Oberflächen: Die melonenartig geformten Basalt-Felsbrocken im Snake River-Valley, die vor 14.500 Jahren geologisch abgetragen wurden, und zwei circa 2.000 Jahre alte Basaltlavaströme im Craters of the Moon National Monument. Tatsächlich waren die Ablagerungsraten zu beiden Zeiten nahezu konstant, was auf eine annähernd lineare Ablagerung schließen lässt.

"Alle unsere Analysen lassen den Schluss zu, dass die frühesten Felszeichnungen bereits in der Übergangszeit vom Pleistozän zum Holozän, also vor rund 12.000 Jahren, entstanden sind und von den Ureinwohnern über Jahrtausende hinweg bis in die jüngste Vergangenheit immer wieder überarbeitet wurden", erklärt der Biogeochemiker Andreae.

Allein im Celebration Park, einem der Fundorte in Idaho, decken die Felsgravuren eine Spanne von rund 10.000 Jahren ab. Die frühesten Bilder dort waren abstrakte Formen. Später kamen repräsentative, gegenständliche Darstellungen hinzu. An anderen Orten wiederum dominierten die gegenständlichen Figuren zuerst und abstrakte Muster folgten später.

Insgesamt machten Andreae und seine Frau an den Fundstätten ein breites Spektrum an Stilen und Motiven aus, angefangen von Strichzeichnungen abstrakter geometrischer Muster bis hin zu großen, anthropomorphen Wesen.

"Mit unserer Methode stellen wir eine Verknüpfung zwischen den Natur- und Humanwissenschaften her. Sie ermöglicht Altersschätzungen für eine statistisch relevante, große Anzahl von Felskunst-Elementen – und das mit geringem Aufwand und vor allem ohne zerstörerische Probennahmen", resümiert Andreae die Ergebnisse der Studie im Nordamerikanischen Becken. Weitere Expeditionen in Saudi-Arabien, wo es ebenfalls zahlreiche gut erhaltene Petroglyphen gibt, plant der Max-Planck-Forscher bereits.