I en kommentar her på Forskerzonen 26. maj mener professor Robert Frei, at vi »tager fejl og bruger misvisende data i sagen om Egtvedpigens oprindelse.«

Kort fortalt viser vores forskning, at Egtvedpigen og andre dansk oldtidsfund formentlig var lokale, mens Frei og hans kollegaer mener, at mange af de ikoniske danske oldtidsfund er rejst hertil fra udlandet.

Vi vil her argumentere for, hvorfor det er Frei, der tager grundlæggende fejl.

I sin kommentar giver Frei en fremstilling af strontium-metoden og dens brug inden for arkæologien.

Han fremstiller også vores forskning, der har vist, at strontium fra jordbrugskalk giver udfordringer med at bruge strontium-metoden i landbrugsområder med kalkfattige jorde, hvilket dækker store dele af Danmark.

Imidlertid er Robert Freis fremstilling skæmmet af fejl om strontium-metodens brug, om hans egne forskningsresultater og især om vores forskning.

Disse fejlagtige fremstillinger klæder ikke debatten.

Vi redegør her for, hvorfor Robert Freis fremstilling er fejlagtig, og hvad det betyder for brugen af strontium-metoden i Danmark.

Som vi ser det, er der behov for at revurdere alle de forhistoriske personer – herunder Egtvedpigen og Skydstrupkvinden – og genstande fra Danmark, der er blevet tolket til at have en udenlandsk herkomst med strontium-metoden.

Slet og ret, fordi vi ikke kan stole på de strontium-referenceværdier, der er blevet benyttet. 

Sådan bruger vi strontium-metoden

Mennesket optager strontium sammen med kalcium i den planteføde og det vand, vi spiser og drikker.

Strontium består af forskellige isotoper, og isotopsammensætningen – også kaldet strontiumsignaturen – varierer fra sted til sted, primært afhængig af den lokale geologi.

Ved at sammenligne signaturværdien i et forhistorisk menneske med et kort over nuværende strontiumsignaturer i de omliggende områder kan man i mange tilfælde sige, hvor det pågældende menneske har levet.

Så langt er vi og Frei enige.

Tolkningen af et forhistorisk menneskes oprindelsessted afhænger fuldstændig af pålideligheden af de strontiumkort, man sammenligner med.

Frei har været med til at lave de danske strontiumkort, som vores forskning viser er upålidelige. Det er her, uenigheden for alvor begynder.

Bronzealderfund er formentlig lokale 

I vores artikel i Science Advances fra 2019 viste vi, at strontium fra jordbrugskalk har en stor indflydelse på strontiumisotop-forholdene i vandmiljøet.

Det konkluderede vi baseret på prøver indsamlet omkring Egtved og Skrydstrup, hvor det viste sig, at de strontiumværdier, arkæologerne, herunder Frei, har målt i Egtvedpigen og Skrydstrupkvinden, kan findes i områderne umiddelbart omkring deres gravhøje.

Derfor må de to bronzealderfund antages at være lokale.

Landbruget har ændret strontium-værdierne

Derudover undersøgte vi også Karup Å og Vallerbæk, en sidegren til Karup Å, der starter i Kompedal Plantage og løber fem km gennem skov og hede, før den løber ud i landbrugslandet.

Hele Karup Å’s opland ligger på Karup Hedeslette, der består af smeltevandssand fra sidste istid. Man vil derfor forvente samme strontiumisotop-forhold overalt i å-løbet, fordi geologien er den samme i hele området.

Vores forskning viste det modsatte. Vi så en markant forandring af strontiumværdierne, der blev domineret af kalk, så snart åen løber ud i landbrugslandet.

Hvorfor denne forskel?

Strontium fra jordbrugskalken har ændret åens sammensætning og gør den kalkdomineret nedstrøms fra det sted, hvor den møder marker for første gang.

I giffen herunder kan du selv se, hvordan det fungerer.

Flyby af Vallerbæk Karup Å med strontium koncentrationen i lyserød og strontium isotop værdien i gul. Læg mærke til det bratte skift i isotopværdien, når vandløbet når markerne. Det er påvirkningen af strontium fra jordbrugskalk. Læg også mærke til, at koncentrationen stiger før isotopværdien falder. Det er tilstrømning af kalkfrit grundvand fra plantagen. (Illustration: Andreasen & Thomsen)

Jo, vand kan godt bruges som referenceværdi

Men det betyder ikke, at man ikke kan bruge overfladevandsprøver i strontiumstudier, som Robert Frei hævder, at vi påstår – tværtimod viser det netop, hvor brugbare overfladevandsprøver er.

Man skal dog kende prøvernes kontekst.

Og det gjorde Karin og Robert Frei ikke i deres studie fra 2011, hvor næsten alle prøver stammede fra landbrugsland, hvilket får deres strontiumkort over Danmark til at se unaturligt homogent ud i forhold til den underliggende geologi.

At de ikke tog højde for det i 2011, kan man tilgive. At de fortsætter med at ignorere det i dag er straks mere kritisabelt.

I Danmark kan man altså ikke bruge Freis strontium-referenceværdier fra 2011 – simpelthen fordi de sidste 100 års landbrug har ændret værdierne, så de ikke matcher med de værdier, der var i oldtiden.

Man bør i stedet, lave detaljerede undersøgelser, hvor oldtidsfundene blev fundet baseret på den lokale geologi.

Freis afgørende påstand er ikke holdbar

Kommer strontium fra jordbrugskalk virkelig ud i nedsivende regnvand og videre ud i vandløb?

Ja, det gør det. Det viste vi 2019 som beskrevet ovenfor og igen her i 2021 i en undersøgelse i forlængelse af en artikel, Robert og Karin Frei og Søren Jessen udgav i 2020.

I den artikel fremsatte de en teori om, at strontium fra jordbrugskalk fuldstændig tilbageholdes i det øverste muldlag, hvor det ophobes gennem tiden og giver høje strontium-koncentrationer.

Holdbarheden af denne påstand er afgørende i Robert Freis argumentation mod vores teori om, at strontium udvaskes til overfladevandet og dermed påvirker de fleste danske søer og vandløb.

Men påstanden er ikke holdbar.

Robert Freis overraskende valg af feltområde

Prøverne, som lå til grundlag for Frei, Frei, og Jessens 2020-artikel, stammer fra en boring, der blev udført af GEUS (Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelser) i 2014 på en mark mellem Ikast og Brande.

Marken var en testmark, hvor der kort tid før prøvetagningen i 2014 var tilført enorme mængder af jordbrugskalk.  

Det var overraskende for os, for i Freis artikel fra 2020 er området beskrevet som et typisk, repræsentativt vestjysk landbrugsområde på hedesletten med en normal tilførsel af jordbrugskalk. (»We investigated a soil profile from farmland that experienced long-term liming«…»in a representative site in the West Jutland sandy outwash plain«)

Dog var sandheden var lige modsat.

Det blev bekræftet, da vi læste en intern rapport på GEUS’s hjemmeside, hvori forsøget beskrives. Ifølge rapporten blev der i 2012 og 2013 spredt 48 tons kalk per hektar ud i området omkring den undersøgte mark.

Det svarer til cirka 96 års normalt forbrug af kalk i landbrugsøjemed.

Frei: Strontium bliver tilbageholdt i muldlaget

I deres undersøgelse målte Frei, Frei, og Jessen strontiumindholdet i dette jordprofil fra testmarken, som fik påført de voldsomme mængder kalk.

At testmarken havde fået påført voldsomme mængder kalk undlod de at nævne både i deres artikel og i Robert Freis kommentar her på Forskerzonen.

Det er derfor ikke overraskende, at de fandt store mængder af strontium (jordbrugskald afgiver strontium) i jorden, da deres prøver blev indsamlet i 2014 – seks måneder efter den voldsomme kalkning.

Men eftersom de ikke målte udvaskningsgraden af strontium, men bare koncentrationen, var det blot en hypotese, om at strontium bliver tilbageholdt i muldlaget, der blev fremsat i artiklen af Frei, Frei, og Jessen.

Nej, store dele af strontium bliver udvasket

Èn af de ting, vi testede i vores nye studie, var, om det er muligt for jord at indeholde meget strontium og samtidig frigive meget til nedsivende regnvand.

For at gøre det vendte vi tilbage fem år senere, i 2019, til det selvsamme jordprofil i testmarken, som Robert og Karin Frei og Søren Jessen undersøgte, for at undersøge, hvad der skete med den kalk, der blev spredt på testmarken.

Kalken er opløst, men jorden indeholder betydeligt mindre strontium i 2019, end den gjorde i 2014.

Det viste sig, at 80-100 procent af den strontium, der blev tilført jorden under kalkningsforsøget, blev udvasket med nedsivende regnvand til grundvandet og videre ud i vandmiljøet.

Det kan på ingen måde kaldes en effektiv tilbageholdelse.

Er marken »typisk« eller helt uden relevans, Frei?

Vi understreger her igen, at det er præcis den samme testmark, som Robert Frei og kolleger bruger i deres studie fra 2020, som vi brugte i vores studie fra 2021.

Den kan ikke i det ene øjeblik være »typisk for Vestjylland« og i det næste »ikke have nogen som helst relevans« på grund af »tilførslen af denne ekstreme mængde af landbrugskalk,« som Robert Frei hævder i sin kommentar her på Forskerzonen.

Kalkningsforsøget blev i øvrigt udført af Roberts Freis kollega og medforfatter, Søren Jessen, så man har på Københavns Universitet været vidende om det, da man valgte prøver til studiet fra 2020.

Strontium opløses i vand og er mobilt

I vores 2021-artikel undersøgte vi 5 jordprofiler fra området (i modsætning til det ene, Robert Frei undersøgte): 2 var fra testområdet, 2 fra landbrugsland, og 1 fra hedelandet (se tabel).

På trods af den ekstreme kalkning af testområdet var der ingen tegn på, at strontium dér opfører sig anderledes end i de andre profiler.

Strontium er lige så vandopløseligt og mobilt som kalcium i disse jorde. Som teorien forudsiger, er strontium og kalcium mindre mobile end magnesium, som står over dem i det periodiske system, men mere mobile end barium, som står under.

Det er præcist, hvad vi fandt, hvilket også betyder, at strontium ikke kan være effektivt tilbageholdt i det øverste jordlag.

Når der er grundstoffer, der er mindre mobile end strontium, kan strontium i sagens natur ikke være immobilt, som Robert Freis model kræver.

Samtidig kan vi trække forholdsvis store mængder strontium ud af jorden ved bare at hælde vand på i laboratoriet.

Det viser også, at strontium bliver frigivet til det nedsivende regnvand frem for at blive fasthold i de øverste lag.

Anden forskning understøtter vores

Den canadiske artikel, Robert Frei refererer til (Boyer et al. 2018), undersøger tilbageholdelse af strontium-90 i plantemateriale, hvilket er et helt andet spørgsmål end naturligt strontium i kalk i jord. 

Derimod er der mange andre videnskabelige artikler, der finder, at tilbageholdelsen af strontium er meget lav i jord, specielt ved tilstedeværelsen af andre ioner som natrium og kalcium (se f.eks. her og her) – forhold, der gør sig gældende i landbrugsjord.

Så når Robert Frei hævder, at vi »negligerer processer« og »ikke forholder os til vores egne data«, er det simpelthen forkert og misvisende.

Den proces, han refererer til, er hevet ud af kontekst og er ikke repræsentativ for jordprofilerne her.

Naturligvis er alle vores jordprofiler – ikke bare det ene – taget i betragtning. Det fremgår klart af figurerne, tabellerne og diskussionen i artiklen, som det står enhver frit at se og læse her.  

Endelig er der ikke brugt magnesium-kalk på nogen af jordprofilerne, hverken under testforsøget eller af landmanden, som Robert Frei ellers antyder i sit indlæg, så beregningerne i Freis kommentarartikel har ikke noget hold i virkeligheden.

Det påpeger vi i et modsvar til kommentarartiklen, der er ved at blive fagfællebedømt.

Strontium består af forskellige isotoper, og isotopsammensætningen – også kaldet strontiumsignaturen – varierer fra sted til sted, primært afhængig af den lokale geologi. (Foto: Tomihahndorf - CC BY-SA 3.0)

Fejlagtige konklusioner om ikoniske oldtidsfund

Vi er helt enige med Robert Frei i, at strontiumstudier er komplekse.

Det er af denne grund, at det er afgørende for kvaliteten af strontium-mobilitets-studier, at arkæologer samarbejder med isotop-geokemikere og geologer, der er i stand til at indsamle prøver og tolke strontiumisotop-data korrekt.

Det sker ikke, når forskerne fra Nationalmuseet og Københavns Universitet oversimplificerer strontiumforskning i Danmark ved fortsat at ignorere landbrugets store betydning for de nutidige strontiumisotop-værdier, der bliver brugt som referencegrundlag for arkæologiske fund.

Så længe man fortsætter med det, vil man fortsætte med at drage fejlagtige konklusioner, som man gjorde med Egtvedpigen, Skrydstrupkvinden og mange andre ikoniske danske oldtidsfund.

Ifølge vores forskning er der kort sagt behov for at revurdere alle de forhistoriske personer og genstande fra Danmark, der er blevet tolket til at have en udenlandsk herkomst på baggrund af deres strontium-isotopværdier.

Mange af dem er højst sandsynligt lokale.

Spændende information går tabt

Og ved at antage, at næsten alle kommer fra udlandet, misser man den spændende information, man kan få ved brug af strontiummetoden.

For eksempel indikerer variationen i Egtvedpigens strontiumisotop-værdier, at Egtvedpigen nok bevægede sig rundt i området omkring Egtved med årstiderne.

Skrydstrupskvindens markante ændring, da hun var 13-14 år, kunne indikere en flytning inden for få kilometer, måske i forbindelse med giftermål.

Endvidere har de to bronzealderkrigere fra den dobbelte krigergrav fra Karlstrup høje udenlandske strontium-værdier modsat de andre personer i området, samtidig med at krigerne er gravstedt væsentligt anderledes.

Så her peger strontium-metoden sammen med arkæologisk vidnesbyrd på, at disse individer kom fra udlandet.

Eksemplerne er mange og fascinerende.

Hvordan videnskab skal bedrives

Frei kritiserer også vores måde at bedrive videnskab på.

Vi bedriver vores videnskab med åbent sind og forsøger at opsætte testbare hypoteser i vores arbejde og teste dem i vores videnskabelige udgivelser.

Det vil vi fortsætte med og samtidig opfordre andre, inklusive Robert Frei og hans kolleger, til at gøre det samme, selv når forskningen medfører et paradigmeskift.

Det er sådan, videnskab skal bedrives.

Det synes udenlandske forskere åbenbart også. To spritnye undersøgelser fra henholdsvis Polen og USA kommer således frem til konklusioner tilsvarende vores.

Under artiklen kan du læse et kort genmæle af Robert Frei.

Efter denne kommentars udgivelse har forfattere fået trykt endnu et videnskabeligt modsvar til Robert Frei. Det finder du her:  'Response: Commentary: Strontium Is Released Rapidly From Agricultural Lime-Implications for Provenance and Migration Studies | Ecology and Evolution (frontiersin.org)'.