*Ce contenu a été produit par des experts de l'Institut Weizmann des Sciences, l'un des centres de recherche fondamentale multidisciplinaire les plus importants au monde dans le domaine des sciences naturelles et exactes, situé dans la ville de Rehovot, Israël.
On dit que là où il y a de la fumée, il y a du feu. Et les chercheurs de l'Institut Weizmann des Sciences travaillent dur pour explorer cette affirmation, ou du moins délucider ce qui constitue la "fumée". Dans un article publié dans PNAS, les scientifiques révèlent une méthode avancée et innovante qu'ils ont développée et utilisée pour détecter des traces non visibles de feu qui dattent d'au moins 800 000 ans., l'une des premières pièces de preuve connue de l'utilisation du feu.
La technique récemment développée peut fournir un coup de pouce vers un type d'archéologie plus scientifique et basée sur des données, mais, peut-être plus important encore, elle pourrait nous aider à mieux comprendre les origines de l'histoire humaine, nos traditions les plus fondamentales et notre nature expérimentale et novatrice.
Il a été émis l'hypothèse que l'utilisation contrôlée du feu par les anciens hominidés (un groupe qui comprend les humains et certains de nos parents éteints) remonte à au moins un million d'années, à peu près au moment où les archéologues pensent que le Homo habilis a commencé sa transition vers Homo erectus.
Ce n'est pas une coïncidence, car la théorie de travail, appelée "hypothèse de la cuisine", est que l'utilisation du feu a été fondamentale dans notre évolution, pas seulement pour permettre aux hominidés de se tenir chaud, de fabriquer des outils avancés et de se protéger des prédateurs, mais aussi pour acquérir la capacité de cuisiner.
Cuisiner la viande non seulement élimine les pathogènes, mais augmente l'efficacité de la digestion des protéines et la valeur nutritionnelle, ouvrant la voie à la croissance du cerveau. Le seul problème avec cette hypothèse est le manque de données : étant donné que la recherche de preuves archéologiques de pyrotechnologie repose principalement sur l'identification visuelle des modifications résultant de la combustion d'objets (principalement, un changement de couleur), les méthodes traditionnelles ont réussi à trouver des preuves généralisées de l'utilisation du feu dont l'ancienneté ne dépasse pas 200 000 ans.
Bien qu'il existe certaines preuves de feu datant de 500 000 ans, celles-ci restent rares : seulement cinq sites archéologiques dans le monde fournissent des preuves fiables d'ancien feu.
"Il se peut que nous ayons trouvé le sixième site", affirme le Dr. Filipe Natalio, du Département des sciences végétales et environnementales de Weizmann, dont la collaboration précédente avec le Dr. Ido Azuri, du Département des installations de base de vie de Weizmann, et ses collègues a fourni la base de ce projet.
Ensemble, ils ont été des pionniers dans l'application de l'IA et de la spectroscopie en archéologie pour trouver des indices de combustion contrôlée d'outils en pierre datant de 200 000 à 420 000 ans en Israël. Ils sont maintenant de retour, accompagnés de l'étudiant en doctorat Zane Stepka, de la Dr. Liora Kolska Horwitz de l'Université hébraïque de Jérusalem et du Prof. Michael Chazan de l'Université de Toronto, Canada. L'équipe a relevé le défi en réalisant une "expédition de pêche" : ils ont lancé l'hameçon loin dans l'eau et ont vu ce qu'ils pouvaient pêcher.
“Quand nous avons commencé ce projet”, dit Natalio, “les archéologues qui analysaient les trouvailles de la carrière d'Evron nous ont dit que nous ne trouverions rien. Nous aurions dû parier”.
La carrière d'Evron, située en Galilée occidentale, est un site archéologique en plein air découvert pour la première fois à la moitié des années 1970.
Lors d'une série de fouilles menées à l'époque par le professeur Avraham Ronen, les archéologues ont excavé 14 mètres et découvert une grande variété de fossiles d'animaux et d'outils paléolithiques datant de 800 000 à 1 million d'années, ce qui en fait l'un des sites les plus anciens d'Israël.
Aucune des trouvailles du site ou du sol dans lequel elles ont été trouvées ne présentait de preuves visuelles de chaleur : les cendres et le charbon se dégradent avec le temps, ce qui élimine les possibilités de trouver des preuves visuelles de combustion. Par conséquent, si les scientifiques de Weizmann voulaient trouver des preuves de feu, ils devaient chercher plus loin.
L'expédition de "pêche" a commencé par le développement d'un modèle d'IA plus avancé que celui qu'ils avaient utilisé auparavant. "Nous avons testé une variété de méthodes, y compris des méthodes traditionnelles d'analyse de données, de modélisation d'apprentissage automatique et des modèles d'apprentissage profond plus avancés", dit Azuri, qui a dirigé le développement des modèles. "Les modèles d'apprentissage profond qui ont prévalu avaient une architecture spécifique qui a surpassé les autres et nous ont donné avec succès la confiance dont nous avions besoin pour continuer à utiliser cet outil dans un contexte archéologique qui n'avait pas de signes visuels de l'utilisation du feu."
L'avantage de l'IA est qu'elle peut trouver des motifs cachés à de multiples échelles. En identifiant la composition chimique des matériaux jusqu'au niveau moléculaire, le résultat du modèle peut estimer la température à laquelle les outils en pierre ont été chauffés, fournissant ainsi des informations sur les comportements humains passés.
Avec une méthode d'intelligence artificielle précise en main, l'équipe a pu commencer à rechercher des signaux moléculaires dans les outils en pierre utilisés par les habitants de la carrière d'Evron il y a près d'un million d'années.
Pour ce faire, l'équipe a évalué l'exposition à la chaleur de 26 outils en silex trouvés sur le site il y a presque un demi-siècle. Les résultats ont révélé que les outils avaient été chauffés à une large gamme de températures, dont certaines dépassaient 600 °C. De plus, en utilisant une technique spectroscopique différente, ils ont analysé 87 restes de faune et ont découvert qu'une dent d'un éléphant éteint montrait également des changements structurels résultant du chauffage. Bien qu'ils soient prudents dans leur affirmation, la présence de chaleur cachée suggère que nos anciens ancêtres, tout comme les scientifiques eux-mêmes, étaient expérimentateurs.
Selon l'équipe de recherche, si nous analysons l'archéologie sous un angle différent et avec de nouveaux outils, nous pourrions découvrir bien plus que nous ne le pensions au départ. Les méthodes qu'ils ont développées pourraient être appliquées, par exemple, à d'autres sites du Paléolithique inférieur pour identifier des preuves non visibles de l'utilisation du feu.
De plus, cette méthode pourrait offrir une perspective spatiotemporelle renouvelée sur les origines et l'utilisation contrôlée du feu, nous aidant à mieux comprendre comment les comportements liés à la pyrotechnologie des hominidés ont évolué et comment ils ont stimulé d'autres comportements. “Surtout dans le cas du feu primitif”, affirme Stepka, “si nous utilisons cette méthode sur des sites archéologiques vieux d'un ou deux millions d'années, nous pourrions apprendre quelque chose de nouveau”.
À en juger par tous les rapports, l'expédition de pêche a été un grand succès. "Ce n'était pas seulement une démonstration d'exploration et de la récompense que nous avons reçue en termes de connaissances acquises", affirme Natalio, "mais aussi du potentiel qui existe en combinant différentes disciplines : Ido a une formation en chimie quantique, Zane est archéologue scientifique et Liora et Michael sont préhistoriens. En travaillant ensemble, nous avons appris les uns des autres. Pour moi, c'est une démonstration de la manière dont la recherche scientifique devrait fonctionner dans les humanities et les sciences".
* La recherche du Dr. Natalio est soutenue par le Centre Yeda-Sela de recherche fondamentale et le Centre Braginsky pour l'interface entre la science et les humanities.