En tant qu'espèce, nous, les humains, avons toujours été fascinés par nos origines. Initialement, on croyait que les humains ne pouvaient pas être originaires d'Afrique.

Cette idée fausse a commencé à changer lentement à partir de 1925, quand la discipline moderne de la paléoanthropologie – l'étude de nos origines – est née en Afrique du Sud. C'est alors que le professeur Raymond Dart de l'Université du Witwatersrand, à Johannesbourg, reconnu l'importance d'un petit crâne fossile apporté de Taung, dans la province du Nord-Ouest du pays.

Dart réalisa que le crâne appartenait à une créature qui n'était ni pleinement singe ni homme :il représentait l'un de nos lointains ancêtres, qu'il a appelé Australopithèque africanus , sens " singe australe d'Afrique ".

Dans les années qui ont suivi, le paléontologue Robert Broom a trouvé plus de fossiles d'individus adultes de Sterkfontein et d'autres grottes de la région que nous connaissons maintenant sous le nom de berceau de l'humanité, juste à l'extérieur de Johannesburg. Son travail a cimenté le fait que l'Afrique était le berceau de l'humanité, bien qu'il ait fallu des années à de nombreux scientifiques européens pour en venir à bout.

Depuis les années 1960, les archives fossiles de cette zone importante ont largement cédé le pas aux découvertes d'Afrique de l'Est. C'est parce que nous ne savions pas quel âge avaient les grottes du berceau de l'humanité, et n'a donc pas pu fournir de dates concluantes pour les nombreux fossiles qui s'y trouvent. Le cadre géologique du Berceau est très différent du Rift System de l'Afrique de l'Est, où il y a des couches de cendres volcaniques entre les lits de fossiles ; les couches de cendres peuvent être datées, donner des âges aux fossiles. Les grottes d'Afrique du Sud n'ont pas de telles couches volcaniques.

Mais il existe d'autres types de roches dans les grottes. En travaillant avec ceux-ci, mes collègues et moi avons utilisé une méthode appelée datation uranium-plomb pour établir l'âge des grottes du berceau de l'humanité. Cela signifie que nous pouvons réduire l'ensemble des premiers enregistrements humains du Berceau à quelques brèves fenêtres temporelles comprises entre un et trois millions d'années.

L'une des choses particulièrement excitantes dans cette recherche est que nous pouvons – pour la première fois – comparer les hominidés sud-africains avec leurs cousins ​​d'Afrique de l'Est.

Débloquer les Flowstones

Les grottes sont pleines de types de roches spéciaux. Il y a des stalagmites qui poussent du sol, et des stalactites qui pendent des plafonds. Alors que l'eau qui s'égoutte dans la grotte coule le long du sol, des roches connues sous le nom de flowstones se forment - et comme elles le font, l'uranium minéral est enfermé à l'intérieur d'eux, cristal par cristal. Cela crée une sorte d'"horloge" qui nous indique l'âge des flowstones.

Nous avons collecté ces flowstones dans les différents sites de grottes du Berceau, les a ramenés au labo, puis extrait et concentré l'infime quantité d'uranium présent à l'intérieur alors, ainsi que la quantité encore plus faible de plomb qui a été produite à partir de la désintégration de l'uranium. Ces isotopes de l'uranium et du plomb nous permettent de lire les "horloges" des flowstones – techniquement connues sous le nom de datation uranium-plomb.

Cette datation Uranium-plomb n'est pas nouvelle. Il est bien établi et est utilisé par les géologues depuis des décennies; c'est comme ça que nous connaissons l'âge de la terre. Néanmoins, cela n'a pas été un processus facile. Mes collègues et moi avons dû adapter la méthode de datation uranium-plomb existante spécifiquement pour les flowstones sud-africains. Le défi était que dans des roches de seulement quelques millions d'années - jeunes selon les normes géologiques - il n'y avait pas beaucoup de temps pour accumuler du plomb, le produit de désintégration fille de l'uranium.

Il nous a fallu 13 ans pour en arriver là. Mais ça valait la peine d'attendre.

Dans notre récent article sur Nature, nous avons rassemblé le plus grand ensemble de données d'âges jamais créé pour les grottes de Cradle et avons pu les analyser en profondeur et rechercher des modèles. Spécifiquement, nous avons demandé si toutes les grottes étaient ouvertes à la surface pour que les fossiles puissent s'y laver et collecter des fossiles en même temps - ou si chacune agissait comme son propre petit écosystème.

Le Berceau est un endroit relativement petit (environ 10 x 15 km), et nous nous attendrions à ce que les mêmes événements soient enregistrés dans toutes les grottes en même temps.

Et c'est exactement ce que nous avons trouvé. Nous avons daté 29 flowstones, de huit grottes, et a constaté que les flowstones datent toutes des mêmes six fenêtres temporelles étroites. Par exemple, il y a 2 millions d'années, tous les sites de grottes importants à travers le berceau ont été fermés - rien n'y était entraîné - avec la formation de pierre de coulée à l'intérieur.

Nous savons également que les flowstones ne peuvent se former que pendant les périodes où il pleut davantage. Donc en datant les flowstones, nous choisissons ces moments dans le passé. Pour la première fois, nous savons que nos premiers ancêtres humains ont vécu de grands changements dans le climat local. Les sédiments avec les fossiles à l'intérieur des grottes, sont tous pris en sandwich entre les flowstones. Nous interprétons ce modèle, flowstone-sédiment-flowstone, comme un signal de ces changements climatiques, les sédiments représentant des périodes plus sèches.

Cela signifie que tous les fossiles du Berceau, hominidés et autres animaux, accumulés pendant les périodes plus sèches.

Datant de l'indate

Les couches de flowstone dans les grottes sont l'équivalent des couches de cendres dans la vallée du Rift. Avec les âges uranium-plomb de ces flowstones, Les fossiles d'Afrique du Sud peuvent sortir de l'ombre d'être non datés et non datés.

Cela permettra au monde de porter son attention sur les archives fossiles incroyablement riches du pays avec une meilleure compréhension de la date de formation de ces fossiles et de ce que cela nous dit sur l'évolution humaine.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.