Les ancêtres humains savaient non seulement utiliser le feu, ils ont également développé des technologies sophistiquées pour la fabrication d'outils. Des chercheurs de l'Institut des sciences Weizmann ont récemment utilisé leurs propres technologies de pointe pour jeter un nouveau regard sur une collection d'outils en pierre. Leurs résultats suggèrent que les premiers humains qui les ont fabriqués avaient peut-être une bonne compréhension des effets du chauffage de la pierre avant de l'écailler en lames, et ils peuvent même avoir utilisé différentes températures pour créer différents types d'outils. Les résultats de cette recherche sont apparus aujourd'hui dans Nature Comportement Humain .

Grotte de Qesem, un site au centre d'Israël, a été fouillé par le professeur Avi Gopher et ses collègues de l'Université de Tel-Aviv. Les découvertes dans la grotte sont datées entre 420, 000 et 200, il y a 000 ans, ou le Paléolithique inférieur, et il est affecté à l'unique Complexe Culturel Acheulo-Yabrudien. Les anciens hominidés (un groupe comprenant nous et les membres éteints de notre arbre généalogique), qui vivait dans la grotte de Qesem, laissé derrière eux des dizaines de milliers d'outils de pierre. Ces outils sont principalement en silex, un matériau facilement disponible dans tout le pays, et ils ont été produits dans un processus appelé débitage, c'est-à-dire utiliser une autre pierre ou un autre outil pour ébrécher des morceaux, aiguiser une arête vive. Quelque part entre 300, 000-400, il y a 000 ans, la principale proie que ces hominidés chassaient avait changé - des éléphants, aux daims - nécessitant un changement dans la boîte à outils utilisée, vers des artefacts plus fins. La question posée par le groupe de recherche Weizmann était de savoir si les anciens habitants de la région auraient pu utiliser le feu pour tempérer le silex avant de le tailler. Des groupes beaucoup plus tardifs—moins de 100, il y a 000 ans, avaient laissé des traces de tir de silex, ce qui rend la pierre plus facile à façonner. Cependant, dans les sites de cet âge, il n'y a généralement presque plus de matière organique restante qui puisse actuellement donner aux chercheurs des preuves concluantes de l'utilisation du feu.

Le premier défi en essayant de comprendre si le silex a subi un changement structurel, tels que le feu peut produire, explique le Dr Filipe Natalio de l'Unité d'archéologie scientifique de l'Institut, est que la structure du silex brut peut varier d'un site à l'autre et d'une pièce à l'autre, selon les conditions géologiques dans lesquelles il s'est formé. Et les traces de chauffage passé dans la roche solide seraient pour la plupart microscopiques ou plus petites, essentiellement invisibles. Pour aborder cet obstacle, lui et le boursier postdoctoral Dr Aviad Agam, spécialisé en archéologie préhistorique, se tourna vers le Dr Iddo Pinkas, qui est un expert d'une technique connue sous le nom de spectroscopie Raman au Département d'appui à la recherche chimique de l'Institut.

Le groupe a d'abord collecté du silex dans des zones proches de la grotte de Qesem ainsi que dans d'autres endroits du pays. Après avoir chauffé les morceaux de silex à différentes températures et les avoir refroidis à nouveau, les chercheurs les ont examinés avec les outils du laboratoire de spectroscopie de Pinkas, qui a révélé la composition de ces roches jusqu'à leur structure chimique et moléculaire.

Mais l'expérience a produit de grandes quantités de données, trop grandes pour être analysées avec des méthodes régulières. Alors le groupe s'est tourné vers le Dr Ido Azuri, qui est dans l'Unité de Bioinformatique de l'Institut, au sein du Département des Sciences de la Vie. Azuri est un expert en machine learning et intelligence artificielle, donc malgré le départ de sa recherche biologique normale, trouver des modèles dans de grandes quantités de données était tout à fait son affaire. En effet, il était ravi de découvrir que non seulement les données de spectroscopie pouvaient être analysées par des méthodes d'apprentissage automatique afin de trier les changements causés par la cuisson des roches, cette méthode pourrait trouver la plage de température dans laquelle chacun avait été chauffé.

Prochain, le groupe a appliqué la spectroscopie et l'analyse de l'IA à des échantillons choisis au hasard parmi les milliers de morceaux d'anciens silex taillés mis au jour dans la grotte de Qesem par l'archéologue le professeur Avi Gopher de l'université de Tel Aviv. Azuri a ensuite pris ces nouvelles données et évalué les températures auxquelles les premiers humains ont chauffé les anciens silex taillés par le modèle qu'il avait créé à l'origine.

"En premier, " dit Nathalie, "les données semblaient être partout, et nous ne savions pas si nous pouvions dire quelque chose sur ces outils. Mais alors Azuri a créé son modèle, et les choses se sont mises en place."

Une version distillée des résultats a comparé trois types différents d'artefacts en silex, et il a révélé trois plages de température uniques, une pour chaque type. Le premier type, que les scientifiques appellent des couvercles de pots, étaient petits, éclats entaillés et ébréchés, et l'analyse a montré qu'ils avaient été exposés à un feu suffisamment chaud pour que des morceaux de silex s'envolent d'eux-mêmes. Cela a dit à l'équipe que leur analyse était sur la bonne voie, comme une chaleur très élevée - jusqu'à 600 degrés Celsius - avait été suggérée, dans d'autres études, pour créer les entailles et les puces. Le deuxième type de pièces est connu sous le nom de flocons; et le troisième sont les lames - plus grandes, outils en forme de couteau avec un long bord tranchant et un revêtement, bord plus épais où ils peuvent être tenus. Flocons, outils de coupe essentiellement plus petits que les lames, avaient été traités à une plage de températures relativement large tandis que les lames avaient été chauffées à des températures plus basses (environ 200-300 degrés - réglages du four bas à moyen) et la plage de température qu'elles avaient subie était beaucoup plus petite. En d'autres termes, il semblait que les habitants de la grotte avaient intentionnellement utilisé différents traitements thermiques pour créer différents outils.

"Nous ne pouvons pas savoir comment ils ont enseigné aux autres les compétences de fabrication d'outils, quelle expérience les a amenés à chauffer le silex brut à différentes températures, ou comment ils ont réussi à contrôler le processus, mais le fait que les lames plus longues soient systématiquement chauffées d'une manière différente des autres pièces indique une intention, " dit Nathalie.

"Et cela, " ajoute Pinkas, "est la technologie, aussi sûrement que nos téléphones portables et nos ordinateurs sont de la technologie. Cela a permis à nos ancêtres de survivre et de prospérer."