Une équipe de l’Institut Weizmann trouve des preuves d’anciens usages du feu

Des chercheurs israéliens sont parvenus, grâce à des technologies innovantes liées à l’intelligence artificielle, à dévoiler certaines des preuves les plus anciennes de l’usage du feu de toute l’Histoire de l’humanité, un usage qui remonterait à il y a 800 000 ans.

Dans un article qui a été publié lundi dans le PNAS Science Journal, des scientifiques de l’Institut Weizmann ont donné une image détaillée de la méthodologie de pointe et innovante qu’ils ont développée et qu’ils ont utilisée pour détecter des traces non-visuelles de feu, offrant un rare aperçu de la vie des tous premiers êtres humains.

Les archéologues pensent que l’usage contrôlé du feu de la part des anciens homininés – un groupe qui comprend les êtres humains et certains membres de notre famille aujourd’hui éteints – a commencé à se développer il y a environ un million d’années.

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Le théorie prédominante, celle de l’hypothèse de la cuisson, affirme que l’utilisation du feu a été cruciale pour l’évolution de l’homo-sapiens, les flammes ne permettant pas seulement de créer des outils plus sophistiqués, mais aussi de rendre l’alimentation plus sûre tout en offrant un bénéfice nutritionnel et digestif – en apportant les nutriments nécessaires au développement et à la croissance du cerveau.

Si cette théorie est largement reconnue et acceptée dans le cercle académique, les chercheurs ont néanmoins eu des difficultés à trouver des preuves de l’usage du feu au tout début du développement évolutionnaire des êtres humains. Ils ne disposaient donc pas des données nécessaires pour pleinement appuyer son bien-fondé.

Les méthodes archéologiques traditionnelles ont permis de déceler l’usage du feu il y a environ 200 000 ans, dans la mesure où les chercheurs s’appuient principalement sur la modification des matériaux sous l’effet de la chaleur – les changements de couleur, par exemple.

De gauche à droite : le docteur Filipe Natalio, le docteur Ido Azuri et Zane Stepka. (Autorisation : Weizmann Institute of Science)

Jusqu’à présent, les preuves acceptées de l’usage du feu avaient permis de remonter jusqu’à 500 000 ans en arrière. Elles avaient été trouvées sur cinq sites du monde entier, et les données étaient restées rares.

« Nous pourrions bien avoir découvert le sixième site », s’amuse le docteur Filipe Natalio, du Département des Sciences végétales et environnementales de l’Institut Weizmann.

Des outils en silex retrouvés à la carrière d’Evron, dans le nord d’Israël. (Crédit : Zane Stepka)

Natalio avait travaillé avec le docteur Ido Azuri, au sein de l’Institut Weizmann, pour trouver des éléments permettant de prouver l’utilisation, il y a 200 000 à 400 000 ans, de la combustion contrôlée sur plusieurs sites archéologiques d’Israël, grâce aux technologies de l’intelligence artificielle et grâce à la spectroscopie, un partenariat entre les deux hommes qui a été à la base de ce dernier projet.

Rejoints par une étudiante en doctorat, Zane Stepka, par le docteur Liora Kolska, de l’Université hébraïque de Jérusalem, et par le professeur Michael Chazan de l’université de Toronto, au Canada, l’équipe a mis en place une expédition à la carrière d’Evron, dans le nord d’Israël – un site archéologique à ciel ouvert situé dans l’Ouest de la Galilée, qui avait été découvert pour la première fois au milieu des années 1970.

« Quand nous avons lancé ce projet », commente Natalio, « les archéologues qui avaient analysé les trouvailles faites dans la carrière nous avaient dit que nous ne trouverions rien ».

« On aurait dû prendre le pari », s’amuse-t-il.

Les fouilles archéologiques à la carrière d’Evron, entre 1976 et 1977. (Crédit : Evron Quarry/Excavation Archive)

De précédentes recherches archéologiques réalisées sur le site d’Evron, sous la direction du professeur Abraham Ronen, avaient permis de découvrir 14 mètres de fossiles d’animaux et d’outils de l’ère du paléolithique et qui dataient d’il y a 800 000 à un million d’années – ce qui fait de ce site, encore aujourd’hui, l’un des plus anciens de l’État juif.

Toutefois, aucun élément n’avait permis de confirmer l’usage du feu dans la carrière.

Avec la décomposition des cendres et du charbon au fil du temps, trouver de telles preuves est presque impossible.

Avant d’arriver à Evron, l’équipe a commencé à réactualiser et à encore moderniser les modèles d’intelligence artificielle qui avaient été utilisés auparavant.

« Nous avons testé une grande variété de méthodes avec, parmi elles, des méthodes traditionnelles d’analyse de données, des modèles d’apprentissage automatique et des modèles d’apprentissage profond plus innovants », déclare Azuri, qui a été à la tête du développement de ces modèles.

« Et les modèles d’apprentissage profond qui se sont distingués avaient une architecture spécifique qui offraient une meilleure performance et ils nous ont donné la confiance nécessaire pour utiliser davantage ces outils dans un contexte archéologique dénué de tout signe visuel d’usage du feu », ajoute-t-il.

Le principal avantage de l’utilisation de l’intelligence artificielle est qu’elle peut analyser la composition chimique des différents matériaux et, à partir de là, estimer s’ils ont été en contact avec la chaleur et avec le feu.

Avec cette méthodologie basée sur l’intelligence artificielle bien en main, l’équipe a alors pu commencer à rechercher des signes moléculaires sur les outils en pierre qui avaient été utilisés par les habitants de la carrière d’Evron, il y a presque un million d’années.

Une analyse portant sur l’exposition au feu de 26 outils en silex qui avaient été découverts sur le site a montré que certains avaient été soumis à une chaleur dépassant les 600 degrés Celsius. Un signal thermique a aussi été détecté dans la défense d’un éléphant dont l’espèce a aujourd’hui disparu.

Des fouilles archéologiques entreprises dans la carrière d’Evron, en 1976 et en 1977. (Crédit : Evron Quarry/Excavation Archive)

La présence de cette signature thermique – en plus d’être la preuve de l’usage du feu sur le site à une époque très reculée – peut aussi laisser sérieusement penser que les hominidés procédaient à différentes expérimentations sur des matériaux variés, indiquent les chercheurs.

L’équipe est convaincue que cette technique peut être employée non seulement pour détecter un éventuel usage du feu, mais également pour avoir un aperçu sur ses diverses utilisations par les premiers êtres humains.

« C’est le cas en particulier en ce qui concerne ces premiers feux, » explique Stepka. « Si nous utilisons cette méthode sur des sites archéologiques anciens, d’un million à deux millions d’années, il est possible que nous apprenions des choses nouvelles, » ajoute-t-elle.

« Ce n’est pas seulement la démonstration d’une recherche qui a été assortie d’une récompense qui est venue couronner ce travail en termes de connaissances acquises », continue Natalio, « mais c’est aussi une révélation du potentiel qu’il y a à combiner différentes disciplines : Ido est spécialisé en chimie quantique, Zane est archéologue scientifique et Liora et Michael sont des spécialistes de la préhistoire. En travaillant ensemble, nous avons appris les uns des autres. Pour moi, c’est une démonstration de la manière dont devrait se dérouler la recherche scientifique en unissant les sciences humaines et la science plus généralement ».