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Archéologie

L’IA identifie la source des roches utilisées pour fabriquer des outils vieux de 750 000 ans

Une nouvelle technologie permet aux archéologues d'établir une correspondance entre la composition chimique unique des haches et la zone géographique où elles ont été créées

Les zones des anciennes haches à main qui ont été retirées pour l'analyse chimique. (Crédit : Université de Tel Aviv)
Les zones des anciennes haches à main qui ont été retirées pour l'analyse chimique. (Crédit : Université de Tel Aviv)

Selon un article paru récemment dans la revue Geoarchaeology, des chercheurs utilisent une analyse chimique très précise et l’intelligence artificielle (IA) pour déterminer la source probable des pierres à partir desquelles les humains ont créé des haches à main en silex il y a environ 750 000 ans. La nouvelle technologie a permis aux archéologues de conclure que les premiers hommes de la région de Galilée ont voyagé plus d’une journée pour se procurer un type spécifique de silex pour fabriquer des haches à main, ce qui montre que l’Homo Erectus avait la capacité de planifier des voyages complexes et de partager des informations d’une génération à l’autre.

« Souvent, le niveau de sophistication de la planification et du transfert de connaissances entre les générations n’est pas apprécié à sa juste valeur ou considéré comme une capacité humaine durant ces périodes », a expliqué le Dr. Meïr Finkel de l’université de Tel Aviv, l’un des principaux chercheurs de l’étude.

Les chercheurs ont déterminé que les haches à main trouvées dans deux sites acheuléens, Gesher Banot Yaakov et Maayan Barukh, situés au nord du lacde Tibériade, ont probablement été créées à partir de la pierre du lit du ruisseau Dishon, qui se trouve à environ une journée de marche des sites, avec une élévation de plus de 750 mètres. Le terme Acheuléen fait référence à une période du paléolithique, il y a environ 1,7 million d’années à 200 000 ans, au cours de laquelle les premiers hommes maîtrisaient l’art de créer des outils en pierre, en particulier des haches à main et des hachoirs.

« Ce que nous avons réussi à montrer d’un point de vue géochimique et en ce qui concerne la quantité de pierre, c’est qu’ils marchaient sur une montagne, à 20 kilomètres et 750 mètres d’altitude dans un seul sens, et qu’ils devaient le planifier », a déclaré Finkel.

Une pomme qui tombe loin de l’arbre

Deux types de technologie ont aidé les chercheurs à identifier l’endroit où l’Homo Erectus a excavé le silex il y a quelque 750 000 ans.

Tout d’abord, les chercheurs de l’université de Tel Aviv, du Tel Hai Academic College et du Geological Survey of Israel ont prélevé des parties de 10 haches à main sur chacun des deux sites et les ont réduites en poudre fine afin de pouvoir les examiner par spectrométrie de masse, un type d’analyse qui permet d’identifier les éléments individuels d’un échantillon.

« On obtient des résultats étonnants, la détection pouvant aller jusqu’à des parties par milliard », a déclaré Finkel.

Cela a permis à l’équipe de voir l’équivalent d’une empreinte chimique unique de chaque hache de la main pour 40 éléments différents. Ces informations leur ont permis de faire correspondre la pierre à la couche géologique, c’est-à-dire à la période où la pierre a été créée à l’origine. Ils ont déterminé que les haches à main dataient de l’époque éocène et que la pierre s’était déposée sur le fond marin il y a environ 60 millions d’années, a déclaré Yoav Ben Dor, chercheur au Département de géochimie du Service géologique d’Israël et co-auteur de l’étude.

En consultant des cartes, ils ont constaté que le lit du ruisseau Dishon avait exposé des roches de l’époque éocène et, lorsqu’ils ont testé ces pierres, l’empreinte chimique était similaire, ce qui a confirmé leur théorie.

Le Dr. Meïr Finkel. (Crédit : Université de Tel Aviv)

Il n’existe qu’un ou deux spectromètres de masse en Israël, dont celui de l’université de Tel Aviv, et leur utilisation pour les travaux archéologiques n’a gagné en popularité qu’au cours des dernières années, a déclaré Finkel.

La véritable nouveauté de l’expérience ne réside pas dans l’analyse chimique, mais dans la capacité du chercheur à identifier la zone ou même la pierre exacte d’où elle provient, a expliqué Finkel.

« Nous avons développé un algorithme spécifique basé sur plusieurs étapes de calcul, ainsi que sur des modèles d’apprentissage automatique », a déclaré Ben Dor. « Nous avons pu intégrer [les informations sur les haches à main] dans des modèles d’apprentissage automatique et les utiliser pour trouver leur provenance. »

Ben Dor a déclaré qu’avec l’amélioration de la technologie, ils pourraient même être en mesure d’identifier les pierres exactes à partir desquelles les haches à main ont été taillées. La taille du silex est une méthode qui consiste à tailler un outil en pierre à partir d’un silex, en utilisant une autre pierre pour en extraire des éclats jusqu’à ce que la forme souhaitée soit obtenue.

Les chercheurs ont collecté environ 150 échantillons de roches autour des deux sites archéologiques. Grâce à l’algorithme, ils ont déterminé que le silex provenait probablement du lit du ruisseau Dishon, situé à une vingtaine de kilomètres.

Depuis un an et demi les chercheurs utilisent la combinaison du spectromètre de masse et de l’algorithme, et obtiennent des résultats de plus en plus précis.

« L’apprentissage automatique s’améliore de plus en plus au fur et à mesure que nous ajoutons de nouveaux exemples de silex », a déclaré Finkel.

Les archéologues envoient également à l’équipe des échantillons de roches provenant de tout Israël, créant ainsi une base de données solide qui pourrait éventuellement déterminer le groupe spécifique de rochers ou la zone géographique où les outils en pierre ont été créés. Cela pourrait permettre d’obtenir des informations sur les routes commerciales et les collaborations qui étaient jusqu’à présent inconnues.

La zone de Gesher Banot Yaakov, l’un des deux sites de Galilée où les chercheurs ont étudié des haches à main datant d’il y a 750 000 à 500 000 ans. (Crédit : Université de Tel Aviv)

« Il s’agit là de la pointe des mathématiques utilisées en archéologie », a déclaré Finkel, dont le domaine d’expertise est l’étude des sources de matières premières à l’époque préhistorique. « Je pense que le monde de l’archéologie va commencer à l’utiliser de plus en plus (…) Cette méthode de comparaison entre les objets archéologiques et les matières premières est la capacité statistique la plus avancée utilisée aujourd’hui. »

« Les gens commencent à m’envoyer des objets [à analyser] et me demandent de venir jeter un coup d’œil sur les sites de fouilles, et notre base de données ne cesse de s’enrichir », a-t-il ajouté.

Il faut parfois détruire pour obtenir des réponses

Auparavant, on pensait que les outils préhistoriques étaient fabriqués à partir de pierres de silex que l’Homo Erectus trouvait par hasard dans le cadre d’autres activités, telles que la recherche d’eau ou la chasse, a expliqué Finkel.

« La nouveauté, c’est que nous pouvons montrer qu’il y a 750 000 ans, les humains planifiaient leurs activités et consacraient probablement beaucoup d’efforts à des groupes d’expédition qui allaient chercher le bon matériel, ce qui prenait probablement quelques jours », a déclaré Finkel.

Le voyage durait probablement au moins trois jours : un jour pour se rendre sur place, un jour pour travailler à l’extraction des morceaux de silex nécessaires à la fabrication des haches, qui ont été principalement créées sur le site du moshav Dishon, et un jour pour revenir.

Le site de Dishon contient des dizaines de tonnes d’éclats de pierre qui montrent que le site a probablement été utilisé pour fabriquer des outils en pierre pendant des dizaines de milliers d’années. Dans un seul tas de résidus ou de déchets que Finkel a fouillé il y a quelques années, il y avait un quart de million d’éclats de silex qui pesaient environ 20 tonnes, et il y a de nombreux tas de taille comparable à Dishon, a-t-il dit.

Les connaissances sur le site étaient manifestement transmises de génération en génération, ce qui illustre des modèles sociaux et une communication complexes, a expliqué Finkel. Les archéologues ont découvert quelque 3 500 haches à main à Maayan Barukh et des centaines d’autres à Gesher Banot Yaakov.

Les zones des anciennes haches à main qui ont été retirées pour analyse chimique. (Crédit : Université de Tel Aviv)

Des milliers de ces haches à main sont exposées au public au Musée de la préhistoire de Haute Galilée, au kibboutz Maayan Barukh. Les archéologues ont déjà découvert des restes d’éléphants chassés à Maayan Barukh, et cette étude renforce la théorie selon laquelle les premiers hommes étaient capables d’organiser des expéditions complexes pour rassembler des matériaux et chasser en groupe, a déclaré Finkel.

L’une des difficultés réside dans le fait que les chercheurs ont dû détruire des parties de la hache à main afin de réaliser les tests, qui constituent l’analyse chimique la plus précise qui soit. Ils avaient besoin d’environ 30 à 50 grammes de chaque hache à main pour les tests de spectrométrie de masse.

« Je me tenais derrière le Dr. Gonen Sharon de Tel Haï lorsqu’il brisait des morceaux, et je pouvais voir que ça lui était pénible », a déclaré Finkel. « Vous pouvez voir sur les photos à quel point les haches à main sont belles… Mais parfois, il faut détruire quelque chose pour obtenir des réponses. »

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