Les fossiles du “berceau de l’humanité” pourraient avoir plus d’un million d’années de plus qu’on ne le pensait

Pendant des décennies, les scientifiques ont étudié ces fossiles d’ancêtres humains et de leurs proches disparus depuis longtemps. Maintenant, une méthode de datation développée par un géologue de l’Université Purdue vient de repousser l’âge de certains de ces fossiles trouvés sur le site des grottes de Sterkfontein à plus d’un million d’années. Cela les rendrait plus âgés que Dinkinesh, également appelé Lucy, le fossile d’australopithèque le plus célèbre au monde.

Le “berceau de l’humanité” est un site du patrimoine mondial de l’UNESCO en Afrique du Sud qui comprend une variété de gisements de grottes fossilifères, y compris les grottes de Sterkfontein. Sterkfontein a été rendu célèbre par la découverte du premier australopithèque adulte, un ancien hominin, en 1936. Les hominins incluent les humains et nos parents ancestraux, mais pas les autres grands singes. Depuis lors, des centaines de fossiles d’australopithèques y ont été découverts, dont la célèbre Mme Ples et le squelette presque complet connu sous le nom de Little Foot. Les paléoanthropologues et d’autres scientifiques ont étudié Sterkfontein et d’autres sites de grottes dans le berceau de l’humanité pendant des décennies pour faire la lumière sur l’évolution humaine et environnementale au cours des 4 derniers millions d’années.

Darryl Granger, professeur de sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes au Collège des sciences de l’Université Purdue, est l’un de ces scientifiques, travaillant au sein d’une équipe internationale. Granger se spécialise dans la datation des gisements géologiques, y compris ceux des grottes. En tant que doctorant, il a mis au point une méthode de datation des sédiments souterrains enfouis qui est maintenant utilisée par les chercheurs du monde entier. Ses travaux antérieurs à Sterkfontein ont daté le squelette de Little Foot à environ 3,7 millions d’années, mais les scientifiques débattent toujours de l’âge des autres fossiles sur le site.

Dans une étude publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, Granger et une équipe de scientifiques comprenant des chercheurs de l’Université du Witwatersrand à Johannesburg, en Afrique du Sud et de l’Université Toulouse Jean Jaurès en France, ont découvert que non seulement Little Foot, mais tous les sédiments des cavernes contenant des australopithèques datent d’environ 3,4 à 3,7 millions d’années, plutôt que 2 à 2,5 millions d’années comme les scientifiques l’avaient précédemment théorisé. Cet âge place ces fossiles vers le début de l’ère des australopithèques, plutôt que vers la fin. Dinkinesh, originaire d’Éthiopie, a 3,2 millions d’années, et son espèce, Australopithecus africanus, remonte à environ 3,9 millions d’années.

Sterkfontein est un système de grottes profondes et complexes qui préserve une longue histoire d’occupation de la région par les hominidés. Comprendre les dates des fossiles ici peut être délicat, car les roches et les os sont tombés au fond d’un trou profond dans le sol, et il existe peu de moyens de dater les sédiments des grottes.

En Afrique de l’Est, où de nombreux fossiles d’hominidés ont été trouvés, les volcans de la vallée du Grand Rift déposent des couches de cendres qui peuvent être datées. Les chercheurs utilisent ces couches pour estimer l’âge d’un fossile. En Afrique du Sud, surtout dans une grotte, les scientifiques n’ont pas ce luxe. Ils utilisent généralement d’autres fossiles d’animaux trouvés autour des os pour estimer leur âge ou la coulée de calcite déposée dans la grotte. Mais les os peuvent se déplacer dans la grotte et de jeunes coulis peuvent être déposés dans de vieux sédiments, ce qui rend ces méthodes potentiellement incorrectes. Une méthode plus précise consiste à dater les roches réelles dans lesquelles les fossiles ont été trouvés. La matrice de type béton qui intègre le fossile, appelée brèche, est le matériau que Granger et son équipe analysent.

“Sterkfontein a plus de fossiles d’australopithèques que partout ailleurs dans le monde”, a déclaré Granger. “Mais il est difficile d’obtenir une bonne date sur eux. Les gens ont regardé les fossiles d’animaux trouvés près d’eux et ont comparé les âges des caractéristiques des grottes comme les coulées et ont obtenu une gamme de dates différentes. Ce que nos données font, c’est résoudre ces controverses. Cela montre que ces fossiles sont vieux – beaucoup plus vieux que nous ne le pensions à l’origine.”

Granger et l’équipe ont utilisé la spectrométrie de masse par accélérateur pour mesurer les nucléides radioactifs dans les roches, ainsi que la cartographie géologique et une compréhension intime de la façon dont les sédiments des grottes s’accumulent pour déterminer l’âge des sédiments porteurs d’australopithèques à Sterkfontein,

Granger et le groupe de recherche du Purdue Rare Isotope Measurement Laboratory (PRIME Lab) étudient les nucléides dits cosmogéniques et ce qu’ils peuvent révéler sur l’histoire des fossiles, des caractéristiques géologiques et des roches. Les nucléides cosmogéniques sont des isotopes extrêmement rares produits par les rayons cosmiques – des particules de haute énergie qui bombardent constamment la terre. Ces rayons cosmiques entrants ont suffisamment d’énergie pour provoquer des réactions nucléaires à l’intérieur des roches à la surface du sol, créant de nouveaux isotopes radioactifs dans les cristaux minéraux. Un exemple est l’aluminium-26 : l’aluminium qui manque un neutron et se désintègre lentement pour se transformer en magnésium sur une période de millions d’années. Étant donné que l’aluminium-26 se forme lorsqu’une roche est exposée à la surface, mais pas après qu’elle a été profondément enfouie dans une grotte, les chercheurs du laboratoire PRIME peuvent dater les sédiments des grottes (et les fossiles qu’ils contiennent) en mesurant les niveaux d’aluminium-26 en tandem. avec un autre nucléide cosmogénique, le béryllium-10.

En plus des nouvelles dates à Sterkfontein basées sur des nucléides cosmogéniques, l’équipe de recherche a dressé des cartes minutieuses des dépôts de grottes et a montré comment des fossiles d’animaux d’âges différents auraient été mélangés lors de fouilles dans les années 1930 et 1940, conduisant à des décennies de confusion avec les âges précédents. “Ce que j’espère, c’est que cela convaincra les gens que cette méthode de datation donne des résultats fiables”, a déclaré Granger. “En utilisant cette méthode, nous pouvons placer plus précisément les anciens humains et leurs proches dans les bonnes périodes, en Afrique et ailleurs dans le monde.”

L’âge des fossiles est important car il influence la compréhension des scientifiques du paysage vivant de l’époque. Comment et où les humains ont évolué, comment ils s’intègrent dans l’écosystème et qui sont et étaient leurs plus proches parents, sont des questions urgentes et complexes. Remettre les fossiles de Sterkfontein dans leur contexte est une étape vers la résolution de l’ensemble du puzzle.