Antichi gusci d'uovo di struzzo di Ysterfontein 1, un cumulo dell'età della pietra media in Sud Africa. Sono mostrati gusci d'uovo selezionati dallo strato superiore del cumulo datato da Uranium-Thorium (U-Th, o 230Th/U) geocronologia, con le loro superfici esterne rivolte verso l'alto. La barra della scala è di 1 cm. Con le nuove età di sepoltura 230Th/U di gusci d'uovo di struzzo, Ysterfontein 1 è il più antico bidone di conchiglie marine ben datato, indicando che gli esseri umani si sono adattati a utilizzare sistematicamente le risorse costiere come i crostacei circa 120 mila anni fa. Credito:E. Niespolo.
Gli archeologi hanno imparato molto sui nostri antenati rovistando tra i mucchi di immondizia, che contengono prove della loro dieta e dei livelli di popolazione poiché la flora e la fauna locali sono cambiate nel tempo.
Un comune avanzo di cucina in Africa - gusci di uova di struzzo - sta ora aiutando a svelare il mistero di quando questi cambiamenti sono avvenuti, fornendo una cronologia per alcuni dei primi Homo sapiens che si stabilirono per utilizzare le risorse alimentari marine lungo la costa sudafricana più di 100, 000 anni fa.
Geocronologi dell'Università della California, Berkeley, e il Berkeley Geochronology Center (BGC) hanno sviluppato una tecnica che utilizza questi scarti onnipresenti per datare con precisione le discariche - educatamente chiamate cumuli - che sono troppo vecchie per essere datate con tecniche al radiocarbonio o al carbonio-14, lo standard per materiali come osso e legno di età inferiore a circa 50 anni, 000 anni.
In un articolo pubblicato questo mese sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze, l'ex studentessa di dottorato dell'Università di Berkeley Elizabeth Niespolo e geocronologo e BGC e direttore associato Warren Sharp hanno riferito di aver utilizzato la datazione uranio-torio di gusci d'uovo di struzzo per stabilire che un cumulo fuori Città del Capo, Sud Africa, è stato depositato tra il 119, 900 e 113, 100 anni fa.
Che rende il sito, chiamato Ysterfontein 1, il più antico covo di conchiglie conosciuto al mondo, e implica che i primi esseri umani erano completamente adattati alla vita costiera di circa 120, 000 anni fa. Ciò stabilisce anche che tre denti di ominidi trovati nel sito sono tra i più antichi fossili di Homo sapiens rinvenuti nell'Africa meridionale.
La tecnica è abbastanza precisa da consentire ai ricercatori di affermare in modo convincente che il mucchio profondo 12,5 piedi di conchiglie per lo più marine:cozze, molluschi e patelle, mescolati con ossa di animali e gusci d'uovo possono essere stati depositati in un periodo di appena 2, 300 anni.
Le nuove epoche stanno già rivedendo alcune delle ipotesi fatte dagli archeologi sui primi Homo sapiens che depositarono la loro spazzatura nel sito, compreso il modo in cui la loro popolazione e le strategie di foraggiamento sono cambiate con il cambiamento del clima e del livello del mare.
"Il motivo per cui è eccitante è che questo sito non sarebbe stato databile al radiocarbonio perché è troppo vecchio, "Niespolo ha detto, notando che ci sono molti più siti simili in Africa, in particolare le zone costiere del Sud Africa.
"Quasi tutti i siti di questo tipo hanno gusci d'uovo di struzzo, quindi ora che abbiamo questa tecnica, esiste la possibilità di andare a rivisitare questi siti e utilizzare questo approccio per datarli in modo più preciso e accurato, e, cosa più importante, scoprire se hanno la stessa età di Ysterfontein o più vecchi o più giovani, e cosa ci dice sul foraggiamento e sul comportamento umano in passato, " lei ha aggiunto.
Poiché i gusci d'uovo di struzzo sono onnipresenti nei cumuli africani, le uova sono una ricca fonte di proteine, equivalenti a circa 20 uova di gallina:sono state un obiettivo attraente per i geocronologi. Ma l'applicazione della datazione uranio-torio, chiamata anche serie dell'uranio, ai gusci di struzzo è stata caratterizzata da molte incertezze.
"Il lavoro precedente fino ad oggi sui gusci d'uovo con la serie di uranio è stato davvero incostante, e soprattutto perdere, " Disse Niespolo.
Datazione di precisione spostata indietro a 500, 000 anni fa
Altri metodi applicabili a siti con più di 50 anni, 000 anni, come la datazione a luminescenza, sono meno precisi, spesso di un fattore 3 o più, e non possono essere eseguiti su materiali d'archivio disponibili nei musei, ha detto Sharp.
I ricercatori ritengono che la datazione uranio-torio possa fornire età per gusci d'uovo di struzzo di 500 anni, 000 anni, estendendo la datazione precisa di cumuli e altri siti archeologici circa 10 volte più avanti nel passato.
Le strutture a guscio d'uovo esercitano un controllo primario sulla distribuzione di U e Th secondari, quindi la caratterizzazione spaziale degli elementi chiave e un attento campionamento sono necessari per produrre età accurate entro la datazione 230Th/U. Le barre della scala sono 1 mm. A. Microfotografia a sezione sottile di un moderno guscio d'uovo di struzzo in sezione trasversale, e corrispondenti strutture a guscio d'uovo indicate con V (strato verticale), P (palizzata o strato prismatico), e C (strato cono). I pori che fungono da vie di ossigeno per l'incubazione dei pulcini sono visibili come fori aperti che penetrano attraverso il guscio d'uovo. B. Frammento montato con resina epossidica di un antico guscio d'uovo da Ysterfontein 1 in sezione trasversale, mostrando le stesse strutture a guscio d'uovo sono ben conservate nel tempo profondo. Le analisi dell'ablazione laser sono evidenti lungo le linee punteggiate e tracciano le concentrazioni di U e Th. Un poro è evidente al centro del frammento montato. Le età di sepoltura 230Th/U dei gusci d'uovo di questo strato hanno ~118 mila anni. Credito:E. Niespolo.
"Questo è il primo corpo di dati pubblicato che mostra che possiamo ottenere risultati davvero coerenti per cose ben al di fuori della gamma del radiocarbonio, circa 120, 000 anni fa in questo caso, "disse Sharp, specializzato nell'uso della datazione uranio-torio per risolvere problemi di paleoclima, tettonica e archeologia. "Sta dimostrando che questi gusci d'uovo mantengono intatti i loro sistemi di serie dell'uranio e danno età affidabili più indietro nel tempo di quanto fosse stato dimostrato prima".
"Le nuove date sul guscio d'uovo di struzzo e l'eccellente conservazione della fauna fanno di Ysterfontein 1 il miscuglio di conchiglie multistratificato dell'età della pietra media ancora meglio datato sulla costa occidentale sudafricana, ", ha affermato il co-autore Graham Avery, un archeozoologo e ricercatore in pensione con l'Iziko South African Museum. "Ulteriori applicazioni del nuovo metodo di datazione, dove sono disponibili frammenti di guscio d'uovo di struzzo, rafforzerà il controllo cronologico nei vicini siti dell'età della pietra media, come Hoedjiespunt e Sea Harvest, che hanno assemblaggi faunistici e litici simili, e altri sulla costa meridionale del Capo."
I primi insediamenti umani?
Ysterfontein 1 è uno dei circa una dozzina di cumuli di conchiglie sparsi lungo le coste occidentali e orientali della Provincia del Capo Occidentale, vicino a Città del Capo. Scavato nei primi anni 2000, è considerato un sito dell'età della pietra medio stabilito nel periodo in cui l'Homo sapiens stava sviluppando comportamenti complessi come la territorialità e la competizione tra gruppi, così come la cooperazione tra gruppi non consanguinei. Questi cambiamenti possono essere dovuti al fatto che questi gruppi stavano passando da cacciatori-raccoglitori a popolazioni stanziali, grazie a fonti stabili di proteine di alta qualità, crostacei e mammiferi marini, dal mare.
Fino ad ora, le età dei siti dell'età della pietra media come Ysterfontein 1 sono state incerte di circa il 10%, rendendo difficile il confronto tra i siti dell'età della pietra media e con i siti dell'età della pietra successiva. Le nuove date, con una precisione dal 2% al 3% circa, collocare il sito nel contesto di ben documentati cambiamenti del clima globale:fu occupato subito dopo l'ultimo periodo interglaciale, quando il livello del mare era alto, forse 8 metri (26 piedi) più alto di oggi. Il livello del mare è sceso rapidamente durante l'occupazione del sito - la costa si è ritirata fino a 2 miglia durante questo periodo - ma l'accumulo di conchiglie è continuato costantemente, il che implica che gli abitanti hanno trovato modi per adattarsi alla mutevole distribuzione delle risorse alimentari marine per mantenere la loro dieta preferita.
Lo studio mostra anche che il cumulo di conchiglie Ysterfontein 1 si è accumulato rapidamente, forse circa 1 metro (3 piedi) ogni 1, 000 anni —- implicando che le popolazioni dell'età della pietra media lungo la costa dell'Africa meridionale facevano un uso estensivo delle risorse marine, proprio come facevano le persone durante la tarda età della pietra, e suggerendo che strategie di foraggiamento marine efficaci si siano sviluppate presto.
Per appuntamento, i gusci d'uovo sono meglio
Le età possono essere attribuite ad alcuni siti archeologici più vecchi di 50, 000 anni attraverso la datazione argon-argon (40Ar/39Ar) delle ceneri vulcaniche. Ma la cenere non è sempre presente. In Africa, tuttavia, e prima dell'Olocene, in tutto il Medio Oriente e in Asia, i gusci d'uovo di struzzo sono comuni. Alcuni siti contengono persino ornamenti di gusci d'uovo di struzzo realizzati dai primi Homo sapiens.
Negli ultimi quattro anni, Sharp e Niespolo hanno condotto uno studio approfondito sui gusci d'uovo di struzzo, compresa l'analisi di moderni gusci d'uovo ottenuti da un allevamento di struzzi a Solvang, California, e sviluppato un modo sistematico per evitare le incertezze delle analisi precedenti. Un'osservazione chiave è stata che gli animali, compresi gli struzzi, non raccogliere e immagazzinare uranio, anche se è comune a livelli di parti per miliardo nella maggior parte dell'acqua. Hanno dimostrato che i gusci di struzzo appena deposti non contengono uranio, ma che viene assorbito dopo la sepoltura nel terreno.
Lo stesso vale per le conchiglie, ma la loro struttura di carbonato di calcio, un minerale chiamato aragonite, non è stabile quando sepolta nel terreno come la forma calcite del carbonato di calcio che si trova nel guscio d'uovo. A causa di ciò, i gusci d'uovo trattengono meglio l'uranio assorbito durante i primi cento anni circa che vengono sepolti. Osso, costituito principalmente da fosfato di calcio, ha una struttura minerale che inoltre non rimane stabile nella maggior parte degli ambienti del suolo né trattiene in modo affidabile l'uranio assorbito.
L'uranio è ideale per la datazione perché decade a una velocità costante nel tempo in un isotopo del torio che può essere misurato in quantità minime mediante spettrometria di massa. Il rapporto tra questo isotopo del torio e l'uranio ancora presente dice ai geocronologi da quanto tempo l'uranio è rimasto nel guscio d'uovo.
La datazione della serie dell'uranio si basa sull'uranio-238, l'isotopo di uranio dominante in natura, che decade a torio-230. Nel protocollo sviluppato da Sharp e Niespolo, hanno usato un laser per aerosolizzare piccoli cerotti lungo una sezione trasversale del guscio, e ha fatto passare l'aerosol attraverso uno spettrometro di massa per determinarne la composizione. Hanno cercato macchie ricche di uranio e non contaminate da un secondo isotopo di torio, torio-232, che invade anche i gusci d'uovo dopo la sepoltura, anche se non così profondamente. Raccolsero altro materiale da quelle zone, sciolto nell'acido, e poi lo analizzò più precisamente per l'uranio-238 e il torio-230 con la spettrometria di massa "in soluzione".
Queste procedure evitano alcune delle precedenti limitazioni della tecnica, dando circa la stessa precisione del carbonio-14, ma in un intervallo di tempo 10 volte maggiore.
"La chiave di questa tecnica di datazione che abbiamo sviluppato che differisce dai precedenti tentativi di datare i gusci delle uova di struzzo è il fatto che stiamo esplicitamente spiegando il fatto che i gusci delle uova di struzzo non contengono uranio primario, quindi l'uranio che usiamo per datare i gusci d'uovo in realtà proviene dall'acqua dei pori del suolo e l'uranio viene assorbito dai gusci d'uovo al momento della deposizione, " Disse Niespolo.
