Come specie, noi umani siamo sempre stati affascinati da dove veniamo. Inizialmente, si credeva che gli umani non potessero essere originari dell'Africa.

Quell'idea sbagliata iniziò a spostarsi lentamente dal 1925, quando la moderna disciplina della paleoantropologia – lo studio delle nostre origini – nacque in Sud Africa. Fu allora che il professor Raymond Dart dell'Università del Witwatersrand, a Johannesburg, riconobbe il significato di un piccolo teschio fossile portatogli da Taung, nella provincia nordoccidentale del paese.

Dart si rese conto che il teschio apparteneva a una creatura che non era né scimmia né uomo:rappresentava uno dei nostri lontani antenati, che ha chiamato Australopithecus africanus , significato " scimmia del sud dell'Africa ".

Negli anni che seguirono il paleontologo Robert Broom trovò più fossili di individui adulti da Sterkfontein e da altre grotte nell'area che ora conosciamo come la Culla dell'Umanità, appena fuori Johannesburg. Il suo lavoro ha consolidato il fatto che l'Africa è stata la culla dell'umanità, sebbene ci siano voluti anni prima che molti scienziati europei arrivassero a questo.

Dagli anni Sessanta, i reperti fossili di questa importante area hanno in gran parte messo in secondo piano i reperti dell'Africa orientale. Questo perché non sapevamo quanti anni hanno le grotte nella Culla dell'Umanità, e quindi non poteva fornire date conclusive per i molti fossili trovati in esse. L'ambientazione geologica nella Culla è molto diversa dal Sistema di Rift dell'Africa orientale, dove ci sono strati di cenere vulcanica tra i letti fossili; gli strati di cenere sono databili, dando età ai fossili. Le grotte del Sud Africa non hanno tali strati vulcanici.

Ma ci sono altri tipi di rocce nelle grotte. Lavorando con questi, io e i miei colleghi abbiamo usato un metodo chiamato datazione uranio-piombo per stabilire l'età delle caverne nella Culla dell'Umanità. Ciò significa che possiamo restringere l'intero record umano primitivo della Culla a poche brevi finestre temporali tra uno e tre milioni di anni fa.

Una delle cose particolarmente entusiasmanti di questa ricerca è che possiamo, per la prima volta, confrontare gli ominidi sudafricani con i loro cugini dell'Africa orientale.

Sbloccare le pietre di flusso

Le grotte sono piene di particolari tipi di roccia. Ci sono stalagmiti che crescono dai pavimenti, e stalattiti che pendono dai soffitti. Mentre l'acqua gocciolante nella grotta scorre lungo il pavimento, si formano rocce note come flowstones - e mentre lo fanno, il minerale uranio è rinchiuso al loro interno, cristallo per cristallo. Questo crea una sorta di "orologio" che ci dice quanti anni hanno le colate.

Abbiamo raccolto queste colate dai vari siti di grotte nella Culla, li riportò al laboratorio, quindi estratto e concentrato la minuscola quantità di uranio presente al suo interno, così come la quantità ancora più piccola di piombo che è stata prodotta dal decadimento dell'uranio. Questi isotopi di uranio e piombo ci permettono di leggere gli "orologi" delle pietre di flusso, tecnicamente noti come datazione uranio-piombo.

Questa datazione con piombo all'uranio non è nuova. È ben consolidato ed è stato utilizzato dai geologi per decenni; è il modo in cui sappiamo quanti anni ha la terra. Tuttavia, non è stato un processo facile. I miei colleghi ed io abbiamo dovuto adattare l'attuale metodo di datazione dell'uranio-piombo specificamente per le colate sudafricane. La sfida era che nelle rocce di pochi milioni di anni – giovani per gli standard geologici – non c'è stato molto tempo per accumulare piombo, il prodotto di decadimento figlio dell'uranio.

Ci sono voluti 13 anni per arrivare a questo punto. Ma ne è valsa la pena aspettare.

Nel nostro recente articolo su Nature, abbiamo messo insieme il più grande set di dati di età per le grotte Cradle e siamo stati in grado di analizzarli a fondo e cercare modelli. Nello specifico, ci siamo chiesti se tutte le grotte fossero aperte alla superficie per consentire ai fossili di penetrare in esse e raccogliere fossili allo stesso tempo, o se ognuna agisse come il proprio piccolo ecosistema.

La Culla è un luogo relativamente piccolo (circa 10 x 15 km), e ci aspetteremmo che gli stessi eventi vengano registrati in tutte le grotte contemporaneamente.

E questo è esattamente ciò che abbiamo trovato. Abbiamo datato 29 flowstones, da otto grotte, e ha scoperto che le pietre di flusso risalgono tutte alle stesse sei finestre temporali ristrette. Per esempio, 2 milioni di anni fa, tutti i siti di grotte importanti attraverso la Culla erano chiusi – nulla veniva lavato in essi – con la formazione di colate al loro interno.

Sappiamo anche che le colate possono formarsi solo nei periodi in cui piove di più. Quindi, datando le pietre di flusso, stiamo selezionando questi tempi nel passato. Per la prima volta sappiamo che i nostri primi antenati umani hanno vissuto grandi cambiamenti nel clima locale. I sedimenti con i fossili al loro interno all'interno delle grotte, sono tutti racchiusi tra flowstones. Interpretiamo questo schema, colata-sedimenti-pietra colata, come segnale di questi cambiamenti climatici, con i sedimenti che rappresentano tempi più secchi.

Ciò significa che tutti i fossili della Culla, ominidi e altri animali, accumulato durante i periodi di siccità.

Incontri l'indatabile

Gli strati di colata nelle grotte sono l'equivalente degli strati di cenere nella Rift Valley. Con l'età dell'uranio piombo per queste colate, I fossili del Sudafrica possono uscire dall'ombra dell'essere non datati e non databili.

Ciò consentirà al mondo di riportare l'attenzione sui reperti fossili incredibilmente ricchi del paese con una maggiore comprensione di quando si sono formati quei fossili e cosa ci dice sull'evoluzione umana.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.