Paleolítico medio y 3D (y II)

Como decía en el anterior post sobre este tema, sigo explorando las posibilidades de la tecnología de modelos 3D, sobre todo de cara a la presentación de resultados y comunicación científica.

Estos días estoy explorando las posibilidades del PDF en 3D o 3D-PDF. Se trata, básicamente, de documentos .PDF que contienen modelos en 3D interactivos, los cuales se pueden combinar con texto, imágenes estáticas, etc.

Creo que ese formato, tiene grandes posibilidades de cara a presentar determinado tipo de artefactos y materiales arqueológicos, como pueden ser los utensilios tallados, o también determinados huesos de animales (trabajados o no) y de humanos.

Como ejemplo, pongo a continuación los enlaces a dos PDFs que contienen modelos 3D del mismo objeto presentado en el anterior post sobre este tema (un núcleo lítico experimental, tallado con estrategias centrípetas típicas del Paleolítico medio).

Nota importante: Para verlos en 3D no basta con seguir el enlace a Google Docs; hay que descargarse los PDFs y abrirlos con una versión reciente de Adobe Acrobat o Acrobat Reader (la versión gratuíta que casi todos tenemos). 

Modelo 1

Modelo 2

El Modelo 1 está generado a partir de una malla capturada con un escáner 3D, simplificada con Meshlab (programa gratuito de código abierto), convertida en un archivo .U3D (algo así como el estándar 3D) e importada como objeto 3D a un archivo .PDF, usando Adobe Acrobat Pro.

El resultado es bueno en términos de fiabilidad, sin que aparezcan errores o se modifique la malla. Pero Meshlab tiene ciertos problemas de estabilidad cuando se trabaja con mallas "pesadas" (con cientos de miles de puntos y facetas) lo que hizo necesario simplificar el modelo antes de exportarlo. Por otro lado, y debido a ello, el PDF final es muy ligero, poco más de 1 Mega.

El Modelo 2 está generado a partir de la misma malla, convertida en un archivo .DAE (Collada) y exportada a la versión gratuita de Google Sketchup, y después convertida en PDF 3D con un plug-in en versión de evaluación llamado SimLab PDF Exporter.  

El resultado es muy aparente, con un modelo de aspecto bastante detallado, aunque con algunos fallos (agujeros en la malla); aparentemente son pequeños errores o discrepancias al importar el modelo a Google Sketchup. Este es un modelo más "pesado" que el anterior y el .PDF final es también más grande (unos 15 Megas).

Aunque estoy seguro de que se pueden exportar las texturas reales de los objetos capturados todavía no sé como hacerlo (por ejemplo, este modelo en su malla original tenía una textura generada a partir de las cámaras a color del escáner 3D, que se ha perdido en ambos procedimientos).

Espero seguir explorando el tema y descubrir esa cuestión, y otros mecanismos y utilidades, que me sirvan a mi, y a otros técnicos e investigadores en arqueología, para sacar más provecho a estas herramientas.

Complejidad y capacidades cognitivas de los Neandertales: La fabricación de adhesivos y herramientas compuestas

Introducción: De herramientas y pegamentos

En el estudio del Paleolítico y de la evolución de los homínidos, la fabricación de herramientas compuestas (como las construidas a partir de un astil de madera, una parte activa de sílex, elementos de atadura, y pegamentos o masillas) se considera una capacidad propiamente humana, y relativamente compleja. La aptitud para crear esos objetos pone de manifiesto la capacidad de planificar un trabajo, y también de concebir un objeto complejo cuya fabricación consta de muchas fases intermedias, y de procesos productivos muy diferentes entre sí.

Raspador con enmangue de madera y atadura. Walakpa, Alaska. Cultura Thule (unos 600 años de antigüedad). Colección de la Smithsonian Institution. Imagen de lithiccastinglab.com . 

Veamos, por ejemplo, qué hace falta para fabricar una "simple" lanza para cazar: es necesario obtener una materia prima lítica (como el sílex) de calidad, tallar mediante técnicas muy especializadas una punta, fabricar en madera un astil recto, delgado, largo, resistente y bien equilibrado, y utilizar unos sistemas de enmangue, adherencia y atado de la punta al astil, que sean fiables y sólidos, y permitan su reparación y mantenimiento. Por otra parte, el uso de pegamentos naturales (vegetales y minerales) es una parte integral de la fabricación de este tipo de herramientas, tal y como nos informa la etnografía de cazadores-recolectores de época actual y sub-actual.

Dardos de Ceremonial Cave, Texas. Las puntas de piedra se insertan en una ranura acanalada en la punta del astil, se fijan con una masilla a modo de pegamento, y se envuelven en tendón animal o cuerdas vegetales. Colección TARL. Foto: Milton Bell.

Dos de los ejemplos más conocidos de ese tipo de adhesivos son el betún o bitumen, de origen mineral (petroleo), y la brea de corteza de abedul. Además, esos adhesivos no se utilizan por lo general tal y como se recolectan de la naturaleza (en el caso del abedul no sería posible, ya que la brea es producto de una destilación en seco). Al contrario, son sometidos a procesos de mezcla con otros materiales, y a cocciones o combustiones de tipo reductor (sin oxígeno) para crear compuestos que son líquidos o maleables al ser calentados, y resistentes y elásticos al enfriarse.

La complejidad de estos procesos hizo pensar, hasta el último cuarto del S. XX, que la capacidad de obtener las formas refinadas de esos adhesivos naturales era algo relativamente moderno, sólo descubierto a partir del Neolítico, y en relación a la tecnología cerámica. Sin embargo, en los últimos años del siglo XX, y en los que llevamos del XXI se ha documentado, de forma amplia, y geográficamente diversa, el uso de esos compuestos adhesivos en el Paleolítico.

Y, más concretamente, la mayor parte de las evidencias disponibles provienen de contextos de Paleolítico medio, que en casi todos los casos se asocian a poblaciones neandertales (con algunas pequeñas dudas en ciertos niveles de Oriente Medio). A continuación voy a revisar brevemente esas evidencias, relacionadas con el Paleolítico medio y los Neandertales.

El uso de bitumen en Umm el Tlel

A partir de aquí, voy a usar el término bitumen para hablar de ese tipo de adhesivo mineral relacionado con sedimentos bituminosos, para diferenciarlo del uso (más común) que se suele hacer del término "betún" en castellano. 

En Siria, hay un yacimiento paleolítico llamado Umm el Tlel, que tiene una impresionante secuencia estratigráfica del Pleistoceno superior y decenas de niveles estratigráficos dentro de lo que llamanos Paleolítico medio, o, desde un punto de vista tecno-tipológico y "continental" (a.k.a. francés), Musteriense.

En ese lugar, en 1992 se hallaron varias herramientas con residuos (Boëda et al. 1996) en la parte donde estaría su enmangue. Esos útiles estaban en un contexto típicamente Musteriense, de algo más de 40.000 años de antigüedad. Los análisis de laboratorio confirmaron que se trataba de bitumen, de origen mineral, y probablemente modificado mediante técnicas de combustión (sometido a altas temperaturas) antes de su uso. La posición de los residuos permitió a los investigadores proponer que se trata de los restos del adhesivo usado para enmangar las piezas líticas a soportes de madera, asta, hueso, etc.

No obstante, los defensores del arcaismo neandertal, que tienden a negar por defecto cualquier capacidad propiamente humana de los Neandertales, señalaron que en Oriente Medio y en esas fechas también podría haber Humanos Anatómicamente Modernos (HAM). Sin embargo, lo cierto es que los elementos tecno-tipológicos que esos mismos académicos utilizan para caracterizar los sitios "modernos" están ausentes de los niveles estudiados de Umm el Tlel; además, no hay evidencias antropológicas de presencia de HAM en Siria central en fechas cercanas a aquellas; y los restos humanos más cercanos a esas cronologías que se conocen en dicha región son, sistemáticamente, Neandertales. No obstante, hablando hipotéticamente, había una pequeña posibilidad de que el Musteriense de Umm el Tlel de algo más de 40.000 años no fuera obra de poblaciones Neandertales.

Esa posibilidad, que las herramientas enmangadas y el uso de bitumen fueran obras de los HAM, se hace todavía más remota con un nuevo descubrimiento (desde el año 2000): la presencia de otras herramientas con el mismo tipo de residuos, en niveles de 70.000 años de Umm el Tlel. Se trata en este caso de más de 200 herramientas (Boëda et al. 2008) con restos de bitumen, localizados en las zonas de prensión o sujeción de las herramientas. Algunas de las piezas habían tenido una cantidad importante de pegamento mineral adherido, de manera que éste  impregnó el sedimento debajo de las mismas, y se puede ver en la huella que queda al extraerlas durante la excavación.

Herramientas de 70.000 años de Um el Tlel, con restos de bitumen en la zona del enmangue y en el negativo que dejan en el sedimento al ser extraídas. A partir de Boeda et al. 2008, Figuras 2 y 3. 

El análisis geoquímico de las muestras de adhesivo mineral ha permitido también a los investigadores rastrear su origen, en una zona de arenas de alquitrán o bituminosas, en Djebel Bichri (a 40 km. del yacimiento).

Pegamentos vegetales y minerales en el final del Paleolítico medio Europeo: Alemania y Rumanía

A comienzos del s. XXI se publicaron varios estudios (Koller et al. 2001, Grümberg 2002) que daban cuenta del análisis de dos conglomerados de brea solidificada, que habían sido encontrados mucho antes, en 1963. Esa brea se encontró en Königsaue (Alemania) en un contexto atribuído, a partir de la geología, al Paleolítico medio. 

Uno de los fragmentos es realmente espectacular, pues tiene las impresiones en negativo de parte de un pulgar humano, de una pieza lítica y de una superficie de madera. Es decir, prueba de forma incontestable que esa brea fue utilizada, en estado líquido o al menos muy maleable, para fabricar una herramienta compuesta en el Paleolítico. Los dos objetos han sido datados entre 44 y 48.000 años BP sin calibrar, por Carbono 14.

Los análisis de laboratorio de ambos pedazos de masilla solidificada demostraron que se trata de brea de corteza de abedul, obtenida mediante procesos de combustión reductora de notable complejidad (que, hasta este descubrimiento, se creía que habían sido inventados en el Neolítico).

Más recientemente (Cârciumaru et al. 2012), se ha publicado el re-estudio de los materiales de Gura Cheii-Rasnov (Rumanía), que permitió a los investigadores descubrir dos piezas líticas con restos de una sustancia negra y resinosa. Cada uno de los dos artefactos pertenece a un horizonte cultural: Una lámina de sílex se adscribe al Paleolítico superior inicial (indeterminado, pero con afinidades tipológicas y cronológicas con el Gravetiense), y una lasca alargada de cuarcita es del Musteriense final o tardío de la región (34-29.000 BP en cronología de radiocarbono sin calibrar).  En ambos casos, las manchas de residuo se concentran en una zona concreta y marcan la posición del probable enmangue que sujetaba las piezas líticas.

Los dos útiles líticos con residuos de bitumen de Gura Cheii-Rasnov, a partir de Cârciumaru et al. 2012, Figuras 2 y 3. 

Los análisis de laboratorio confirman que, en este caso, el residuo es bitumen de origen mineral, cuya fuente geológica es por el momento desconocida, aunque hay dos posibles: Depósitos de areniscas bituminosas a 20 km. de la cueva, o bien las zonas petrolíferas al Sur de los Cárpatos, a más de 100 km.

Adhesivos en momentos antiguos del Paleolítico medio europeo: Italia y, de nuevo, Alemania

En 2001, en un contexto bien datado (megafauna, microfauna, geología, geo-magnetismo) del Pleistoceno medio italiano en la cantera de Campitello, se encontraron dos lascas con restos de una sustancia resinosa adheridos a ellas (Mazza et al. 2006). Pertenecían a un pequeño conjunto de tres lascas halladas en asociación con los restos de un elefante (Elephas antiquus), una hembra joven.

Una de las dos lascas con residuos estaba debajo de una costilla del elefante, lo que quizás la protegió especialmente de la erosión y el paso del tiempo, ya que conserva una impresionante "funda" de sustancia resinosa, que cubre la mitad de la misma. La otra lasca tenía restos en la parte que correspondería a un posible enmangue. En ambos casos, los residuos fueron identificados como brea de corteza de abedul.

Lasca de sílex del Pleistoceno medio de Campitello con una parte cubierta de brea de corteza de abedul. A partir de Mazza et al. 2006, Figura 3.

En periodos tan antiguos (desde un punto de vista arqueológico, que no geológico) es difícil obtener una gran precisión en las dataciones, pero la combinación de informaciones cronológicas sitúa los hallazgos de Campitello en un momento estadial (frío) anterior al OIS 6, es decir de más de 200.000 años de antiguedad.


Por último, en 2011 se publicaron los análisis de residuos y huellas de uso de los materiales líticos de Inden-Altdorf, en Alemania, cerca de Bonn (Pawlik y Thissen 2011). Es un yacimiento Micoquiense (Paleolítico medio), de algo más de 100.000 años. En este trabajo se presentan una vez más materiales bastante espectaculares: Abundantes (86) piezas líticas con indicios de enmangue y restos de residuos resinosos. Dichos residuos, al ser analizados, resultaron ser brea de corteza de abedul. 

Útiles de Inen-Atdorf (Alemania) con indicios de enmangue y adhesivo de brea de abedul. A partir de Pawlik y Thissen 2011, Figura 2.

El análisis de laboratorio en este trabajo es probablemente el más amplio y completo, de todos los que he ido citando (Pawlik es una autoridad en breas prehistóricas, habiendo estudiado numerosos casos del Neolítico). Esa profundidad de los estudios permitió a los autores sugerir un método de obtención de la brea, mediante combustión reductora: a partir de la manufactura de rollos de corteza de abedul, que se prenden por un extremo, y se introducen en agujeros en el suelo, quizás reforzados con cantos y con una piedra plana al fondo, para recoger los resultados (la brea líquida).

Además, las huellas de uso microscópicas permitieron detectar lo que los especialistas denominan "bright spots": zonas puntales de desgaste en la base de las piezas líticas. Esas marcas suelen interpretarse como producto del rozamiento con la materia dura (madera, asta...) del enmangue. Esos "bright spots" estaban, además, asociados a las concentraciones de brea.

Detalle de los residuos de brea (arriba) y de los "bright spots" microscópicos (abajo). A partir de Pawlik y Thissen 2011, Figura 4. 

El yacimiento de Inden-Altdorf se interpreta como un asentamiento al aire libre, en el que se llevaron a cabo tareas variadas, con predominio de las de preparación y reparación de útiles compuestos.  Un último aspecto importante es que, del conjunto lítico de 86 piezas con brea de corteza de abedul, 15 eran puntas de armas compuestas, que los autores interpretan como proyectiles (azagayas).

Breve balance final

La evidencia arqueológica permite decir, sin muchas reservas, que los humanos europeos del Pleistoceno medio y final dominaron la fabricación de útiles compuestos, junto con el uso de varios tipos de adhesivos de origen mineral y vegetal, que fabricaban a partir de técnicas complejas, que implican el uso especializado del fuego para una combustión reductora de las materias primas. Esta evidencia, además, parece particularmente asociada a los Neandertales, tanto en periodos antiguos (OIS 6 y 5) como en otros más recientes (OIS 4 y 3) del Paleolítico medio.

Bibliografía

Boëda. E., Connan, E., Dessort, D., Muhesen, S., Mercier, N., Valladas, H. y Tisnérat, N. (1996): "Bitumen as a hafting material on Middle Palaeolithic artefacts", Nature nº 380, pp. 336 - 338 (Letters to Nature).

Boëda, E., Bonilauri, S., Connan, J., Jarvie, D., Mercier, N., Tobey, M., Valladas, H., al Sakhel, H. y Muhesen, S. (2008): "Middle Palaeolithic bitumen use at Umm el Tlel around 70 000 BP", Antiquity, nº 82, pp. 853-86.

Cârciumaru, M., Ion, R.-M., Niţu, E.-C. y Ştefănescu, R. (2012): "New evidence of adhesive as hafting material on Middle and Upper Palaeolithic artefacts from Gura Cheii-Râşnov Cave (Romania)", Journal of Archaeological Science, v. 39, nº 7, pp. 1942–1950.

Grümberg, J.M. (2002): "Middle Palaeolithic birch-bark pitch", Antiquity, nº 76, pp. 15-16

Koller, J., Baumer, U., y Mania, D. (2001): "High-Tech in the Middle Palaeolithic: Neandertal-Manufactured Pitch Identified", European Journal of Archaeology, v. 4, nº 3, pp. 385-397.

Mazza, P. P. A., Martini, F., Sala, B., Magi, M., Colombini, M., P., Giachi, G., Landucci, F., Lemorini, C., Modugno, F. y Ribechini, E. (2006): "A new Palaeolithic discovery: tar-hafted stone tools in a European Mid-Pleistocene bone-bearing bed", Journal of Archaeological Science, v. 33, nº 9, pp. 1310-1318.

Pawlik, A. y Thissen, J. (2011): "Hafted armatures and multi-component tool design at the Micoquian site of Inden-Altdorf, Germany",  Journal of Archaeological Science, v. 38, nº 7, pp. 1699-1708.

Referencia de Research Blogging

Pawlik, A., & Thissen, J. (2011). Hafted armatures and multi-component tool design at the Micoquian site of Inden-Altdorf, Germany Journal of Archaeological Science, 38 (7), 1699-1708 DOI: 10.1016/j.jas.2011.03.001

Paleolítico medio y 3D

           
En los últimos meses, una de las cuestiones que estoy explorando un poco (debido a mis intereses profesionales y de investigación) es cómo aplicar la tecnología de representación en 3D, de objetos y estructuras, a la investigación arqueológica.

Los modelos 3D, de muy diversos tipos, se vienen usando en Arqueología y Prehistoria desde hace tiempo. Sobre todo, en  distintas aplicaciones e iniciativas de tipo divulgativo (aunque, seguramente, no tanto como se podría). Sin embargo, para la investigación científica propiamente dicha, lo cierto es que hay muy poco hecho, y es un campo amplio e interesante por explorar.

Uno de los muchos aspectos que podrían beneficiarse del uso de modelos 3D es la investigación sobre tecnología lítica en la Prehistoria, y en concreto en el Paleolítico medio.

Una parte muy importante de los materiales líticos del Paleolítico medio son piedras talladas, lo que significa que tienen unos rasgos morfológicos (forma, geometría) que son muy característicos.

Esos rasgos (como la dirección de las extracciones, el ángulo de golpeo respecto a las superficies del núcleo, etc) son analizados e interpretados por los expertos en este tema. Dichos investigadores lo hacen, habitualmente, a partir de los núcleos, lascas y otros productos de la talla lítica. Por ello, disponer de modelos 3D de esos materiales líticos podría ser una gran ayuda a la investigación, dado que:

1. Facilitaría la toma de datos, en concreto de medidas que son complejas de tomar directamente sobre los materiales, al menos con cierta precisión (relaciones angulares, medidas de superficie, etc.)
2. Ayudaría a la comunicabilidad del conocimiento científico, pudiendo los especialistas mostrar en congresos y reuniones sus modelos 3D, e intercambiar los obtenidos por ellos con los de otros investigadores.
3. Ahorraría una ingente cantidad de tiempo y esfuerzo en relación al estudio de los materiales conservados en los Museos, a los que deben acudir los investigadores cada vez que quieren analizar un rasgo nuevo de la industria lítica de tal o cual yacimiento. 

Para ilustrar este post, pongo a continuación un objeto 3D, embebido en esta entrada gracias a la tecnología de Sculpteo.

Podéis probar a girar pinchando y arrastrando, o acercar y alejar la vista con la rueda del ratón.

Se trata de un núcleo lítico en sílex, experimental. Es el resultado final de un proceso de talla que se realizó en el marco de un seminario de lítica, el verano pasado. El núcleo se explotó con estrategias de producción similares a las utilizadas en el Paleolítico medio: Se comenzó con una reducción de tipo Levallois. Y cuando el núcleo fue demasiado pequeño para continuar, se pasó a realizar una serie de extracciones terminales de tipo discoide.

Es simplemente un ejemplo, con una malla 3D muy sencilla. Hay que tener en cuenta que la calidad de un modelo completo tiene mucha más definición, y puede añadirse también una textura detallada, con el color real del objeto.

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