Attraverso una serie di esperimenti, gli scienziati hanno stabilito le principali caratteristiche delle sorgenti luminose che le persone del Paleolitico superiore potevano utilizzare nelle grotte. Avendo costruito un modello di illuminazione per una delle grotte con monumenti di arte rupestre, i ricercatori hanno dimostrato che l'uomo paleolitico, a quanto pare, usava tutte le fonti di luce a sua disposizione: falò, torce e lampade a base di grasso animale. Conoscendo i loro vantaggi e svantaggi, ha scelto il miglior metodo di illuminazione a seconda delle circostanze.
Lo studio è descritto in un articolo sulla rivista PLoS One.
Le parti profonde delle grotte, in cui non c'è luce naturale, non erano adatte all'abitazione umana permanente e non servivano mai come abitazioni. Tuttavia, i reperti archeologici mostrano che i popoli paleolitici fin dall'antichità usavano tali grotte per scopi rituali. Nelle prime fasi dell'emergere della cultura spirituale, le sepolture primitive erano apparentemente disposte in grotte, ad esempio, come a Sima de los Huesos (Spagna), dove sono stati rinvenuti molti resti di persone della specie Homo heidelbergensis, risalenti a circa 430 mila anni fa. Tuttavia, la prima prova attendibile di una visita umana deliberata proviene dalla grotta di Brunickel, nel sud della Francia. Nelle sue profondità, circa 176.5 mila anni fa, i Neanderthal costruirono strutture a forma di anello di natura rituale dai frammenti di stalagmiti. Nella grotta sono state trovate tracce di fuoco, per le quali le ossa degli animali servivano da combustibile.
L'uso sistematico delle grotte profonde a scopo di culto è legato all'attività dei Sapiens nel Paleolitico superiore. E i monumenti più luminosi della presenza di persone nelle profondità dello spazio della grotta, dove la luce solare naturale non cade, non potrebbero apparire senza un'illuminazione sufficientemente efficace. Questi sono numerosi esempi di arte rupestre e pittura. Del Paleolitico superiore, gli archeologi conoscono le tracce lasciate da tre tipi di dispositivi di illuminazione: falò, torce e bruciagrassi (lampade in cui bruciava uno stoppino imbevuto di grasso animale).
L'analisi dei resti di incendi nelle grotte del Paleolitico superiore mostra che le persone usavano sia il legno che le ossa come combustibile. I segni delle torce sono registrati sotto forma di fuliggine sulle pareti e sui soffitti, così come frammenti sparsi di carbone. In un certo numero di casi, gli archeologi hanno trovato (1, 2) i resti delle torce stesse, fatte di rami di pino o ginepro. Vi sono inoltre ritrovamenti di lampade grasse – pietre con depressioni o frammenti di conchiglie, sulle quali sono presenti tracce di fuliggine e grasso e resti carbonizzati di stoppini. Queste sorgenti sono caratterizzate da diverse intensità di luce e ognuna di esse ha i suoi vantaggi e svantaggi. L'uomo del Paleolitico superiore poteva utilizzare queste caratteristiche quando visitava le grotte.
I ricercatori spagnoli guidati da Maria Ángeles Medina-Alcaide dell'Università di Cordoba hanno condotto una serie di esperimenti con tutti e tre i tipi di sorgenti luminose. Per gli esperimenti, hanno scelto la grotta carsica Isunza I nei Monti Baschi, nel nord della Spagna. Tutti i corpi illuminanti sono stati realizzati attraverso ricostruzioni basate su reperti archeologici. Gli scienziati hanno misurato la durata della combustione, l'intensità della luce, la temperatura della fiamma, la portata della sorgente e la quantità di illuminazione, e hanno anche preso in considerazione il grado di fumo che si verifica con questo o quel metodo.
I ricercatori hanno realizzato cinque torce da ginepro legato con edera e ramoscelli di corteccia di betulla, mescolati con resina di pino e midollo osseo di cervo. Il loro tempo di combustione variava da 21 a 61 minuti, e tutti fumavano parecchio e davano una fiamma irregolare. Tuttavia, per ottenere una combustione più intensa, bastava agitare una torcia. La più efficace era una torcia lunga 55 centimetri e spessa 11 centimetri ricavata da rami accuratamente essiccati senza l'aggiunta di resina. Bruciava più a lungo di altri con un raggio di illuminazione medio di 2.47 metri. La temperatura massima di combustione di questa torcia ha raggiunto i 633 gradi e l'intensità luminosa è stata di 10.48 candele. L'illuminazione media a una distanza di 40 centimetri era di 21.94 lux.
Negli esperimenti sono state studiate anche le proprietà di due lampade sul grasso animale, per il cui riempimento gli scienziati hanno utilizzato 23 grammi di midollo osseo bovino. Rami di ginepro essiccati e spaccati servivano da stoppini per loro. I grassi bruciavano a una temperatura di circa 176 gradi e fornivano una luce debole (in media 0.59 candele) in un raggio di 1.57 metri. A 40 centimetri dalla fiamma, l'illuminazione media era di 3.71 lux. Nonostante la loro debolezza, queste lampade hanno importanti vantaggi: bruciano a lungo (più di un'ora) e praticamente non producono fumo.
Un falò sperimentale di 23 centimetri, costruito con rami di quercia e ginepro con l'aggiunta di corteccia di betulla, ardeva ad una temperatura di circa 587 gradi e dava una fiamma irregolare con raggio di illuminazione medio di 3.3 metri e massimo fino a 4.5 metri. Tuttavia, a una distanza di oltre due metri, i valori di illuminazione si sono rivelati prossimi allo zero. L'intensità luminosa media prodotta dal fuoco era di circa tre candele e l'illuminazione di 40 centimetri era di 19.2 lux. A causa della mancanza di ventilazione, il fumo nella parte della grotta dove è stato acceso il fuoco era molto forte e dopo 30 minuti i ricercatori hanno interrotto l'esperimento. Ciò dimostra quanto fosse importante selezionare un sito di grotta ben ventilato per il fuoco.
Sulla base di questi risultati, Medina Alcaide e i suoi colleghi hanno simulato le opzioni di illuminazione per la grotta di Achurra nella stessa area. Contiene immagini di animali – bisonti, cavalli, cervi – appartenenti alla cultura della Madeleine del tardo Paleolitico, diffusa in Occidente e Centro Europa 17000-12000 anni fa. Sotto le pitture rupestri incise su una massiccia sporgenza di pietra alta 2.5 metri, ci sono tracce di tre caminetti, particelle di carbone sono state trovate in vari luoghi di Achurra e una lampada di pietra di questa grotta è servita come modello per i vigili del fuoco sperimentali.
Le simulazioni hanno mostrato che le immagini sul muro erano quasi impossibili da vedere se qualche fonte di luce fosse al di sotto della sporgenza rocciosa, anche tenendo conto del riflesso della luce dalle pareti della galleria sotterranea. La collocazione dei falò sul cornicione non era casuale: i falò accesi lì non solo consentivano di vedere i disegni, ma rendevano accessibile alla visione l'intera superficie della parete decorata. I frammenti sparsi di carbone sono stati apparentemente lasciati indietro dopo essere stati spostati con le torce. Ci vogliono circa 40 minuti per raggiungere questa sezione della grotta e i ricercatori ritengono che due torce di ginepro fossero sufficienti per fornire un modo avanti e indietro. Tuttavia, è probabile che quando si entrava nella grotta, le persone prendessero grasso di scorta e torce. Il motivo per cui ad Achurra sono state utilizzate lampade grasse non è ancora chiaro. Potrebbero essere stati usati per creare immagini o completare l'illuminazione creata dai falò.
I risultati dell'esperimento permettono anche di immaginare come apparivano le pitture rupestri ai visitatori della grotta. Con una qualsiasi delle sorgenti luminose studiate, viene attivata la cosiddetta visione mesopica o crepuscolare. È meno associato alla sensibilità al colore rispetto al giorno e più alla percezione del contrasto tra aree illuminate e non illuminate. Allo stesso tempo, i raggi delle parti a lunghezza d'onda lunga dello spettro – giallo, arancione e rosso – emessi dalla fiamma di un fuoco, torcia o lampada sono percepiti più chiaramente. Ad Achurra le incisioni sono nere, ma in altre grotte si usavano spesso pigmenti ocra per la pittura, che appariva più satura in queste condizioni di luce. Secondo gli scienziati, le caratteristiche della visione crepuscolare associate alla selettività della percezione del colore e alla maggiore sensibilità al gioco di luci e ombre hanno svolto un ruolo importante nei rituali all'interno dello spazio delle grotte.
L'analisi degli scienziati spagnoli mostra che le persone del Paleolitico superiore potevano applicare intenzionalmente sorgenti luminose con caratteristiche diverse, conoscere le proprietà dei materiali combustibili disponibili e utilizzare la morfologia delle grotte per ottenere risultati ottimali. Sapevano come realizzare dispositivi di illuminazione piuttosto complessi che permettessero di penetrare molto nelle profondità delle caverne e rimanervi a lungo. Gli autori dell'articolo intendono condurre ricerche su più materiale in futuro ed estendere la modellazione a grotte con diversi profili e disposizione dei disegni.
In precedenza, gli archeologi hanno parlato delle più antiche incisioni rupestri di un animale trovate in una grotta sull'isola indonesiana di Sulawesi, hanno spiegato perché il cambiamento climatico comporta la distruzione di questo monumento di grande valore e hanno anche riportato la scoperta della prima prova di un uomo paleolitico che caccia un piccolo orso delle caverne.
