Les premières données solides sur la présence d'hommes anciens dans les parties intérieures des grottes (dans des endroits d'obscurité totale, où l'éclairage artificiel est indispensable) étaient liées aux Néandertaliens, avec des preuves dans la grotte de Bruniquel (France), où ont été formées six structures circulaires anthropiques avec 400 spéléothèmes fracturés à 336 mètres de l'entrée qui contenaient plus de 18 traces de feu (probablement des ossements brûlés). Un temps de 176 000 ans BP a été proposé pour cette activité par datation en série à l'uranium des stalagmites de calcite, en particulier les sommets des stalagmites qui font partie de la structure (âges maximum) et des bases de la repousse des stalagmites qui scellent les âges des structures (âge minimum) [6]. Il y a eu d'autres propositions concernant l'activité humaine dans les parties profondes des grottes, comme le dépôt de restes humains d'environ 400 000 ans BP à Sima de Los Huesos à Atapuerca (Espagne) [ 7 ], Dinaledi Chamber (Afrique du Sud) entre 300 000-200 000 ans BP [ 8 ], Grotte de Lamalunga (Italie) entre 172 000–130 000 ans environ [ 9 ], ou Grotte de Vârtop (Roumanie) il y a 60 000 ans [ 10]. Néanmoins, sans tenir compte de l'origine intentionnelle de ces vestiges, aucune autre preuve de l'utilisation du feu, comme dans la grotte de Bruniquel, n'a été trouvée (pour l'instant) sur aucun site du Paléolithique supérieur, ni de vestiges archéologiques liés à la prolifération de l'éclairage, en particulier des vestiges associés à des utilisations humaines dans des contextes endokarstiques profonds liés à l'art paléolithique. Dans ces sites sombres, des traces de combustion de trois systèmes d'éclairage paléolithiques ont été reconnues, en particulier des torches, des cheminées et des lampes à graisse portables [ 11 , 12 ].

Torches

Trois particularités caractérisent les résidus de torches : a) leur emplacement de dispersion au sol dans des grottes, créé par la chute intermittente de résidus de combustion (généralement des charbons de bois) le long des chemins en raison de leur utilisation (comme la chapelure dans l'histoire de Hansel et Gretel ). b) Leur emplacement dans les parties profondes des grottes, où l'éclairage artificiel est indispensable. On peut être sûr que les ressources du feu ont été utilisées pour l'éclairage artificiel de ces lieux sans écarter d'autres activités annexes (telles que les balises spatiales, les sites de ravitaillement, ou à signification plus culturelle ou symbolique). c) La confirmation de son emplacement en position primaire (en écartant les restes de combustion provenant d'autres contextes en dehors de la grotte).

Les résidus de torches d'âge paléolithique trouvés dans les parties intérieures des grottes se limitent généralement à des charbons de bois dispersés ( Fig 1E ) au-dessus de différentes surfaces, et des marques noires sur les murs et les plafonds ( Fig 1F ).

Fig 1. Vestiges d'éclairage préhistorique.

A. Fragments de branches de genévrier semi-calcinés recouverts de calcite dans la grotte d'Aldène. Réédité à partir de la réf. [ 16 ] sous licence CC BY, avec l'autorisation de Philippe Galant. B. Portion de pinède du Réseau Clastres Réédité à partir de la réf. [ 14 ] sous licence CC BY, avec l'autorisation de Jean Clottes. C. Torche conservée dans les mines de Hallstatt. Publié sous licence CC BY, avec la permission de Markus Roboch, directeur financier du Natural History Museum Vienna. D. Vue latérale et illustration de la torche Star Carr Publiée sous licence CC BY sous la réf. [ 17 ]. E. Charbon cicatrisé de la grotte de Nerja ; F. Marques noires de la grotte de Nerja ; G. Lampe fixe de la grotte de Nerja. H. Cheminées dans une fosse de la grotte d'Enlène. Publié sous licence CC BY, avec l'autorisation de Jean Clottes.

De plus, bien qu'ils n'appartiennent pas strictement aux chronologies pléistocènes, il existe quelques exemples liés à d'autres sociétés de chasseurs-cueilleurs qui fréquentaient les mêmes grottes que l'art paléolithique. Par exemple, il existe un vestige exceptionnel d'une torche d'âge épipaléolithique dans la grotte d'art paléolithique au Réseau Clastres (Ariège, France) qui est liée à une sorte de visites après l'activité graphique paléolithique. Il s'agit d'un fragment de 11 cm de long, partiellement carbonisé et recouvert de calcite, de section aplatie. De plus, dans cette grotte, il y a eu un énorme assemblage de charbons épars et de taches noires. L'étude anthracologique de ces charbons a déterminé l'utilisation presque exclusive de Pinus sylvestris (pin sylvestre) pour l'éclairage dans au moins quatre visites différentes entre 4 500 et 10 100 ans BP [ 13 ]. D'autres vestiges insolites de torches ont été retrouvés dans la « Galerie des empreintes » de la grotte d'art paléolithique d'Aldène (Hérault, France). Encore une fois, il y avait des morceaux de charbon de bois dispersés et des marques noires sur les murs également liées à l'utilisation de torches pendant la période épipaléolithique (entre 8 900 et 7 800 ans BP). De plus, il y a quelques petites branches partiellement carbonisées sous une couche de calcite. Ces restes sont très utiles pour apprécier l'épaisseur des branches utilisées pour l'éclairage. Ceux-ci varient entre 1 et 2 cm de large et jusqu'à 27 cm de long, bien que la plupart d'entre eux mesurent entre 10 et 20 cm de long. Enfin, d'autres vestiges de torches retrouvés dans d'autres contextes mais avec des chronologies préhistoriques ont permis de concevoir leur morphologie potentielle (par exemple, l'exemple marquant de Star Carr au Royaume-Uni. Star Carr est un site mésolithique à ciel ouvert situé dans une tourbière au bord d'une rivière. Plus de 200 rouleaux de Betula sp., des écorces (de bouleau) y ont été identifiées, dont deux ont été interprétées comme des torches. Ces deux sont de construction de branche de bouleau avec l'écorce de la même espèce enroulée autour de leur extrémité distale. De plus, de nombreux vestiges de torches utilisées dans l'extraction du sel ont été conservés dans les mines de l'âge du bronze et du fer à Hallstatt (Haute-Autriche, Autriche). Le bois provenait généralement du sapin à ces endroits et était coupé en fines sections longitudinales jusqu'à 5 cm de large.

Cheminées

D'autre part, les restes de cheminées liés à l'éclairage, comme les restes de torches, sont définis par leur localisation dans les zones profondes et sombres des grottes, où leur utilisation pour l'éclairage est incontestable (sans écarter d'autres fonctions supplémentaires possibles telles que l'espace repères, sites de ravitaillement, ou à signification plus culturelle ou symbolique). Dans ces cas, les résidus de combustion sont concentrés au lieu d'être dispersés (comme c'est le cas pour les torches) et peuvent comprendre différents types de restes : charbon de bois, ossements brûlés, cendres, rubéfaction ou suie. Dans la grotte de Nerja (Andalousie, Espagne), par exemple, des résidus de feu ont été trouvés dans une concavité naturelle sur un spéléothème. Une méthodologie multi-analytique a caractérisé cette cheminée et ses restes de cendres, de charbons et de suies, datés par C14-AMS entre 22 500 et 22 200 ans cal BP, à la période solutréenne. Dans la grotte d'Enlène (Ariège, France), des cheminées à l'intérieur de cavités d'argile creusées dans le sol dans les parties profondes de la grotte ont été trouvées. Ils ont été attribués au Magdalénien environ 15 000 ans cal BP, et ils contiennent des ossements brûlés et montrent la présence de rubéfaction. De même, de grands incendies ont été documentés dans la grotte Chauvet en France par une étude taphonomique de parois chauffées et mis en relation par analyse par thermoluminescence avec la première phase du décor graphique de la grotte (37 000 à 33 500 ans cal. BP).

Lampes à graisse portables

L'utilisation de lampes portatives en pierre alimentées à la graisse animale a été attestée par la localisation de centaines de ces pièces (ou fragments de celles-ci) dans des contextes principalement attribués au Magdalénien [ 11 ]. Ces lampes constituent un dossier varié et se présentent sous différentes formes. Certaines d'entre elles ont été soigneusement préparées (une minorité), d'autres n'avaient été que légèrement altérées, et certaines pierres plates ou concaves ont été utilisées sans aucune préparation. Ils fonctionnaient comme des circuits ouverts ou fermés. La plupart des lampes utilisaient un objet en pierre (comme le calcaire, le granit ou l'ardoise), mais aussi des coquillages étaient utilisés, et il a été proposé que des objets en os et végétaux soient utilisés. En outre, d'autres lampes statiques avec des volumes plus élevés ont été trouvées (par exemple, réf. [ 28 ]). En somme, de nombreuses formes de lampes paléolithiques ont existé, mais elles doivent toutes remplir les critères pour être définies comme lampes : la détermination scientifique des restes ou résidus de combustion laissés par leur utilisation. C'est la seule preuve qui permet de différencier les lampes d'autres objets de morphologie similaire (ex : palettes pour mélanger des colorants) ou d'une simple formation naturelle (ex : géodes naturelles). Un aspect et une forme suggestifs, généralement concave, convenant à une utilisation comme lampe, ainsi que des marques noirâtres ou rougeâtres sur certaines parties, étaient souvent suffisants pour être classés comme lampe dans des travaux antérieurs. En effet, de nombreux objets sont qualifiés de lampes sans aucune étude sérieuse pour les caractériser.

Les restes de combustion dans les lampes paléolithiques peuvent prendre différentes formes : les restes carbonisés de la mèche ; des signes de fumée, de suie ou de rubéfaction sur certaines parties de la lampe ; ou des graisses animales utilisées comme combustible qui y sont conservées [ 29 ]. Jusqu'à présent, il n'y a eu que très peu d'exemples de vérification de résidus de combustion sur des lampes paléolithiques. L'analyse de la SA de Beaune fait exception dans ce dossier. Ici, sur les 302 objets examinés qui auraient pu servir de lampe, seuls 85 ont pu être définitivement identifiés comme tels.

Le bois est le combustible qui a été le plus souvent enregistré dans les grottes paléolithiques liées à l'utilisation de torches et de cheminées pour l'éclairage. Une utilisation plus occasionnelle de combustible osseux a également été détectée dans les grottes d' Enlène (Ariège, France) et d'Alkerdi 2 (Navarre, Espagne). Cependant, de nombreux charbons de bois ont été retrouvés dans les zones internes des grottes ornées, même s'ils n'ont pas fait l'objet d'études préalables. Le tableau 1 ( annexe S1 ) rassemble les rares données anthracologiques des contextes paléolithiques supérieurs exclusifs trouvés dans les parties profondes des grottes, séparées de l'extérieur des sites d'habitat dans leurs entrées, ainsi que des informations sur la chronologie de la visite avec laquelle ils sont associés . Ces données ont été résumées dans la figure 2. Pour la période pré-magdalénienne, il y avait une sélection préférentielle de bois de Pinus tp. sylvestris (compatible avec les bois de pin sylvestre, de pin noir et de pin des montagnes) et Juniperussp. (genévrier), en plus d'autres taxons égaux ou inférieurs à 2%. Par exemple, dans la cheminée mentionnée précédemment de la grotte de Nerja, avec une chronologie solutréenne (22,5–22,2 ky Cal BP), l'usage exclusif de Pinus tp. sylvestris comme combustible ligneux a été identifié. Pour la période magdalénienne, l'utilisation de Juniperus sp . reste, réduisant considérablement Pinus tp. sylvestris , et apparaissant comme une sélection importante de Quercus à feuilles caduques , avec d'autres taxons égaux ou inférieurs à 4%. Cela reflète une sélection remarquable de combustible pour les activités d'éclairage souterrain, qui a déjà été soulignée par d'autres chercheurs. Cette idée est renforcée si l'on analyse chaque site en particulier ; en effet, la plupart des sites internes disposant de données anthracologiques ne comptent qu'une ou deux espèces différentes de bois ( Annexe S1 ).

(...) Enfin, il existe quelques données sur les combustibles utilisés pour les lampes à graisse portatives (issues principalement d'analyses anthracologiques et chimiques). Concernant le bois utilisé pour les mèches, le genévrier a été identifié dans la lampe la plus connue de la grotte de Lascaux (Dordogne, France), bien que la possibilité qu'il s'agisse de Taxus baccata (if) ne peut être exclue [ 24 ]. Des échantillons carbonés de plaquettes calcaires à Lascaux ont également été identifiés: neuf ont été décrits comme une masse amorphe autre que le bois, deux comme le charbon de bois à partir d'un bois indéterminé, l'un comme graminées (herbe) brindille, sept comme le charbon de bois de conifère, quatre comme le charbon de bois de genévrier, et un comme os.

D'autres substances ont été détectées par observation microscopique des lampes de la grotte de Lascaux, comme de la cendre de charbon de bois et une possible substance amorphe liée à la résine (peut-être issue de la combustion du bois d'un conifère résineux). Cette dernière détermination a été faite à partir des résidus de la fameuse « lampe » en grès rose de la grotte [ 42 ]. La présence de restes osseux carbonisés a également été proposée pour les lampes « fixes » de la grotte d'Ardales (Andalousie, Espagne), sans exclure d'autres sources possibles de restes de phosphates, comme la roche elle-même ou les excréments de chauve-souris [ 43 ].

Plusieurs études par chromatographie en phase gazeuse ont été menées sur les résidus de combustion de combustible gras sur des lampes paléolithiques ( Fig 3 ). Les rapports moyens 16C/18C obtenus pour les échantillons archéologiques peuvent être comparés le plus étroitement avec les graisses animales de bovidés ou de cerfs si l'on exclut les autres espèces animales rarement trouvées dans les gisements paléolithiques.

Fig 3. Données d'analyse GS.

Lampe paléolithique (à gauche) et un indice de référence des graisses végétales et animales (à droite) (modifié de la réf. 11 : 40). Les graisses des animaux normalement consommés au Paléolithique supérieur sont signalées par un astérisque.

Au début du XXe siècle, les premières références aux lampes en pierre étaient toutes liées à l'utilisation de graisses animales comme combustible, suite aux résultats de l'analyse chimique pionnière réalisée pour la lampe La Mouthe [ 44 ]. Dans la seconde moitié du XXe siècle, des travaux plus approfondis sur l'éclairage paléolithique dans le cadre de la consolidation scientifique de l'archéologie expérimentale ont obtenu les premières données quantitatives sur les lampes. B. et G. Delluc ont désigné un coefficient de réflexion, à 1 mètre du mur, de 40 à 50 % de la lumière reçue et une température de couleur inférieure à 3 000 K pour la lumière émise par leur lampe expérimentale. M. H. Newcomer [45] ont indiqué que 80 grammes de graisse d'agneau fournissaient de la lumière pendant 5 heures avec une seule mèche. Cependant, les données les plus complètes à ce sujet ont été publiées par la SA de Beaune, qui a compilé une bibliographie exhaustive assortie d'un protocole expérimental méthodique basé sur les données archéologiques et les informations ethnographiques des Inuits. Cette recherche indique que la luminance émise par une lampe paléolithique, mesurée à 1 m de la flamme, est de 0,12 à 0,15 lux.

L'expérimentation menée par A. Rigaud pour déterminer comment étaient produits les résidus noirs sur les lampes de La Garenne (Indre, France) a fourni une information alternative au mécanisme habituel suivi pour l'éclairage des lampes paléolithiques. Des traces similaires sont apparues lorsque du charbon de bois et de l'os spongieux brûlé ont été utilisés comme mèches. Ces matériaux ont fourni un allumage rapide et de grandes flammes. D'autre part, E. Pérez et D. Muñoz  ont comparé le potentiel de différents types de combustibles naturels en termes de durée, d'éclairement et de température de flamme. La moelle et la cire d'abeille étaient les combustibles les plus équilibrés concernant ces paramètres. À son tour, la résine a fourni un grand éclairage et un grand potentiel calorique, bien que les gaz qui stimulaient ces caractéristiques se soient rapidement volatilisés. D. Ruiz-González et al. [ 47 ] ont publié une expérimentation sur le potentiel d'éclairage particulier de la moelle osseuse. Il a fourni une longue durabilité et une flamme stable, avec une absence de fumée. Pour finir, L. Pitchford a donné une conférence intéressante où elle a évalué l'intensité lumineuse de lampes paléolithiques à l'aide de différentes mèches poreuses et graisses animales.

Les travaux expérimentaux sur les cheminées au fond des grottes sont limités. C. Ferrier et l'équipe CarMoThap ont mené les recherches principales. Ces chercheurs ont détecté par analyse thermoluminique des parois chauffées et une approche expérimentale que les températures atteintes par les parois de la grotte Chauvet (Ardèche, France), adjacentes aux incendies, étaient très élevées (> 300–375 °C). En ce sens, ils proposent que la finalité de ces grands feux puisse être liée à des fonctions annexes à l'éclairage, telles que l'assainissement de la caverne, la protection humaine contre les animaux, la production de fumée sans besoin pratique direct si ce n'est par rapport à la scénographie du décor l'espace, ainsi que la modification volontaire de la coloration et de la consistance du mur concernant l'exécution de l'art paléolithique. Dans cette grotte, au moins 10 feux ont été faits par des sociétés paléolithiques, utilisant au total 170 kg de combustible. La dispersion des fumées permettrait de remplacer les feux compte tenu de la stratification thermique des gaz, et les foyers seraient disposés en tipi à proximité mais légèrement à l'écart du mur pour ce faire. Le rayonnement élevé de ces incendies serait le principal problème de l'occupation humaine lorsqu'ils seraient allumés.

(...) Il faut aussi garder à l'esprit que certaines caractéristiques de la vision humaine influencent la perception de la lumière et, par conséquent, l'appréciation des couleurs dans une grotte. Premièrement, les objets éclairés ou émettant de la lumière peuvent être perçus tant qu'ils se trouvent dans le champ visuel humain : 130° verticalement et 180° horizontalement. Deuxièmement, les cônes et les bâtonnets sont les cellules photoréceptrices de l'œil responsables de la capture et du traitement des différentes intensités de la lumière ambiante. Le premier est situé dans la fovéa de l'œil et est très sensible aux couleurs. La seconde est située à l'extérieur de la fovéa et est très sensible à la lumière et au mouvement mais pas sensible à la couleur. Dans les zones sombres, avec une intensité lumineuse comprise entre 0,01 et 0,003 cd/m 2, les bâtonnets sont principalement impliqués, permettant une vision scotopique. Les deux cellules photoréceptrices sont actives dans des conditions d'adaptation à des niveaux compris entre 10 et 0,003 cd/m2 (vision mésopique). Enfin, entre 3 et 10 cd/m 2 (vision photopique), les cônes sont à leur maximum d'efficacité, et une perception définie des couleurs est possible. Par conséquent, dans les zones de faible luminosité, la perception visuelle est moins liée à la couleur et plus liée au contraste entre les zones éclairées et non éclairées.

De plus, à mesure que la luminosité diminue, la rétine humaine perd d'abord sa sensibilité aux courtes longueurs d'onde (correspondant au vert, au bleu et au violet), puis aux grandes longueurs d'onde (correspondant au jaune, à l'orange et au rouge). Ainsi, le rouge est mieux vu dans des conditions de faible luminosité, étant donné que le seuil de couleur pour la vision humaine est de 3 lux. La perception des couleurs dépend aussi de la température de couleur de la lumière ; sous une lumière incandescente ou chaude (entre 1000 et 2000 K), comme la lumière d'un feu, une teinte jaune est émise et les couleurs ont tendance à apparaître plus vives.

La capacité visuelle dépend non seulement des paramètres physiques de l'éclairage mais aussi de la forme et de la transparence des différents éléments qui composent le système optique d'une personne, de l'alignement, de la convergence visuelle, de la sensibilité spectrale de la rétine et de l'âge de chaque individu. Par exemple, les personnes âgées ont une vision moins bonne, même si leurs yeux sont généralement plus sensibles à l'éblouissement.

Suit les détails des expérimentations sur les torches, cheminées et lampes, que vous pouvez lire dans l'étude complète (liens en bas). Voici juste les conclusions sur les lampes :

Les lampes à graisse animale produisaient un éclairage stable pendant plus d'une heure. Leur intensité lumineuse était limitée par rapport aux torches et aux cheminées, bien que suffisante pour certaines fonctions (par exemple, occupation prolongée du même endroit dans une grotte). Leur rayonnement n'est pas multidirectionnel. Ils émettent une sorte de halo semi-circulaire ; par conséquent, la lumière projetée vers le bas est nettement inférieure à celle projetée vers le haut et vers les deux côtés. Ceci est lié à la faible hauteur de flamme par rapport à la taille du culot : plus le culot est étroit et plus la flamme est haute, plus la lumière sera projetée sur le sol. Ce système d'éclairage ne produit pas de fumée qui pourrait troubler et contaminer les espaces clos. Cependant, lorsque la résine de pin brûlait (et seulement lorsque ce combustible brûlait), la fumée ajoutait plus de pollution et de noircissement ( Fig. 7A-7C ).

Fig 7. Photographie de l'expérience 6 avec des lampes en pierre.

Observez l'arc de lumière semi-circulaire. A. Expérience 6 avant d'être allumé. B. Expérience 6 après avoir fonctionné pendant 1'. C. Expérience 6 après avoir fonctionné pendant 43'.

La flamme est produite et maintenue grâce à l'absorption par capillarité de la graisse dans la lampe à travers la mèche. Contrairement à la résine, la graisse seule ne produit pas de flamme mais uniquement à travers la mèche. Ainsi, dans les lampes à combustible gras, la flamme (et donc la lumière) était fortement conditionnée par le nombre de mèches, leur hauteur, leur capacité d'absorption, et le degré de liquéfaction de la graisse. Pour cette raison, les lampes ont atteint leur efficacité maximale après plusieurs minutes de fonctionnement. Par exemple, cela a eu lieu dans l'expérience 6 après avoir été allumé pendant 20 minutes ( annexe S4 , expérience 6 ), lorsque la graisse était en grande partie fondue. De même, il fallait maintenir un contrôle constant sur la mèche pour éviter qu'elle ne s'enfonce dans le combustible gras, provoquant l'extinction de la flamme.

Aucun résidu de combustion n'a été produit par les lampes dans le contexte souterrain et ne se produirait qu'en cas de déversement volontaire ou involontaire de carburant. De même, les restes de combustion étaient rares dans la partie active de la lampe et limités à un film de graisse transparent, la carbonisation partielle des branches qui servaient de mèche, et quelques traces de fumée sur le bord de la pièce (causées par la combustion résine). Il n'y avait aucune trace de rubéfaction sur les lampes dans nos expériences, probablement parce que les températures les plus élevées dépassaient à peine 250°C (lorsque cet effet est produit par des températures plus élevées : réf. [ 74 ]).

L'expérience 7 ( annexe S4 , expérience 7 ) a présenté un éclairement, une intensité lumineuse, une luminance et un rayon d'action légèrement supérieurs à ceux de l'expérience 6 ( annexe S4 , expérience 6).). L'éclairement moyen était de 3,71 lux (mesures à 40 cm de la flamme). L'intensité lumineuse était de 0,59 cd, le rayon d'action moyen atteint par la lumière était de 1,57 mètre, la luminance moyenne était de 0,47 cd/m et la température maximale dans la combustion était de 176,33°C. Cela pourrait être lié à l'ajout de résine, qui produit momentanément un rayonnement plus important. La température était également légèrement plus élevée dans l'expérience 7, peut-être à cause de ce type de carburant. Dans la lampe à combustible mixte (graisse animale et résine de pin), la réactivation de l'éclairement était perceptible à la 40e minute. Cela s'est produit lorsqu'une boule de résine incluse dans le carburant gras a été atteinte. La flamme a augmenté momentanément, mais l'éclairage est revenu à son niveau précédent après que la résine ait été consommée. C'est à cause des hydrocarbures terpéniques dans la résine.

Les systèmes d'éclairage paléolithiques utilisés pour la fréquentation humaine dans les zones intérieures des grottes présentent des caractéristiques diverses. Ceci aurait dû conditionner leur choix et leur utilisation, en fonction de la durée et de l'activité à exercer en milieu souterrain, ainsi que du volume souterrain à transiter et du type de ventilation de l'endokarst.

Comme noté précédemment par d'autres chercheurs et comme vérifié dans nos expériences, l'impact d'une torche contre le mur n'a pas été utile pour rallumer sa flamme (après extinction). La meilleure méthode pour cela était de secouer l'outil en l'air d'un côté à l'autre. De même, la torche libère du charbon de bois lorsqu'il est consommé. Dans nos expériences, frapper le mur pour éliminer les déchets était inutile (encore une fois, plusieurs mouvements dans l'air ont suffi). En ce sens, les marques pariétales noires seraient liées à des marques spatiales intentionnelles ou à des impacts involontaires plutôt qu'à des actions liées à la fonctionnalité des torches.

Les lampes à graisse sont la source d'éclairage préférée pour une utilisation dans de petits espaces sur une longue période. Leur intensité lumineuse moyenne dans nos expériences, mesurée à 1 mètre, était similaire à celle d'une bougie, et leur diamètre d'action moyen était de 3,08 m. Cependant, des valeurs plus élevées sont parfois atteintes ( Annexe S4 , expérience 6 ), et si des mèches plus nombreuses ou plus grosses sont ajoutées, l'éclairage pourrait être plus intense (et la consommation de carburant plus rapide). Ce système ne permet pas un transit confortable dans la grotte car il éblouit le porteur de la lampe et n'éclaire pas bien le sol car il produit un halo lumineux semi-circulaire ( Fig 6). Sa durée est l'un de ses principaux avantages puisqu'elle dépasse largement l'heure de fonctionnement ; un autre est qu'il ne produit pas de fumée qui pourrait contaminer l'espace. Il fonctionne également régulièrement et ne nécessite pas de surveillance constante (contrairement aux torches). Il suffit de s'assurer que la mèche ne s'enfonce pas dans le combustible liquide une fois la graisse fondue. Soutenir la mèche sur le bord de la lampe résoudrait ce problème.

Notre expérimentation a observé que les résidus de combustion sur la lampe et dans le contexte souterrain sont pratiquement nuls. Par conséquent, l'utilisation occasionnelle d'une pierre comme lampe laissera des résidus de combustion pratiquement négligeables, ce qui constitue une grande difficulté pour la caractérisation des lampes paléolithiques, comme l'ont souligné précédemment d'autres auteurs. Seul un usage prolongé, ainsi qu'une lithologie particulière de la pierre, provoqueraient l'apparition de traces de combustion comme la rubéfaction. En ce sens, une méthodologie multi-analytique pour la bonne caractérisation de ces objets, à travers la détermination des résidus de combustion, notamment du charbon de bois et des traces de suie, a été récemment proposée.

Compte tenu des valeurs moyennes de l'intensité lumineuse obtenues dans notre expérimentation, les systèmes d'éclairage paléolithiques fourniraient une vision mésopique. Cela confirme que la perception visuelle humaine sous terre était moins liée à la couleur qu'au contraste entre les zones éclairées et non éclairées et aux jeux de lumière et d'ombres. Cependant, certaines couleurs pouvaient être perçues, car les cônes étaient actifs, quoique partiellement. Les couleurs à grande longueur d'onde (rouge, orange et jaune) seraient mieux perçues dans ces conditions. En effet, les couleurs chaudes seraient mises en valeur, du fait de la faible température de couleur émise par la lumière des incendies (≈1000–3000 K).

Les résultats montrent des implications intéressantes puisqu'on observe que les panneaux décorés seraient à peine perceptibles depuis les parties inférieures de la galerie, que l'on transporte des torches ou des lampes. La réflectance pourrait augmenter la portée de ces outils, mais l'art rupestre ne serait pas clairement observable s'il n'était illuminé du haut de la corniche. Cependant, les cheminées semblent stratégiquement disposées car elles illuminent tout l'espace décoré. Les entrées pour accéder à ce secteur décoré sont également illuminables à l'aide d'une torche. Il ne semble pas par hasard que les voies optimales estimées pour accéder à cet espace soient recouvertes de charbons épars (sûrement tombés des torches utilisées à l'époque magdalénienne).

Conclusions : Dans cet ouvrage, les principaux systèmes d'éclairage (torches, lampes à graisse et cheminées) utilisés au Paléolithique pour pénétrer dans les profondeurs des grottes ont été caractérisés qualitativement et quantitativement : leur durée, leur éclairement, leur intensité lumineuse, le rayon d'action de la lumière, et la température atteinte par le combustible ligneux ont été mesurées avec précision. De même, les résidus de combustion caractéristiques de chaque système d'éclairage ont été identifiés pour une meilleure identification du dossier archéologique. De plus, les données lumineuses ont été analysées grâce à la technologie SIG et représentées dans le modèle 3D de la grotte d'Atxurra, un espace souterrain fréquenté au Paléolithique.

Les ressources d'éclairage répliquées ont été basées sur une collection complète de données archéologiques disponibles sur ce sujet provenant de diverses grottes du sud-ouest de l'Europe. Chaque outil d'éclairage a des caractéristiques physiques différentes en termes d'intensité lumineuse, de rayon d'action de la lumière, de production de fumée et de direction du rayonnement. Ces paramètres auraient conditionné le choix d'un système ou d'un autre en fonction des caractéristiques de l'espace souterrain à parcourir, de son volume et de son niveau de ventilation, ainsi que de la durée et du type d'activité à exercer.

En particulier, nous soulignons la complémentarité des lampes animées à la graisse animale et des torches pour éclairer le milieu souterrain. Une ressource à mi-chemin entre les deux systèmes d'éclairage pourrait être une source lumineuse optimale pour l'activité souterraine paléolithique (combinant la durabilité et le caractère sans fumée des lampes et le système de rayonnement et la commodité de porter les torches). Nous soulignons également la complémentarité de la résine et de la graisse animale pour l'éclairage. Le premier offre une plus grande intensité ponctuelle lorsque cela est nécessaire, et le second offre une grande durabilité grâce à une consommation de carburant inférieure.

De plus, et pour le cas particulier des torches, il a été montré que la construction de l'ensemble à partir de plusieurs branches fines (suivant les données archéologiques), et non d'un seul mât central, est le meilleur moyen de construire cet outil pour maintenir une longue -flamme vivante et lui permettre de se rallumer par des mouvements aériens après ses premières extinctions.

En tout cas, nos expérimentations sur l'éclairage paléolithique indiquent une planification de l'utilisation humaine des grottes à cette période et l'importance des études d'éclairage pour démêler les activités menées par nos ancêtres dans les zones profondes des grottes.

Sources : https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0250497

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-06/p-li060921.php

Rappels : https://www.sciences-faits-histoires.com/blog/preuves-autre-histoire/des-constructions-en-cercle-de-presque-180-000-ans-en-france.html

https://www.sciences-faits-histoires.com/blog/archeologie/neandertal-et-ses-mysterieuses-structures-en-cercle.html

https://www.sciences-faits-histoires.com/blog/archeologie/un-feu-entretenu-ancien-de-1-million-d-annees-nouvelles-especes.html

https://www.sciences-faits-histoires.com/blog/preuves-autre-histoire/300-000-ans-durcissement-des-pierres-au-feu-controle.html

Yves Herbo, Traductions et Compilations de données, Sciences-Faits-Histoires, 21-06-2021