La datazione U-Th ed un suo nuovo protocollo che oggi ci porta a ripensare ai Neandertal

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“When you have symbols, then you have language”
(João Zilhão, intervista per il The New York Times, 22 febbraio 2018)

Due degli autori, Dirk Hoffmann a sinistra e Alistair Pike, destra, intenti a campionare il precipitato calcareo formatosi sopra una pittura nella grotta La Pasiega in Spagna (The New York Times, 22/02/2018)

Il metodo di datazione Uranio-Torio (U-Th) è ampliamente utilizzato per la datazione di deposizioni minerali secondarie calcaree, quali speleotemi e coralli. Il metodo, introdotto nel 1965 da Kaufman e Broecker, si basa sul decadimento dell’isotopo 238 (e di quello 234) dell’uranio dopo la sua entrata nella strutura cristallina del carbonato di calcio CaCO₃ in seguito alla precipitazione dei carbonati disciolti in acqua. Gli isotopi dell’uranio ²³⁸U e ²³⁴U, entrambi radioattivi, tendono naturalmente a decadere secondo uno schema semplificato:

Il ²³⁰Th è assente nel momento di inizio del processo (t=0), a causa del suo essere pressocché insolubile. Gli atomi di ²³⁰Th continueranno ad aumentare, in seguito al graduale decadimento di ²³⁸U e ²³⁴U, fino al raggiungimento dell’equilibrio di attività tra nuclide padre e nuclide figlio, stimato a 600 mila anni (considerando ²³⁸U il nuclide padre), equivalente a circa 8 volte il tempo di dimezzamento del ²³⁰Th (75.690 anni). Attraverso un’equazione, che tiene conto del ²³⁰Th formatosi sia da ²³⁸U che ²³⁴U di partenza, è possibile risalire all’età della formazione calcarea (Magill e Galy, 2005).

Che le pitture preistoriche nelle grotte siano spesso ricoperte di deposizioni calcaree non è certamente una nuova osservazione, ma mai i ricercatori coinvolti nel loro studio avrebbero potuto pensare di applicarvi il metodo di datazione U-Th, a causa della quantità importante di campione richiesta dall’analisi. Inoltre, i precipitati carbonatici sulle pitture ne consentono la delicata conservazione, e la loro rimozione comporterebbe l’instaurarsi di un nuovo equilibrio termoigrometrico, che difficilmente il film pittorico sopporterebbe (Hoffmann et al., 2016).

La scorsa settimana, Science Advances eScience, hanno pubblicato due articoli di uno stesso team di ricerca che sembrerebbero cambiare le carte in tavola circa il modo comune di immaginare i Neandertal (Hoffmann et al., 2018a; Hoffmann et al., 2018b). Entrambi gli articoli utilizzano la datazione U-Th, secondo un rivoluzionario protocollo che permette una minima invasività, richiedendo tra i 5 e i 10 mg di campione, grazie all’utilizzo di uno spettrometro di massa a plasma accoppiato induttivamente e con rilevatore a multi-collettore (Multicollector-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer, MC-ICPMS) (Hoffmann et al., 2007; Hoffmann et al., 2016). Nell'articolo pubblicato su Science, Hoffmann e colleghi applicano il nuovo protocollo di datazione U-Th su campioni di precipitati carbonatici, in una inequivocabile (unambiguous, Hoffmann et al., 2018b, p. 912) relazione stratigrafica con quelli che rivestono le pitture in grotte in Spagna scoperte nel corso dell’ultimo secolo, datandoli, per tre di queste, a 64000 anni fa, circa 20000 anni prima che Sapiens arrivasse in Europa. L'articolo su Science advances invece, suggerisce addirittura una data di molto antecedente, basandosi sull’applicazione dello stesso metodo U-Th su uno strato di colata calcarea successivo allo strato di rinvenimento di conchiglie ornamentali precedentemente datate, dallo stesso Zilhão nel 2010, al radiocarbonio, a 45000-50000 anni fa, nella Cueva de los Aviones. Il precipitato calcareo è risultato essere antico di 115 mila anni.

La notizia ha avuto un forte impatto sul pubblico scientifico. Fino ad ora, nessuno studio aveva provato che Neandertal possedesse un pensiero simbolico, tanto da essere considerata un’eventualità poco plausibile. La prova che Homo neanderthalensis fosse in grado di dipingere e di realizzare ornamenti, senza la possibilità di copiare dai loro cugini Sapiens, che sarebbero arrivati solo 70 mila anni più tardi, non è da poco perché, come suggeriscono gli autori, dove ci sono simboli, c’è linguaggio (come ha rilasciato lo stesso João Zilhão al The New York Times “When you have symbols, then you have language”). Non mancano già le critiche, a solo una settimana dall’uscita dei due articoli, che fanno soprattutto riferimento alla tecnica e al nuovo protocollo, ancora troppo poco utilizzata su questi materiali e alla possibilità di inclusione di torio esterno contaminante. Per il momento, noi ci accontentiamo di avervi accompagnato ancora nel mondo della datazione (già affrontato qui e qui), attraverso una sua elettrizzante applicazione…

Sil

Riferimenti bibliografici 

Kaufman, A. and Broecker, W. S., 1965. Comparison of ²³⁰Th and ¹⁴C ages of carbonate materials from Lakes Lahantan and Bonneville. Journal of Geophysical Research, 70: 4039-4054.

Hoffmann, D. L., Prytulak, J., Richards, D. A., Elliott, T., Coath, C. D., Smart, P. L., & Scholz, D., 2007. Procedures for accurate U and Th isotope measurements by high precision MC-ICPMS. International Journal of Mass Spectrometry, 264(2-3), 97-109.

Hoffmann, D.L., Pike, A.W., García-Diez, M., Pettitt, P.B. and Zilhão, J., 2016. Methods for U-series dating of CaCO3 crusts associated with Palaeolithic cave art and application to Iberian sites. Quaternary Geochronology, 36, pp.104-119.

Hoffmann, D. L., Angelucci, D. E., Villaverde, V., Zapata, J., J. Zilhão, 2018. Symbolic use of marine shells and mineral pigments by Iberian Neandertals 115,000 years ago. Science Advances, 22 FEB 2018 : EAAR5255.

Hoffmann, D. L., Standish, C. D., García-Diez, M., Pettitt, P. B., Milton, J. A., Zilhão, J., Alcolea-González, J. J., Cantalejo-Duarte, P., Collado, H., de Balbín, R., Lorblanchet, M., Ramos-Muñoz, J., Weniger, G.-Ch., Pike, A. W. G., 2018. U-Th dating of carbonate crusts reveals Neandertal origin of Iberian cave art. Science, 23 FEB 2018 : 912-915.

Magill, J. and Galy, J., 2005. Archaeology and Dating. Radioactivity Radionuclides Radiation, pp.105-115. Springer, Berlin, Heidelberg.

Zilhão, J., Angelucci, D. E., Badal-García, E., d’Errico, F., Daniel, F., Dayet, L. and Murcia-Mascarós, S., 2010. Symbolic use of marine shells and mineral pigments by Iberian Neandertals. Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(3), 1023-1028.