Un modèle mathématique pour protéger l’art préhistorique de la crise climatique
Les images de bisons et de cerfs et d'autres images plus schématiques capturées par les artistes du Paléolithique supérieur, les plus anciennes il y a 35 000 ans, dans la grotte d'Altamira (Cantabrie) subiront une détérioration dans les années à venir si des mesures de protection ne sont pas prises contre l'augmentation des températures extérieures. et l'augmentation conséquente de la concentration de CO2 à l'intérieur de la cavité, selon les prévisions des scientifiques travaillant à sa conservation.
Un modèle mathématique issu d'une étude réalisée par des chercheurs espagnols et français s'est révélé être un outil efficace pour la conservation de l'art rupestre pariétal face à la menace du réchauffement climatique, qui s'ajoute au risque déjà posé par la visite des sanctuaires. de la préhistoire.
Le travail de l'équipe interdisciplinaire composée de scientifiques du Musée national des sciences naturelles (MNCN), de l'Institut géologique et minier (IGME) – tous deux appartenant au Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) – et des universités d'Alicante et d'Almería et le Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO) de Toulouse vise à projeter des scénarios futurs d'une concentration plus élevée de dioxyde de carbone (CO2) dans la grotte d'Altamira, reflet de l'augmentation du même composé à l'extérieur et principale cause de la augmentation des températures sur Terre.
Pour Roberto Ontañón, directeur des Cuevas de Cantabria et du Musée de Préhistoire de Santander, « ce modèle fournit à ceux d'entre nous qui gèrent la conservation de l'art rupestre un outil qui va au-delà des capacités de nos équipements de mesure ; par exemple, pour déterminer combien de personnes peuvent entrer dans une grotte sans perturber son environnement. Actuellement, les visites à Altamira sont limitées à cinq personnes par semaine, mais il est très probable que dans un avenir proche, même ce quota sera supprimé, de la même manière que cela se produit dans d'autres joyaux de l'art paléolithique, comme la grotte de Lascaux dans le Dordogne.
Concernant la menace du réchauffement climatique sur les peintures et les richesses géologiques des grottes, Ontañón affirme que l'augmentation du CO2 rend également l'eau qui pénètre dans les cavités par filtration plus corrosive en raison d'une plus grande acidification.
Les premières mesures qui pourraient être prises pour protéger l'ocre et le noir des bisons et des cerfs d'Altamira devraient consister à « protéger l'extérieur et les abords de la grotte et à ne pas modifier le sol extérieur, car cela provoque la remontée de particules qui favorisent la dispersion de micro-organismes à l'intérieur de la grotte », selon Sergio Sánchez Moral, chercheur au Département de Géologie du MNCN. Ontañón, pour sa part, ajoute la nécessité de limiter l'ensoleillement et l'installation d'antichambres « pour approfondir les grottes ». Car une solution à moyen terme consiste à « isoler davantage les grottes », estime-t-il.
Température extérieure
Le réchauffement climatique constitue également un défi pour le processus naturel dans les cavités et galeries souterraines, où les concentrations de CO2 dépendent largement des conditions environnementales extérieures. Et le défi est encore plus grand lorsqu'il s'agit de grottes qui conservent dans leurs parois rocheuses les chefs-d'œuvre de l'art préhistorique, car les peintures sont les expressions de l'art rupestre les plus vulnérables aux risques de corrosion. Outre Altamira, des grottes abritant certaines des peintures pariétales les plus importantes du Paléolithique supérieur se cachent dans le sous-sol de la côte cantabrique, comme El Castillo, La Pasiega ou Las Monedas, à Puente Viesgo, ou El Pendo, à quelques kilomètres. de Santander.
« Entre 1996 et 2012, nous avons mesuré et compilé des données sur la température et l'humidité du sol à l'extérieur de la grotte et les avons comparées avec celles également obtenues sur la température et la concentration de CO2 dans les salles et galeries d'Altamira. Sur la base de ces données et grâce à des techniques avancées, les scientifiques du CESBIO ont conçu un modèle mathématique qui prédit la dynamique de la concentration de dioxyde de carbone à l'intérieur de la grotte », explique Sergio Sánchez Moral.
Le modèle intègre également une série de données obtenues à partir de séries chronologiques d'images satellites, qui ont permis de simuler les variations de la concentration de CO2 dans ce qu'on appelle la Chapelle Sixtine de l'art paléolithique dans différentes conditions climatiques et de comparer les résultats avec. données réelles.
Selon Sánchez Moral, l'étude aborde non seulement la relation entre le climat, le sol et la roche et leur impact sur les conditions environnementales d'une grotte qui abrite des peintures créées par des artistes il y a des milliers d'années, mais aussi l'impact causé par les activités humaines et les conséquences prévisibles. détérioration qui résultera du réchauffement climatique.
«Cet outil nous fournit des informations fondamentales sur l'interaction entre le climat extérieur et le sous-sol, qui est la clé pour maintenir la stabilité environnementale de la cavité et, par conséquent, pour conserver le précieux patrimoine culturel qu'elle contient», poursuit le chercheur. le Musée national des sciences naturelles, qui souligne le succès de la capacité à expliquer un processus naturel à travers un modèle mathématique abstrait.
Les chercheurs espagnols ont pris les données de température et de concentration de CO2 au cours des années au cours desquelles Altamira était visitée quotidiennement par jusqu'à un millier de personnes et les ont comparées avec le comportement de ces paramètres dans la grotte à l'état naturel obtenu les années suivantes. Il a ainsi été possible de reconstituer le passé et de mesurer l'impact de l'activité humaine dans la grotte, particulièrement intense au cours de la période 1950-1970.
Soledad Cuezva, géologue également du MNCN, qui a participé à l'étude, confirme que les résultats obtenus ne laissent aucun doute sur l'énorme impact de l'afflux élevé de visiteurs au cours de cette période du siècle dernier, où les températures extérieures étaient également plus basses. . « Cela a provoqué l'accumulation d'une grande quantité de CO2 à l'intérieur, favorisant les processus de condensation sur le toit et la corrosion ultérieure de la roche qui supporte les peintures, il était donc essentiel de prendre des mesures pour réduire l'impact que produisaient les visites de peintures », explique Cuezva.
Ce chercheur ajoute un autre danger à l'écosystème des grottes en raison de l'entrée et de la dispersion de micro-organismes qui attaquent non seulement les peintures, mais aussi « les minéralisations spectaculaires qu'abritent certaines d'entre elles », qui se reflètent parfois dans de belles veines colorées dans la roche, qui peut être admiré dans des grottes comme celle d'El Castillo. Et, selon ce scientifique, « ce modèle mathématique nous dit que non seulement il y aura des concentrations plus élevées de CO2, mais aussi une augmentation de l'oscillation des maximums et des minimums, ce qui provoquera une plus grande instabilité et pourra entraîner une intensification, non seulement de les processus de corrosion des roches, mais des précipitations minérales qui recouvrent les peintures.
L'étude a donc utilisé une technique de modélisation globale pour reconstruire le passé et ses résultats permettent d'établir des mesures pour continuer à conserver le patrimoine culturel d'Altamira et qui seront applicables à d'autres cavités souterraines, en anticipant les changements climatiques qui modifieront de manière prévisible leurs conditions environnementales. .
Équations dynamiques
La méthode de travail s'est basée sur le développement d'équations dynamiques contrôlant la variabilité temporelle et spatiale des flux d'échange de gaz, d'énergie et de matière entre le milieu extérieur et le milieu souterrain. Cette approche a permis aux scientifiques toulousains, dirigés par le mathématicien Sylvain Mangiarotti, de concevoir le modèle qui simule et analyse les interactions entre ces facteurs et prend en compte les influences internes et externes sur le microclimat de la grotte.
La formulation algébrique des modèles obtenus a confirmé que les principaux déterminants du microclimat de la grotte sont la température extérieure, l'humidité du sol et de la roche et l'activité humaine à l'intérieur.
Cuezva assure que les conditions environnementales de chaque grotte sont différentes et que le modèle obtenu est adéquat pour les prévisions d'Altamira, « mais la méthode suivie pour y parvenir est applicable à d'autres cavités souterraines, donc notre travail a un grand impact » sur l'effort international. pour faire face aux mêmes menaces dans d’autres sanctuaires préhistoriques.
Les chercheurs soulignent que les peintures rupestres sont, en général, la raison qui suscite l'intérêt de la société pour la conservation des écosystèmes des grottes, mais, au-delà de leur importance culturelle, les grottes sont des environnements dans lesquels survivent des espèces adaptées à certaines conditions environnementales très spécifiques et contenant des formations géologiques, des spéléothèmes. comme les stalactites et les stalagmites, qui nous permettent d'entrevoir le climat du passé. « Protéger à la fois la biologie et la géologie de ces espaces implique de développer des pratiques de gestion durable », conclut Cuezva.