Ian Orland en la cueva Soreq, Israel, donde algunas formaciones de cuevas de calcita tienen 185.000 años. Crédito: Ian Orland

El año pasado, un equipo de científicos anunció que una mandíbula humana y herramientas prehistóricas encontradas en 2002 en la Cueva Misliya, en el extremo occidental de Israel, tenían entre 194.000 y 177.000. Tal hallazgo sugiere que los humanos modernos, que se originaron en África, comenzaron a emigrar de este continente al menos 40.000 años antes de lo que los científicos pensaban anteriormente.

Pero la historia de cómo y cuándo los humanos modernos se originaron y se extendieron por todo el mundo todavía está en forma de borrador. Esto se debe a que la ciencia no ha determinado cuántas veces los humanos modernos abandonaron África, o cuántas rutas pudieron haber tomado.

Un nuevo estudio publicado esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)  por geocientíficos y climatólogos estadounidenses e israelíes proporciona evidencias de que los monzones de verano de Asia y África pudieron haber llegado al Próximo Oriente durante períodos de tiempo que se remontan a hace por los menos 125.000 años, proporcionando corredores adecuados para la migración humana.

El momento probable de esta expansión de los monzones hacia el norte correspondió a cambios cíclicos en la órbita de la Tierra que habrían acercado el hemisferio norte al Sol y provocado un aumento de las precipitaciones de verano, lo cual, a su vez, pudo haber un aumentado la vegetación y favorecer la migración de animales y humanos.

"Podría ser un contexto importante para los expertos que estudian cómo, por qué y cuándo los primeros humanos modernos estaban migrando fuera de África", dice el autor principal Ian Orland (izquierda), un geocientífico de la Universidad de Wisconsin-Madison, y ahora en Estudios de Historia Natural y Geológica de Wisconsin. "El Mediterráneo oriental fue un cuello de botella crítico en esa ruta fuera de África, y, si nuestra sugerencia es correcta, hace 125.000 años y potencialmente en otros períodos, pudo haber habido lluvias más consistentes durante todo el año que habrían mejorado la capacidad de los humanos para migrar".

Mientras los humanos han realizado registros climáticos, los inviernos han sido húmedos y los veranos calurosos y secos en el Levante, una región que incluye a Israel, Siria, Líbano, Jordania y Palestina. Antes de los tiempos modernos esos veranos calurosos y secos habrían representado una barrera significativa para los individuos que intentaban moverse por aquellos paisajes.

Sin embargo, a los científicos les ha resultado difícil determinar qué tipos de patrones de precipitación podrían haber existido en el Levante prehistórico. Algunos estudios que han examinado una variedad de evidencias, entre las que se incluyen registros del polen, lechos de lagos antiguos y sedimentos del Mar Muerto, junto con algunos estudios de modelación climática, indican que los veranos en la región pudieron, en ocasiones, haber sido húmedos.

Foto: Estalactitas en la Cueva de Shorek

Para tratar de comprender mejor esta estacionalidad, Orland y sus colegas observaron formaciones de cavidades llamadas espeleotemas en la cueva de Shoreq, en Israel. Los espeleotemas, como las estalactitas y las estalagmitas, se forman cuando el agua gotea en una cueva y deposita un mineral llamado calcita. El agua contiene huellas dactilares químicas llamadas isótopos que mantienen un registro -como un archivo- del tiempo y de las condiciones ambiantales en las que han crecido los espeleotemas.

Entre estos isótopos hay diferentes formas de moléculas de oxígeno: una forma ligera llamada O¹⁶ y una forma pesada llamada O¹⁸. Hoy en día, el agua que contribuye al crecimiento de los espeleotemas durante gran parte del año tiene tanto oxígeno pesado como ligero, y el oxígeno ligero es proporcionado, predominantemente, por las tormentas de lluvia durante la estación húmeda de invierno.

Orland y sus colegas plantearon la hipótesis de que podrían ser capaces de discernir, a partir de los espeleotemas, si dos estaciones de lluvias habían contribuido a su crecimiento en el pasado, dado que podrían mostrar una firma similar de oxígeno ligero tanto en su crecimiento en invierno como en verano.

Imagen escaneada de una muestra de espeleotemas (sección transversal y vertical) analizada en el trabajo de investigación. Las muestras se cortaron en bloques de 1,5 cm de largo. Los cuadros rojos describen las áreas analizadas.

Para hacer esta comparación los científicos tuvieron que hacer mediciones de isótopos a través de bandas de crecimiento individuales, las cuales son más estrechas que un cabello humano. Mediante el uso de un instrumento de precisión del Departamento de Geociencia de la UW–Madison, llamado microprobeta iónica, el equipo midió las cantidades relativas de oxígeno ligero y pesado en los desarrollos estacionales a través de las bandas de crecimiento de dos espeleotemas de hace 125.000 años en la cueva de Shoreq.

Esta ha sido la primera vez que cambios estacionales pudieron ser directamente medidos en un espeleotema tan antiguo.

Al mismo tiempo que Orland estaba en busca de respuestas geológicas, su colega de la UW–Madison en el Instituto Nelson del Centro de Estudios Ambientales para la Investigación Climática, Feng He (izquierda), estaba usando independientemente modelos climáticos para examinar cómo la vegetación del planeta había cambiado a través de las fluctuaciones estacionales en los últimos 800.000 años. Colegas desde la escuela de posgrado, él y Orland se unieron para combinar sus respectivos enfoques después de apreciar que sus estudios eran complementarios.

Un estudio previo realizado en 2014 por el climatólogo y profesor emérito de la UW-Madison, John Kutzbach, mostraba que el Próximo Oriente pudo haber sido más cálido y húmedo de lo normal durante dos períodos de tiempo que corresponden aproximadamente a 125.000 años atrás y a hace 105.000 años. Por contra, en un punto intermedio, hace 115.000 años, las condiciones fueron más similares a las actuales.

Los períodos de tiempo más húmedos correspondieron a un pico de insolación durante el verano en el hemisferio norte, cuando la Tierra pasa más cerca del Sol debido a cambios sutiles en su órbita. El período de tiempo más seco correspondió a una de sus órbitas más lejanas del Sol. Las estaciones del monzón tienden a ser más fuertes durante la insolación máxima.

Esto le brindó a Feng He la oportunidad de estudiar las precipitaciones durante las altas y bajas  insolaciones en las temporadas de verano del Próximo Oriente y observar sus firmas isotópicas. El modelo climático empleado "alimentó la hipótesis del monzón de verano”, pues sugirió que "bajo estas condiciones, los monzones podrían haber llegado al Próximo Oriente y tendrían una firma baja de O¹⁸", dice He, coautor del estudio. "Es un período muy intrigante en términos climáticos y de evolución humana".

Su modelo mostró que la expansión hacia el norte de los monzones de verano de África y Asia fue posible durante este período de tiempo, y habrían traído precipitaciones significativas al Levante en los meses de verano, y por tanto duplicado casi la precipitación anual en la región, al tiempo que habrían dejado una firma isotópica del oxígeno similar a las lluvias de invierno.

Por su parte, el análisis isotópico de los espeleotemas llevado a cabo por Orland también sugería que los veranos habían sido más lluviosos durante la insolación máxima hace 125.000 y 105.000 años.

Por razones similares, el Próximo Oriente también pudo haber sido cálido y húmedo hace unos 176.000 años, es decir, cuando la mandíbula de la Cueva de Misliya llegó a la misma, dicen los investigadores. Y anteriormente a esta mandíbula, fósiles humanos más antiguos y modernos fuera de África fueron hallados en la cueva de Skhūl, en Israel, los cuales datan entre 120.000 y 80.000 años atrás.

En general, el estudio sugiere que durante un período de tiempo en que los humanos y sus antepasados exploraron más allá del continente africano, las condiciones climáticas pudieron haberles sido favorables para atravesar el Levante.

"La migración humana fuera de África ocurrió a impulsos, lo que definitivamente es consistente con nuestra idea de que, cada vez que la Tierra estaba más cerca del Sol, el monzón de verano era más fuerte y esa fue una ventana climática que se abrió y brindó oportunidades para la migración humana fuera del continente africano”, concluye Feng He.

Fuente: Universidad de Wisconsin-Madison | 25 de noviembre de 2019