Yucatan - grottes submergées préhistoriques

Grottes préhistoriques submergées de la péninsule du Yucatán, Mexique
Préhistoire, anthropologie et archéologie sous-marine
Épi-paléolithique/Mésolithique

Auparavant, on pensait que les premiers humains à atteindre le Yucatán étaient les Mayas pour deux principales raisons. D’une part, il n’existait pas de preuves archéologiques plus anciennes. Et d’autre part, les fossiles du Pléistocène ou les os humains des périodes précéramiques n’auraient pas pu être préservées à la surface de cette péninsule, pour des raisons environnementales.
Avec le développement de la plongée sous-marine, les explorations dans les grottes submergées près de Tulum à Quintana Roo ont permis de découvrir des ossements anthropologiques en associations avec des restes de faunes éteintes, des outils lithiques et des foyers datant de la transition du Pléistocène tardif au début de l’Holocène. Les dernières datations radiocarbone sur des charbons de bois, probablement utilisé pour l’éclairage, indiquent que des humains étaient présents de 13 000 à 7 177 BP. Cela réduit de manière

Temple du dieu du vent, Tulum

significative le manque d’informations dans l’histoire du peuplement de la région, entre cette première phase de peuplement humain et la période préclassique de peuplement maya.Ces découvertes suggèrent aussi que l’une de ces grottes était utilisée pour des rites funéraires par les premiers habitants de la péninsule du Yucatán. Mais surtout, elles confirment la colonisation mésoaméricaine au Pléistocène par Homo sapiens dont les ossements figurent parmi les plus anciens squelettes connus du continent américain, à ce jour.
Auparavant, les deux plus anciens squelettes connus d'Amérique du Nord étaient ceux d’un adulte et d’un enfant. Le premier, un adulte de sexe féminin (11,490 ± 70 BP) a été retrouvé à Arlington Springs, sur l’île Santa Rosa au sud de la Californie (USA). Le second site concernait des restes partiels d'un enfant (Anzick-1) de sexe masculin qui étaient en association avec un assemblage de plus de 100 artefacts lithiques et osseux (tous teintés d’ocre). Les résultats d’une récente étude suggèrent qu'il est contemporain de tiges de bois de wapiti (13 000–12 795 BP), associées à l'assemblage Clovis. Ainsi le site d’Anzick, dans le Montana (USA), contient la seule sépulture connue de la culture Clovis. Concernant l’Amérique du Sud, l'un des plus anciens squelettes était celui de Luzia (Lucy en langue portugaise) découvert sur le site Lapa vermelha IV à Lagoa Santa (Brésil). Conservée au Musée National du Brésil, le crâne de Luzia protégé par une double protection métallique, a heureusement été retrouvé parmi les décombres après l'incendie.La colonisation du continent américain devait être un processus extrêmement complexe qui reste encore à comprendre. Ces découvertes constituent donc une opportunité importante en Préhistoire concernant l’arrivée des premiers paléo-américains.

Contexte géologique de la région

Une région karstique
Le karst se développe car le calcaire est soluble dans l'eau chargée de CO2. En raison de la prédominance des lithologies carbonatées, du climat tropical, des fortes précipitations et des changements importants du niveau de la mer, notamment au Pléistocène, la péninsule du Yucatán a subi une karstification importante.
Au nord et à l'est de la péninsule, les principaux phénomènes karstiques de surface sont des dolines circulaires effondrées aux parois verticales ou en entonnoir, appelées cénotes (dzonot en langue maya yucatèque qui signifie "puits"). Principales sources d’eau douce dans cette région, les cénotes avaient une place centrale dans les croyances mayas où des rituels sacrificiels étaient pratiqués en l’honneur de la très ancienne divinité Chac, dieu de la pluie et de la foudre qui résidaient au sein de celles-ci. Les cénotes étaient également l’un des lieux de passage dans le monde inférieur Xibalba et les victimes sacrificielles étaient jetées à l’intérieur dans le but d’entrer en communication avec l’autre monde.

Sacred Cenote, Yucatán ©Paul Nicklen

Ces cénotes sont les entrées de l’un des plus vastes systèmes karstiques submergés composé de plus de 7 000 km de cavités, dont environ 1 500 km sont actuellement explorées. Le système Sac Hactun ("grottes blanches" en langue maya) possède la rivière souterraine la plus longue au monde (347 km).

Élévation de la mer
Les grottes et les cénotes submergés de Quintana Roo sont entièrement recouverts de stalactites et de stalagmites depuis les niveaux proches de la surface jusqu’à au moins 40 m. Par sa situation géologique, il est clair que le système de grottes s'est formé pendant les périodes ou le niveau de la mer était bas, c'est-à-dire pendant les périodes glaciaires du Pléistocène.

Pendant le maximum glaciaire tardif (LGM) du glacier du Wisconsin, de 25 000 à 18 000 BP, le niveau de la mer se situait à environ 120 m au-dessous du niveau actuel de la mer (bpsl) et de grandes parties de cet énorme réseau de grottes étaient sèches et accessibles. La présence des spéléothèmes et d’assemblages paléontologiques le confirme. Le système de grottes a été inondé lors de la montée du niveau de la mer vers la transition Pléistocène-Holocène (12 000–8 000 BP) avec la fonte des calottes glaciaires dans l’hémisphère Nord, préservant ainsi les preuves paléontologiques et archéologiques à l'intérieur des grottes.

Mécanisme de karstification
McColl et al. (2005) Geological Survey of Canada

Changements du niveau de la mer à la fin du Pléistocène qui a débuté il y a 2,5 Ma Modifié par González-González et al. (2008) et Blanchon & Shaw (1995)

Découvertes

Le progrès technologique de la plongée sous-marine a permis un accès relativement sûr à l’exploration dans le système aquatique de grottes et de cénotes de la péninsule du Yucatán. Archéologues et paléoanthropologues explorent des sites auparavant inaccessibles. Mais ce progrès a aussi entraîné un essor considérable des activités de plongée de loisirs où les cavités sont explorées par des plongeurs et des spéléologues sous-marins du monde entier. Cette nouvelle situation menace la préservation de ces sites qui sont maintenant accessibles à des non-initiés, et donc exposés au vandalisme et au vol (e.g. le squelette de Chan Hol).
Le rapport sur les ossements fossiles découverts lors des activités de plongée et sur le fait que la péninsule du Yucatán constitue le cœur de la civilisation maya a attiré l'attention de l'Institut national d'anthropologie et d'histoire (INAH). C’est l’Institut qui, au Mexique, réglemente l'ensemble des activités archéologiques, paléoanthropologiques et activités paléontologiques. En 2000, l’INAH a lancé un projet visant à explorer les cénotes du Yucatán et à recenser d’importants sites fossilifères et archéologiques dans le système de grottes : Atlas Arqueológico Subacuático para el Registro, Estudio y Protección de los Cenotes en la Península de Yucatán. Tous les vestiges fossiles, archéologiques et paléoanthropologiques sont conservés dans les collections de l'INAH à Mexico.

Collecte des ossements de Naïa ©chei.ucsd.edu

Paléoanthropologie
Avant les Mayas, le premier groupe culturel méso-américain que l’on pourrait classifier comme civilisation sont les Olmèques. Ce peuple a développé des colonies de peuplement dans les basses terres tropicales du centre-sud du Mexique, dans les États actuels de Tabasco et de Veracruz. Leur plus ancienne cité connue est San Lorenzo qui fut occupée vers 1 500 ans BCE. Ainsi la découverte de plusieurs squelettes humains dans ces grottes immergées dans cette région est non seulement inédite, mais certains d’entre eux rejoignent les plus anciens squelettes découverts sur le continent américain (~13 000 BP).
Parmi les individus découverts, au moins cinq d’entre eux sont pratiquement complets. Plus de 80% du squelette a été retrouvé comprenant même la préservation d'os minuscules et délicats tels que les os de l’oreille moyenne et les os sésamoïdes, voire des os en connections. Cet état des articulations indique aux anthropologues que l’individu s’est décomposé sur place et qu’il n’a pas été déplacé depuis sa décomposition. Ces corps, devenus squelettes in situ, semblent avoir été intentionnellement déposés à une époque où les grottes étaient encore sèches, c'est-à-dire avant la montée du niveau de la mer au début de l'Holocène. Cela confirme la sédentarité de la colonisation mésoaméricaine au Pléistocène et représente l'un des plus anciens vestiges ostéologiques humains en Amérique. Aussi, cela permet de donner un aperçu de la vie et de la mort des premiers colons de la péninsule du Yucatán. Preuves de l’importance de ces grottes submergées en tant qu’endroit potentiel d’importance rituelle pour ces personnes.

Chan Holl II
Système de grottes : Toh Ha
Profondeur : -8,5 mètres
Distance de l’entrée de la grotte : 1 240 m
Âge et sexe indéterminés
Datation : à minima 11 311 ± 370 BP

Photographie et position du squelette de Chan Hol II (avant le pillage).
Section de l’os coxal pour les analyses isotopes et U/Th. ©Stinnesbeck et al, 2017

En février 2012, des plongeurs souterrains avaient découvert des ossements humains et publiés des photos d'un crâne presque complet avec d'autres os entiers sur les médias sociaux. Attirés par ces photos, des chercheurs se sont rendus dans la grotte le mois suivant, mais les restes avaient disparu - à l'exception d'environ 10% d'os représentés par plus de 155 fragments, dont un os coxal englobé par une stalagmite qui poussait à partir du sol de la grotte. Il entourait l’os sur environ 95 mm de hauteur, ce qui a probablement empêché les pilleurs de s’en emparer.
Notez que les restes osseux se trouvaient à plus d’un kilomètre de l’entrée de la grotte, soit 40 minutes de trajet rien que pour se rendre sur le site ! Seul un plongeur spécialiste de ce type de plongée, bien équipé et connaissant très bien le terrain aurait pu tomber pile sur la zone archéologique.
Il est très compliqué d’établir son profil biologique car la collection ne se compose que d’os très fragmentaires et de quelques photographies du site original. Il est suggéré qu'il s'agissait d'un jeune adulte basé sur les ostéophytes des corps vertébraux, l'éruption de la troisième molaire dans le fragment de mandibule droite et une épiphyse complètement soudée. Selon les analyses par U/Th, cet individu aurait vécu il y a 11 311 ± 370 BP, voire vers 13 000 BP selon les isotopes stables du spéléothème.

Naïa, l’adolescente Système de grottes : Sac Actun Profondeur : -42 mètres Distance de l’entrée de la grotte : 600 m Âgé de 15 à 17 ans
	Découverte du crâne de Naïa. ©Daniel Riordan Araujo
Crâne de Naïa ©Francis Cordero Ramirez	Découvert au sein de Hoyo Negro ("fosse noire" en espagnol), l'analyse du squelette de Naïa (nom donné en référence aux naïades grecques) révèle des détails sur sa dure existence. Cette jeune fille avait probablement parcouru de longues distances à pied sans pour autant avoir beaucoup voyagé. Elle aurait subi un stress nutritionnel sévère et répété, peut-être à cause d'un manque de nourriture ou de problèmes de santé. Des irrégularités dans les dents renforcent l’idée qu’elle ne mangeait pas tout le temps à sa faim. Environ la moitié de ses os a été retrouvée, comprenant aussi un crâne intact, deux bras et une jambe - ce qui la classe parmi les plus complets des rares squelettes du Nouveau Monde âgés de plus de 12 000 ans. Sa mort est probablement due à une chute dans la fosse profonde où elle a été retrouvée. Des analyses de son ADNmt avaient été effectuées et les résultats ont indiqué que son haplogroupe est D1 (l’haplogroupe d’Anzick-1 est D4h3a). Ces données permettent d’ouvrir des perspectives sur les premières migrations paléo-américaines et leurs origines.

La Mujer de Las Palmas Système de grottes : Ox Bel Ha Profondeur : -24 mètres Distance de l’entrée de la grotte : 174 m Âgé de 44 à 50 ans

Position et représentation du squelette de "La Mujer de Las Palmas" ©Gonzáles et al, 2008 et 2014
Le squelette a été retrouvé en position anatomique, le corps recroquevillé sur le côté gauche. Cette position fait probablement suite à un dépôt intentionnel selon les chercheurs et le corps était certainement empaqueté avec des peaux ou des ficelles. À environ 1 km au sud, se trouvait Eve de Naharon, un second squelette d’une jeune femme âgé de 20 à 30 ans dont la mort remonterait à 11 771–11 404 BP.

Le Grand-père de Muknal Système de grottes : Ox Bel Ha Profondeur : -35 mètres Distance de l’entrée de la grotte : 210 m Datation : 10 298–9 732 BP
Les os de cet individu semblent avoir été intentionnellement placés dans une cavité sans issue de cette grotte. Ils n'ont pas été transportés par de l'eau, des plongeurs ou des animaux. La preuve que cette sépulture secondaire remonte jusqu’au début de l'Holocène, est attestée par des dépôts de suie sur le plafond datés d’environ 9 600 BP. La présence de ces éléments indiquent l’utilisation de feu (torche) permettant d’éclairer un chemin emprunté et accessible, menant jusqu’à ce profond lieu de dépôt. La datation est corroborée par la présence d’une mandibule de Muknalia minima, faune éteinte autour de la limite Pléistocène/Holocène.
Localisation et répartition des ossements du "Grand-père de Muknal" ©Stinnesbeck et al. 2018

Faunes
La découverte d’assemblages du Pléistocène tardif est également inédite concernant la faune préhistorique de la région. Peu de temps après l’arrivée des Paléo-américains, on constate une extinction massive de la mégafaune sur le continent nord-américain (13 300–12 900 BP). Ces extinctions étaient brusques et très sélectives parmi les mammifères suivants : le cheval (Equus sp.), le tatou géant (Glyptotherium sp.), le tapir (Tapirus sp.), le paresseux terrestre (Glossotherium), le mammouth (Mammuthus), etc. Des changements climatiques rapides et répétés associés à une activité cynégétique humaine (la chasse) ont peut-être provoquées l'instabilité des écosystèmes et l'effondrement de cette population d’animaux.

Tayassuidae du Pléistocène
La découverte d’une branche mandibulaire à moins de 13 mètres du Grand-père de Muknal ("sépulture" en langue maya) a permis d’établir un nouveau genre et une espèce de pécari. Le taxon date probablement du dernier Pléistocène et diffère de manière significative de tous les pécaris existants et de leurs ancêtres. Selon l’estimation de son âge par ses dents et par comparaison aux pécaris existants de nos jours, il avait presque atteint sa taille adulte et représentait la plus petite espèce de Tayassuidae du Pléistocène et du début de l’Holocène connus à ce jour. D’où son nom Muknalia minima, minima signifiant le plus petit en latin.
La branche mandibulaire a été retrouvée en position verticale, l'extrémité rostrale vers le haut et la partie articulaire collée dans une accumulation de charbon. Les positions des os humains et surtout la position verticale de la mandibule du pécari n’auraient pas été conservées sans une élévation progressive et lente du niveau de l'eau.

	Photographie et dessin au trait interprétatif ©Stinnesbeck et al, 2018

La mandibule ne présente pas de traces de carbonisation par combustion, son aspect est dû à la minéralisation par les hydroxydes de fer. Sa manipulation par l’homme avant le dépôt est suggérée par des marques de coupes et de rayures post-mortem, indiquant le décharnement à l'aide d'un outil tranchant, non retouché. Les chercheurs pensent qu’elle a été placée intentionnellement à l'intérieur de la grotte dans un contexte d'inhumation.

Vidéo (Sous-titre anglais, 2min51, 2018)

Rédaction
Jonathan Ozcelebi

Remerciements à Jerónimo Avilés Olguín, fondateur de l’Institut de Préhistoire d’Amérique et archéologue sous-marin, Mexique

Sources :

Hering F., Stinnesbeck W., Folmeister J. et al. (2018).
The Chan Hol cave near Tulum (Quintana Roo, Mexico): evidence for long-lasting human presence during the early to middle Holocene. Journal of Quaternary Science, 33(4), 444–454.

Lipovac N. & Gradečki N. (2018).
Mayan Cities of Yucatan: Settlement Patterns and Structure Types. Prostor. 26. 282-295. 10.31522/p.26.2(56).6.

Becerra-Valdivia L., Waters M. R., Stafford T. W. et al. (2018).
Reassessing the chronology of the archaeological site of Anzick. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(27), 7000–7003.

Chatters J., Rissolo D., Arroyo-Cabrales J. et al. (2017).
Hoyo Negro: Tapping the Paleoanthropological and Paleoecological Potential of a Deeply Submerged Underground Chamber on the Yucatan Peninsula, Mexico.

Stinnesbeck S. R., Frey E., Stinnesbeck W. et al. (2017).
A new fossil peccary from the Pleistocene-Holocene boundary of the eastern Yucatán Peninsula, Mexico. Journal of South American Earth Sciences, 77, 341–349.

Stinnesbeck W., Becker J., Hering F. et al. (2017).
The earliest settlers of Mesoamerica date back to the late Pleistocene. PLoS ONE 12(8): e0183345.

Stolen skeleton is one of the oldest in the Americas by Callaway E. in Nature, Volume 549 Issue 7670, 7 September 2017

Ancient bones show girl’s tough life by Wasson T. in Nature, Volume 544 Issue 7648, 6 April 2017

Rissolo D., Blank A. N., Petrovic V. et al. (2015).
Novel application of 3D documentation techniques at a submerged Late Pleistocene cave site in Quintana Roo, Mexico, 2015 Digital Heritage, Granada, 2015, pp. 181-182.

Jackson, D., Méndez, C., de Saint Pierre, M. et al. (2015).
Direct Dates and mtDNA of Late Pleistocene Human Skeletons from South America: A Comment on Chatters et al. (2014). PaleoAmerica, 1(3), 213–216.

González A. H., Terrazas A., Stinnesbeck W. et al. (2014).
The first human settlers on the Yucatan Peninsula: Evidence from drowned caves in the State of Quintana Roo (South Mexico). 323-337.

Chatters, J. C., Kennett, D. J., Asmerom, Y. et al. (2014).
Late Pleistocene Human Skeleton and mtDNA Link Paleoamericans and Modern Native Americans. Science, 344(6185), 750–754. doi:10.1126/science.1252619

Waters, M. R., Forman, S. L., Jennings, T. A. et al. (2011).
The Buttermilk Creek Complex and the Origins of Clovis at the Debra L. Friedkin Site, Texas. Science, 331(6024), 1599–1603. doi:10.1126/science.1201855

González González A., Sandoval C., Terrazas A. et al. (2008).
The arrival of humans on the Yucatan Peninsula: Evidence from submerged caves in the state of Quintana Roo, Mexico. Current Research in the Pleistocene. 25. 1-24.

Johnson J. R., Stafford Jr. T. W., Ajie H.O. et al. (2002).
Arlington Springs Revisited, in Proceedings of the Fifth California Islands Symposium. Santa Barbara Museum of Natural History. 541-545.


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