GPR détecte les «pistes fantômes» du Pléistocène

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n article de recherche récemment publié¹, TM Urban et coll. documenter l'utilisation du radar de pénétration du sol (GPR) pour détecter avec succès les empreintes de pas dans le White Sands National Monument, Nouveau-Mexique, États-Unis.

Cependant, ce ne sont pas des empreintes de pas ordinaires, mais ce que l'on appelle des «traces fantômes» de l'époque du Pléistocène. Ces empreintes de la période glaciaire ont été faites par des mammouths, des paresseux géants et des humains il y a plus de 11,000 XNUMX ans. Contrairement aux empreintes de pas fraîches sur une plage, qui apparaissent en relief négatif, ces empreintes ont été remplies de nouveaux sédiments au fil des ans, les faisant affleurer à la surface du sol ou, dans certains cas, juste sous une couche de sable. Cela signifie que les impressions ne sont souvent pas visibles, mais elles peuvent devenir temporairement visibles dans certaines conditions d'humidité, pour disparaître à nouveau lorsque ces conditions changent - d'où le terme familier utilisé pour elles, «traces fantômes». La bonne nouvelle est que ces empreintes, bien que non visibles à l'œil nu, peuvent être trouvées avec des méthodes géophysiques, y compris le GPR, permettant aux chercheurs de les localiser et de les étudier à tout moment. De plus, comme l'excavation des empreintes prend du temps et est destructrice, un grand nombre d'empreintes peuvent être rapidement documentées avec GPR tout en les laissant intactes.

Figure 1

La carte des tranches de profondeur de 2 à 4 ns montre des empreintes de mammouths, de paresseux géants et d'humains détectés avec un système NOGGIN® GPR utilisant une fréquence centrale de 250 MHz.

 

L'étude de l'équipe décrit leur tentative d'imagerie des empreintes à l'aide d'un système NOGGIN® 250 MHz SmartTow ™, qui a été un succès (Figure 1). Depuis ces premiers travaux, cependant, les chercheurs ont collecté plusieurs autres ensembles de données GPR en utilisant les systèmes NOGGIN® et pulseEKKO® GPR avec des antennes à fréquence centrale de 250, 500 et 1000 MHz (Figure 2), qui seront décrits dans de futurs articles de recherche.

Figure 2

Collecte de données GPR au parc national de White Sands avec un système NOGGIN® 250 SmartTow ™ (à gauche) et un système pulseEKKO® 500 SmartTow ™ (à droite). Un coussin en mousse a été utilisé pour protéger les empreintes de pas pendant le travail.

 

Il a été constaté que les empreintes de mammouths entraînent une compression substantielle des sédiments qui apparaît particulièrement bien dans les représentations 3D des données GPR (figure 3); pas étonnant car il s'agissait du plus gros animal terrestre à cette époque. Des tapis en mousse ont été utilisés pour couvrir la surface du sol afin de protéger les impressions délicates contre les dommages. Un espacement étroit entre les lignes de la grille était nécessaire pour détecter les empreintes humaines beaucoup plus petites. Le traitement des données GPR comprenait des procédures de routine telles que Dewow, gain, soustraction d'arrière-plan, migration et enveloppe, comme décrit dans l'article original¹.

Figure 3

Représentation 3D de l'empreinte de mammouth obtenue à l'aide d'un NOGGIN® 250. Les mammouths auraient été les plus gros animaux terrestres de la région, et leurs empreintes de pas conduisent à une compression importante des sédiments en dessous.

 

L'équipe, un groupe collaboratif interdisciplinaire comprenant des chercheurs de l'Université Cornell (États-Unis), de l'Université de Bournemouth (Royaume-Uni) et du US National Park Service, a également réussi à imager des empreintes de pas de mammouths avec un magnétomètre.², bien qu'ils soulignent certains des avantages du GPR dans leur nouvel article. En particulier, le magnétomètre est moins sensible que le GPR lorsqu'il s'agit d'empreintes plus petites, telles que celles des humains. Le GPR fournit également des informations de profondeur, ce qui est utile lors de l'évaluation des empreintes; en particulier dans les cas où deux ou plusieurs événements de suivi sont superposés, ou dans les cas où la compression des sédiments sous l'empreinte est utile à comprendre, comme avec les mammouths (figure 4).

Figure 4

Tranche de profondeur de l'empreinte du mammouth (au centre) et des empreintes de paresseux géant (en haut) détectée avec GPR. Données collectées avec un système NOGGIN® à fréquence centrale de 250 MHz.

 

Cette application inhabituelle du GPR a retenu l'attention du public, ses conclusions étant couvertes par plus de 120 organes d'information dans le monde. Les empreintes de la période glaciaire de White Sands avaient également été largement couvertes par la presse en 2018 lorsque la même équipe a publié une étude suggérant que les empreintes de pas montraient des humains du Pléistocène harcelant et traquant un paresseux géant.³.

Histoire avec l'aimable autorisation de Thomas M Urban de l'Université Cornell.

1. L'imagerie radar 3D déverrouille les archives comportementales et biomécaniques inexploitées des pistes fantômes du Pléistocène
2. Utilisation de la magnétométrie pour détecter et documenter les traces de mégafaune pléistocène multi-espèces au White Sands National Monument, New Mexico, USA
3. Les empreintes de pas préservent-elles la chasse terminale du Pléistocène? Interactions homme-paresseux en Amérique du Nord