Des chercheurs de Sorbonne Université et du CNRS ont mis au point une technique non destructive utilisant la spectroscopie de fluorescence UV pour analyser la grotte Chauvet en France. Cette méthode révèle une fine couche de calcite agissant comme un vernis naturel qui a préservé ses peintures préhistoriques vieilles de 37 000 ans.
Une technique non destructive pour analyser la grotte Chauvet
Niché au cœur de la roche calcaire dans le sud-est de la France, le site de la grotte Chauvet abrite quelques-unes des plus anciennes œuvres d’art connues de l’humanité, créées il y a environ 37 000 ans. Isolé du monde extérieur à la suite d’anciens éboulements rocheux au Paléolithique supérieur, l’endroit a conservé des centaines de représentations d’animaux sauvages, parmi lesquelles des mammouths, des rhinocéros, des lions et des chevaux. La fragilité extrême des sols, jonchés d’empreintes de pas humaines et animales intactes, impose des restrictions strictes aux équipes scientifiques. Les visiteurs et les chercheurs doivent ainsi rester sur des passerelles surélevées, maintenant une distance de un à six mètres des parois.
Pour contourner cet obstacle sans altérer les parois fragiles, une équipe dirigée par le chercheur Dr. Philippe Walter a conçu un instrument de spectroscopie inédit. Le dispositif s’articule autour d’un faisceau ultraviolet de 365 nanomètres généré par une LED, fixé à l’extrémité d’un mât en fibre de carbone équipé d’un faisceau de fibres optiques de trois mètres. Cet appareil compact permet aux scientifiques d’analyser la surface des parois rocheuses à une distance d’environ 2,5 mètres, au cœur d’une atmosphère humide affichant une température de 13 degrés Celsius.
La fluorescence UV révèle le vernis de calcite sur les parois
Le principe de la méthode repose sur l’excitation par la lumière ultraviolette des minéraux présents sur les parois. Bien que le calcaire de la roche et les dépôts de calcite qui le recouvrent possèdent des compositions chimiques presque identiques, ils réagissent différemment sous l’effet des UV en raison des impuretés organiques piégées dans leur structure. Le charbon de bois, employé par les artistes préhistoriques pour tracer les contours de la faune, absorbe la lumière ultraviolette et ne émet aucune lueur. En revanche, les chercheurs ont constaté que la lumière émanant des traits noirs de la fresque des Chevaux provenait principalement d’une fine pellicule de calcite transparente invisible à l’œil nu.
Philippe Walter a indiqué : « Notre méthodologie s’apparente beaucoup à une enquête médico-légale : nous examinons chaque indice pour décoder les techniques des artistes préhistoriques et comprendre comment les peintures ont été conservées au fil du temps. »
Cette couche minérale s’est formée au fil des millénaires sous l’action d’eaux chargées en minéraux s’écoulant sur la surface calcaire. Les analyses ont démontré que cette calcite émet une fluorescence bleue sous un éclairage ultraviolet, attestant de la présence d’un vernis protecteur naturel qui a scellé et protégé les tracés. Dans l’Alcôve des Lions, où des infiltrations d’eau postérieures à l’occupation humaine ont provoqué des coulées de calcite, les scientifiques ont observé que certains traits au charbon semblaient délimiter les contours de ces flux minéraux, suggérant que les dessins eux-mêmes avaient influencé la cristallisation de la roche.
Des indices sur les techniques des artistes paléolithiques
Au-delà du vernis de calcite, l’inspection minutieuse des parois a mis en évidence une luminescence orange inattendue sous certaines marques de charbon et autour des taches laissées par les torches des créateurs. Des tests en laboratoire menés par l’équipe ont confirmé que seuls le calcaire chauffé et la calcite chauffée produisaient un signal orange similaire, excluant ainsi le goudron ou le charbon dégradé. Les auteurs en déduisent que des bâtons de charbon ardents ou incandescents ont été directement frottés contre la roche, modifiant thermiquement la composition sous-jacente du support lors de la réalisation des œuvres.
Ces découvertes illustrent l’équilibre délicat entre les interventions humaines et l’évolution géologique de la cavité. Les institutions à l’origine de ces travaux de recherche comprennent Sorbonne Université, le Centre national de la recherche scientifique et le ministère de la Culture en France. Forts de ces résultats publiés dans la revue ACS Omega, les scientifiques envisagent déjà d’élargir l’utilisation de leur technologie nomade.
Philippe Walter a ajouté : « Nous prévoyons que cette technique aura également des applications allant de la science médico-légale à la surveillance de biofilms à bord de la Station spatiale internationale — un projet déjà en cours. »