האש שבערה
לפני מיליון שנים

כשאתם מטיילים ביער, או אולי במדבר, תראו לפעמים כתם שחור על הקרקע. בתוכו יש שרידים מפוחמים של ענפים ועלים, ולעתים מונחות סביבו אבנים, צידן הפונה פנימה שחור מפיח. אין ספק: מישהו הדליק כאן מדורה.

אם תעברו באותו מקום לאחר חודש, סביר שגשם, רוח, ורגליים של חיות ושל מטיילים יטשטשו את הסימנים. אחרי שנה, יהיה קשה מאוד לאתר את מקום המדורה. ולאחר מיליון שנים? כאן כבר נדרשת עבודת בילוש רצינית מאוד. במחקר חדש, חוקרים ממכון ויצמן, מהאוניברסיטה העברית ומאוניברסיטת טורונטו בקנדה השתמשו בשיטות חדשניות ובאלגוריתמים של למידת מכונה כדי לזהות סימני אש עתיקה במחצבת עברון שבגליל המערבי.

המתנה של פרומיתיאוס

השימוש באש שינה את חייהם של אבותינו הקדומים. בעזרת אש הם יכלו לבשל ולעבד את המזון לפני אכילתו, וכך להשיג קלוריות רבות יותר מאותה פיסת בשר או חופן דגנים. זה איפשר להם לנצל טוב יותר את המשאבים בסביבתם, ואף לחיות באזורים בהם המשאבים מועטים יחסית. יש חוקרים שסבורים שהבישול, והקלוריות הנוספות שהוא מביא איתו, הם הסוד לגדילה המשמעותית של המוח שלנו במהלך האבולוציה. הבישול והצלייה אף הורגים חלק גדול מהחיידקים גורמי המחלות שנמצאים במזון, וכך תורמים לחיים בריאים יותר.

לא מצאו סימנים לשימוש באש. חפירות ארכיאולוגיות במחצבת עברון ב-1977-1976 | מקור: ארכיון מחצבת עברון

האש נתנה לנו גם יתרונות נוספים, מעבר לתזונה. היא חיממה את האנשים הקדומים וסללה את הדרך ליציאה מאפריקה המשוונית אל עבר אזורים קרים יותר. ולאחר שקיעת השמש, היא האירה את המחנות שלהם: אנחנו יכולים רק לשער אילו שינויים עברה התרבות הפרה-היסטורית כשאנשים החלו לשבת בערב ליד המדורה, לספר סיפורים, להעלות זכרונות ולתכנן תכניות לעתיד.

איננו יודעים מתי החלו בני אדם להשתמש באש, ומתי למדו לשלוט בה ולהדליק אותה על פי דרישה. אך אנחנו יודעים שהראשונים שעשו זאת לא היו בני המין שלנו, הומו ספיינס, אלא מין מוקדם יותר – אולי הומו ארקטוס, שהופיע באפריקה לפני כ-1.9 מיליון שנים. ארקטוס היה ככל הנראה המין הראשון בשושלת האדם שעזב את אפריקה, ומאובנים שלו נמצאו באירופה ובאסיה, כולל כאן בישראל.

האתרים המוקדמים ביותר בהם נמצאו ראיות לאש הם כולם בטווח הזמנים בהם חי הומו ארקטוס, בין כמה מאות אלפי שנים לכמיליון שנה לפני זמננו. אלא שיש רק בודדים מהם: שני אתרים בדרום אפריקה, אחד או שניים בקניה, אחד בספרד ואחד בישראל. האתר הישראלי נמצא באזור גשר בנות יעקב שבעמק החולה, כמה עשרות קילומטרים מהמחצבה בעברון בה התגלו הממצאים שנבחנו במחקר החדש, ומתוארך לכ-780 אלף שנים לפני זמננו.

הסיבה שהאתרים הללו מעטים כל כך, היא שהשיטות הרגילות לזיהוי אבנים וחומרים אחרים שנשרפו באש אינן יעילות במיוחד, או לפחות לא כשעברו מאז מאות אלפי שנים ויותר. לעתים האש משאירה סימנים ברורים, למשל משנה את הצבע של האבנים או יוצרת שברים זעירים – אך זה לא תמיד המצב. במחקר החדש, החוקרים מציגים שיטה להתגבר בדיוק על הבעיה הזו, ולמצוא אתרים נוספים בהם היה שימוש באש, גם אם העובדה הזו לא ניכרת מיד לעין.

לכל אבן יש "טביעת אצבע" שיכולה לגלות אם היא חוממה באש. כלי אבן שנמצא במחצבת עברון | צילום: פיליפה נטליו וזאנה סטפקה

למידת מכונה לומדת כלי אבן

את המחקר הובילו ד"ר פיליפה נטליו (Natalio) ותלמידת המחקר שלו, זאנה סטפקה (Stepka), ממרכז קימל למדעי הארכיאולוגיה במכון ויצמן למדע. אליהם הצטרפו ד"ר עידו עזורי מהיחידה לביואינפורמטיקה במחלקה לתשתיות מחקר מדעי החיים במכון ויצמן, ד"ר ליאורה קולסקה הורביץ, חוקרת באוספי הטבע הלאומיים באוניברסיטה העברית, ופרופ' מיכאל חזן מאוניברסיטת טורונטו, קנדה.

החוקרים בחנו 26 כלי אבן שנמצאו במחצבת עברון הסמוכה לנהריה, שנחפרה כבר בשנות ה-70 בהובלתו של פרופ' אברהם רונן. האתר מתוארך לכ-800 אלף עד מיליון שנים לפני זמננו, וגם הוא בטווח השנים בהם חי הומו ארקטוס בארץ ישראל. כלי האבן נבדקו בשיטה שנקראת ספקטרוסקופיית רמאן (Raman spectroscopy). בשיטה זו החוקרים מקרינים את האבן בלייזר ומודדים את הפיזור של הפוטונים, חלקיקי האור, המוחזרים ממנה. לכל אבן יש "טביעת אצבע" ספקטרוסקופית, וזו משתנה אם האבן נחשפה לטמפרטורה גבוהה. כך אפשר לדעת אם אבן מסוימת חוממה באש, גם לאחר מאות אלפי שנים.

כדי למצוא את הקשר בין הטמפרטורה לאותן טביעות אצבע, החוקרים הקימו עוד קודם לכן מאגר נתונים: הם אספו אבנים מכל חלקי הארץ וחיממו אותן בתנור לטמפרטורות שונות, עד 800 מעלות צלזיוס. לאחר מכן ביצעו ספקטרוסקופיה על כל האבנים הללו, כדי לגלות את המאפיינים המעידים על חימום לטמפרטורה מסויימת.

התברר שמציאת הקשר בין הטמפרטורה לטביעת האצבע הספקטרוסקופית אינה קלה כלל. "קשה מאוד לעשות את המיפוי הזה בשיטות של סטטיסטיקה סטנדרטית", אמר עזורי בראיון לאתר מכון דוידסון. עזורי השתמש בשיטה של למידת מכונה המכונה "למידה עמוקה" (Deep learning), כדי לבנות את המודל שמתאר את הקשר בין השניים. המודל הראשון שבנה שימש גם במחקר קודם, שבו בחנו החוקרים כלי אבן בני כ-300 אלף שנים שנמצאו במערת קסם, סמוך לראש העין. "במחקר הזה הוספנו מודל ממשפחה שונה, שנקראת רשתות קונבולוציה", סיפר עזורי.

חלק מהכלים חוממו וחלק לא, דבר המצביע על שימוש באש ולא על שריפה טבעית. כלי אבן שנמצאו במחצבת עברון | צילום: פיליפה נטליו וזאנה סטפקה

מדורה או שריפה?

הממצאים הראו שרבים מכלי האבן אכן חוממו לטמפרטורות גבוהות, בין 200 ל-600 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה הממוצעת במדורה היא כ-400 מעלות, כך שהטווח מתאים בהחלט לתרחיש בו הכלים חוממו במדורה שהקימו האנשים הקדומים. מצד שני, שריפה טבעית שכילתה את החורש בו נמצאו הכלים הייתה עשויה להוביל לתוצאות דומות. איך אפשר להבדיל בין שני התרחישים הללו?

"אנחנו לא שוללים במאה אחוז אפשרות של שריפה", מבהיר עזורי, "אבל מהראיות שיש לנו שימוש באש בידי אדם קדמון סביר יותר. לא נמצאו סימנים לאש באדמה שנמצאה יחד עם הכלים, ואם הייתה שריפה היינו מצפים לראות סימנים גם באדמה. כמו כן, חלק מהכלים לא חוממו, ואם היה מדובר בשריפה היינו מצפים לראות תוצאות של טמפרטורה גבוהה בכל האבנים". גם עצמות בעלי חיים מאותו אתר הראו תבנית דומה: חלק מהן חוממו באש וחלק לא, דבר המצביע על כך שכנראה לא הייתה שריפה טבעית באזור.

החוקרים מקווים שבעזרת השיטה הזו הם יוכלו למצוא עוד אתרים שבהם נעשה שימוש באש, גם אם מחקרים שהסתמכו על שיטות קודמות לא מצאו סימנים לכך. תגליות כאלו יוכלו לעזור לנו לקבוע מי היו הראשונים שלמדו לשלוט במקור האנרגיה החשוב הזה, ומתי ואיפה הם חיו. תחילת השימוש באש הייתה צעד משמעותי ביותר באבולוציה של האדם: ככל שנדע יותר על המדורות שהדליקו האנשים הקדומים, נוכל להבין טוב יותר את התהליכים הביולוגיים והתרבותיים שהובילו בסופו של דבר אלינו.