Eva se aventura a lo profundo de la tierra para escanear aun un ancestro humano recientemente descubierto

El hallazgo más grande de fósiles de Homo Naledi, un ancestro humano previamente conocido por los científicos, ha sido escaneado con el escáner 3D Eva de Artec.

Esta historia comenzó con un viaje de excavación recreacional al sistema de cuevas Rising Star al noroeste de Johannesburgo en octubre de 2013. Dos exploradores, Ringo Hunter y Steven Tuckerm decidieron aventurarse a una sección desconocida de la cueva. Una vez dentro de lo que hoy es conocido como el Chute, Hunter y Tucker descendieron 12 metros a una sección inexplorada de la cueva, la cual fue luego nombrada Cámara Dinaledi, siendo Dinaledi la palabra en sesotho para estrellas, así que ésta es la Cámara de las Estrellas. Aquí los dos descubrieron un tesoro de huesos fosilizados, los cuales fotografiaron y luego mostraron al Profesor Lee Berger en la Universidad de Witwatersrand (Wits University).

La Cámara Dinaledi contiene 15 fósiles de esqueletos de especies extintas de homínidos (ancestro humano).

El instinto de Berger le decía que ellos habían descubierto algo que cambiaría para siempre el entendimiento de “de dónde venimos”, y de hecho estaba en lo cierto – la Cámara Dinaledi contiene 15 fósiles de esqueletos de especies extintas de homínidos (ancestro humano), nombrados provisionalmente como Homo Naledi. El descubrimiento suministró evidencia de su comportamiento complejo y ritualístico, como por ejemplo el disponer de los cadáveres en una cámara separada, lo cual se consideró por mucho tiempo como característica netamente humana.

Tan pronto Berger vio las primeras fotografías del hallazgo, decidió iniciar una expedición al lugar y hacer un anuncio en las redes sociales:

Berger decidió iniciar una expedición al lugar y hacer un anuncio en las redes sociales.

“Apreciados colegas: Necesito ayuda de la comunidad y de ustedes para hacer llegar esto al mayor número posible de grupos de profesiones relacionadas. Necesitamos, probablemente, tres o cuatro personas con excelentes habilidades arqueológicas/paleontológicas y de excavación, para un proyecto de corto plazo que podrá inicial a partir del 1 de noviembre de 2013 y durará al menos ese mes, si toda la logística está en orden. El tema es el siguiente: la persona deberá ser delgada y preferiblemente pequeña. No debe ser claustrofóbica, debe estar en forma, tener experiencia en la exploración de cuevas, y saber escalar es un plus. Deben estar dispuestas a trabajar en un ambiente apretado, tener una buena actitud y trabajar en equipo. Dada la naturaleza altamente especializada, y tal vez la rara naturaleza de la persona necesitada, estaría dispuesto a considerar a un estudiante de Ph.D con experiencia o a un estudiante de Maestría muy buen entrenado, aunque entre más experiencia, mejor (bienvenidos los Ph.Ds y los científicos senior). Tampoco hay límite de edad. No creo que tengamos mucho dinero para pagar, pero correremos con el gasto de los vuelos y hospedaje (aunque la mayoría será en el campo, comida y obviamente habrá más colaboración más adelante). Cualquier persona interesada, favor contactarme directamente. Mi fecha límite es un poco apretada, así que sería bueno que se hiciera pasar la voz entre los grupos profesionales. Muchas gracias, Lee.”

Los científicos y los exploradores debían pasar por huecos pequeños, escalar el Dragon Back (una escalada de 15 minutos dentro de la cueva) y luego pasar por el Chute de 12 metros en donde encontrarían una brecha de 18 cm.

Una expedición inicial de tres semanas se llevó a lugar en noviembre de 2003 para recuperar los restos homínidos del fondo de la cueva Rising Star. El acceso a los fósiles no fue fácil, ya que los científicos y los exploradores debían pasar por huecos pequeños, escalar el Dragon Back (una escalada de 15 minutos dentro de la cueva) y luego pasar por el Chute de 12 metros en donde encontrarían una brecha de 18 cm.

La Cámara Dinaledi sólo es asequible por pocos individuos, ya que el área que lleva hacia la cueva es muy estrecha. Seis paleontólogos experimentados, arqueólogos y antropólogos fueron escogidos para adelantar las excavaciones. Luego de esta primera expedición, fue evidente que los restos del homínido encontrados en la cámara eran de hecho los restos de 15 individuos, y una segunda expedición de dos semanas se llevó a cabo en marzo de 2014 para recuperar el resto del material.

El uso de equipos de grabación tradicionales fue imposible y fue necesario una nueva aproximación para obtener los datos espaciales en alta resolución.

Debido a las limitaciones de Rising Cave y la Cámara Sinaledi, el uso de equipos de grabación tradicionales fue imposible y fue necesario una nueva aproximación para obtener los datos espaciales en alta resolución. Una de las personas que accedió al llamado de Berger fue Ashley Kruger, quien estaba estudiando sus estudios de Maestría en Instituto de Estudios Evolutivos en Wits University y estaba buscando un proyecto de PhD en Paleontología. Kruger se unió al proyecto en octubre de 2013, justo antes de que las primeras excavaciones tuvieran lugar en la cueva Rising Star.

La consignación de la posición de los fósiles fue realizada con el Eva de Artec.

“Junto con el Profesor Berger hemos decidido que este descubrimiento es la oportunidad perfecta para usar la captura 3D durante las excavaciones, lo cual formaría parte de mi PhD”, dice Kruger. “Durante las excavaciones en el sitio paleontológico, es esencial consignar la posición de los elementos recuperados del lugar para ayudarle a los científicos a ponerlos juntos más adelante y entender el contexto del material fósil recuperado.”

La consignación de la posición de los fósiles, la cual usualmente se realiza con un sistema de malla o una estación total, fue realizada con el Eva de Artec. Kruger recibió los datos escaneados de los excavadores, obtuvo y fusionó los datos y luego compiló las diferentes capas de la excavación en 3D para tomar cada elemento recuperado y situarlo en un contexto espacial más amplio.

Durante el proceso de excavación. Las capas de base café muestran el límite del hueco de excavación, mientras que las capas azules y anaranjadas muestran los fósiles que son excavados en dos días separados en marzo de 2014. Los elementos articulados de la mano de un fósil y parte de un miembro inferior pueden ser vistos claramente. La imagen apareció por primera vez en el artículo titulado “Una nueva estrella naciente: Biología y comportmiento mortuario del Homo Naledi”: RANDOLPH-QUINNEY, Patrick S.. A new star rising: Biology and mortuary behavior of Homo naledi. S. Afr. j. sci.[online]. 2015, vol.111, n.9-10, pp. 01-04. ISSN 1996-7489.

El Eva de Artec fue empleado para escanear el área de excavación, lo cual incluyó los fósiles in situ (todavía en los sedimentos). Hacer un barrido del área deseada con el escáner produjo una visualización de la misma en un portátil que había sido llevado. La capa con los fósiles (nunca más de 5 cm de espesor) fue removida y la superficie expuesta fue escaneada con Eva.

El área de excavación dentro de la Cámara Dinaledi del sistema Rising Star durante marzo de 2014. La imagen muestra un número de restos articulados y no articulados, los cuales fueron recuperados luego de que este escaneo fuera completado.

El documentar las excavaciones dentro de la Cámara Dinaledi tuvo dos propósitos: primero, el dato espacial acerca de la locación, orientación (en el eje y en la superficie) de cada hueso obtenido; y segundo, los datos grabados durante este proceso fueron transportados a la superficie luego de cada escaneo, para permitirle a los científicos que se encontraban en la superficie otorgar guías y directrices a los excavadores, respecto de las excavaciones y la recuperación.

Un acercamiento al área de excavación dentro de la Cámara Dinaledi, el cual muestra muchos restos de las capas de excavación. Un maxilar superior (centro) es claramente visible.

“Estaba impresionado de lo fácil y preciso que una tecnología de punta puede desempeñarse en condiciones muy por debajo de las ideales,” dice Kruger. “El equipo aprendió cómo usar los escáneres en menos de una hora. El emplear esta tecnología aceleró significativamente el proceso, reduciendo algunas tareas que hubieran tomado horas a tan sólo minutos. Con proyectos como este, los huesos han sido documentados de manera independiente y en relación con el sito de excavación. Normalmente esto implica el registro manual de las ubicaciones de los fósiles y la comparación con una malla establecida. La tecnología de Artec permitió automatizar este proceso en gran medida, a pesar de las condiciones extremas y limitantes.”

El equipo en tierra (fuera de la cueva) observa mientras los escaneos 3D se obtienen durante las excavaciones. Los escaneos 3D fueron empleados para documentar las excavaciones mientras los científicos procedían.

El post procesamiento fue efectuado con Artec Studio 9 (y más recientemente con Artec Studio 10 Professional). Cada “barrido” contiene un número de imágenes separadas las cuales fueron incorporadas a una única capa. Cada escaneo fue registrado para adquirir los puntos triangulados 3D. Una vez el registro fue completado, las capas individuales fueron alineadas manualmente por medio del uso de mínimo tres puntos de referencia. Estos puntos de referencia fueron combinados con marcadores fijos dentro de la Cámara Dinaledi y con atributos físicos del área de excavación, los cuales fueron capturados en cada escaneo para otorgar un registro óptimo.

Uno de los excavadores, K. Lindsay Hunter, monitorea un escaneo 3D mientras otro excavador escanea el área de excavación (Fotografía de Elen Feurriegel)

Una vez el alineamiento fue completado, el registro global permitió el los datos escaneados fueran fusionados correctamente. Esto produjo una malla 3D representativa del área escaneada. Dicha malla 3D fue superpuesta a un mapa de textura fotográfico, el cual fue capturado con el Eva de Artec al mismo tiempo en que se produjo el escaneo. Luego de compilar cada escaneo 3D, el escaneo de la superficie fue exportado y unido para crear una composición de la superficie hecha a partir de múltiples escaneos. Esto permitió que las áreas de excavación y la cámara pudieran ser visualizados en un ambiente 3D a lo largo del proceso mismo de excavación.

Dos excavadores escanean el área de excavación en la Cámara Dinaledi con el Eva de Artec, con anterioridad a la remoción de los fósiles.

Los fósiles documentados con el Eva fueron removidos del lugar y transportados a Wits University, en donde fueron descritos. Este es el más grande hallazgo de fósiles homínidos hecho hasta ahora en el continente africano, con 1.550 elementos numerados recuperados. El proyecto, que involucra alrededor de 40 científicos, he sido presentado en dos artículos científicos y en un documental especial de NOVA / National Geographic titulado “El amanecer de la humanidad”.