Una recreación de tres tipos comunes de sistemas de iluminación paleolítica (antorchas, lámparas de grasa y hogueras), realizada por investigadores de la Universidad de Cantabria, muestra bajo qué tipo de luz “artificial” podrían haber vivido nuestros ancestros en sus cuevas. 

En el estudio, se utilizan evidencias arqueológicas de restos de iluminación encontrados en varias cuevas paleolíticas con arte rupestre en el suroeste de Europa para replicar experimentalmente los sistemas de iluminación artificial presuntamente utilizados por los humanos en estas cuevas. 

La conquista de los espacios oscuros

La iluminación artificial fue un recurso fundamental para los primeros humanos ya que les permitió conquistar de cierta forma la oscuridad, expandiendo nuestro comportamiento social y económico. Sin embargo, las peculiaridades físicas de los recursos de iluminación paleolítica son muy poco comprendidas, aunque este es un aspecto clave para el estudio de la actividad humana dentro de cuevas y otros contextos oscuros. 

La intensidad luminosa, el radio de acción, el tipo de radiación y la temperatura de color de la luz determinan la percepción del entorno y el uso humano en su interior (como la ejecución de arte, las actividades funerarias y la exploración de cuevas). La duración de la luz restringe el tiempo pasado dentro de la cueva y define si la visita será una estancia larga o una exploración corta. Además, la gestión óptima de algunos de los gases producidos (es decir, el humo de las herramientas de iluminación) es esencial para llevar a cabo una frecuentación subterránea prolongada.

Para llenar este vacío, la nueva investigación realizado por investigadores del Instituto Internacional de Investigaciones Prehistóricas de Cantabria (IIIPC), pretende arrojar luz para una mejor comprensión de los sistemas de iluminación utilizados en las cuevas por las sociedades paleolíticas a través de un estudio empírico y experimental en cuevas del suroeste de Europa “decoradas” con arte paleolítico. El estudio se centra en las partes profundas de las cuevas para rastrear los sistemas de iluminación del Paleolítico, con el objetivo de asegurar que en esas ubicaciones el fuego tuviera un propósito funcional relacionado con la iluminación, sin excluir otros tipos adicionales de actividades.

Sistemas de iluminación “artificial” paleolíticos

Los investigadores llevaron a cabo sus experimentos en las Cueva Insuntza en el País Vasco. El proceso de combustión está influenciado por las temperaturas ambientales y la humedad. Por esta razón, la experimentación se llevó a cabo dentro de una cueva natural después de inspeccionar a fondo el área para asegurarse de que no hubiera restos arqueológicos. Las actividades experimentales se llevaron a cabo en dos espacios distintos. La primera es una cámara ancha, de 12,6 por 6 m de tamaño y 7 m de largo, mientras que la segunda zona es una amplia área (9,4 por 9 m) y 4,5 m de altura, que también se puede considerar una «zona de estancia».

Su iluminación se basó tanto como fue posible en evidencia arqueológica encontrada en cuevas paleolíticas similares, e incluyó cinco antorchas replicadas (hechas variablemente de resinas de hiedra, enebro, roble, abedul y pino), dos lámparas de piedra que utilizaban grasa animal (médula ósea de vaca y ciervos) y una pequeña hoguera (madera de roble y enebro). Se evaluaron los tres tipos diferentes de fuentes de iluminación paleolíticas en ocho experimentos: cinco antorchas, dos lámparas de piedra con grasa animal y una pequeña hoguera. 

Durante los experimentos se evaluaron diferentes parámetros físicos asociados con la radiación luminosa emitida, que permitirán caracterizar cuantitativamente cada fuente de luz y, en base a estos, determinar su potencia y compararlos:

• Duración: el tiempo que la combustión emite flujo luminoso, es decir, el tiempo que la combustión tiene una llama. Para medir este parámetro, utilizamos un cronómetro básico que registraba las horas, minutos y segundos.
• Iluminancia: la cantidad total de luz recibida en una superficie o punto específico de un flujo luminoso (lúmenes) en relación con el ojo humano. Este parámetro se midió con un medidor de luz modelo PCE-L335. Las mediciones se realizaron a diferentes distancias (cada 10 cm) de la fuente de luz y con un ángulo de 90 ° entre el fuego y el instrumento.
• Intensidad luminosa: la cantidad de iluminancia emitida en una determinada dirección. Se calculó usando la iluminancia (lux) y el radio de acción de la luz.
• Radio de acción: distancia mínima entre la fuente de luz y la oscuridad total (0 lux). Para determinar este parámetro, se asumió que la intensidad de la luz es la misma en todas las direcciones, y se utilizaron un medidor de lux y una cinta métrica. La cinta métrica se colocó en el suelo, radialmente desde el centro de la luz, y la iluminancia se midió cada 10 cm desde la llama (siguiendo la cinta métrica hasta que la intensidad de la luz se registró a 0 lux).
• Luminancia: Este es un parámetro que conecta la intensidad de la luz con la superficie de la fuente. El concepto de «fuente» se entiende en un sentido amplio, que incluye tanto fuentes primarias (llama) como fuentes secundarias (iluminadas en la superficie). Este último devuelve un cierto grado de luz, dependiendo de su coeficiente de reflexión. La unidad de medida para la luminancia es la vela por metro cuadrado (cd/m2). Se ha  aplicado un coeficiente de reflexión estándar para la piedra caliza (40%).
• Temperatura: también se obtuvo información sobre la temperatura alcanzada por los recursos de iluminación durante su funcionamiento. Este parámetro se midió utilizando un termómetro infrarrojo modelo PCE-778. Esto podría utilizarse para determinar la temperatura de color de la luz emitida, ya que la temperatura de color.

Los resultados de la investigación, publicados recientemente en PLOS ONE, muestran cómo cada uno de los sistemas de iluminación podrían haber sido seleccionado y usado en  diferentes contextos. 

Antorchas

Las antorchas de madera funcionaban mejor para explorar cuevas o atravesar amplios espacios, ya que proyectaban luz en todas las direcciones (hasta casi 6 metros en los experimentos), eran fáciles de transportar y no deslumbraban al portador de la antorcha a pesar de tener una intensidad de luz cinco veces mayor que una lámpara de grasa. 

Esta luz de antorcha duró un promedio de unos 41 minutos en el estudio, con duraciones mínimas de 21 minutos y máximas de 61 minutos. Estas antorchas tienden a funcionar de una manera irregular y requieren de una estrecha supervisión de cómo se quemaban, aunque eran fáciles de volver a encender a través de la oxigenación, es decir, moviendo la atorcha rápidamente de lado a lado. La principal desventaja de las antorchas es la cantidad de humo que estas producen. 

Lámparas de Grasa 

En contraste con las antorchas, las lámparas de grasa funcionaron mejor para iluminar espacios pequeños durante un largo período: con una intensidad de luz similar a una vela, podían encender hasta tres metros (o más si se añadían mechas más grandes o múltiples). 

Las lámparas de grasa animal produjeron una iluminación estable durante más de una hora. Su intensidad luminosa era limitada en comparación con antorchas y hogueras, aunque suficiente para algunas funciones (por ejemplo, ocupación prolongada del mismo lugar en una cueva).

Su radiación no es multidireccional. Emiten una especie de halo semicircular; por lo tanto, la luz proyectada hacia abajo es significativamente menor que la proyectada hacia arriba y hacia ambos lados. Esto está relacionado con la pequeña altura de la llama en relación con el tamaño de la base de la lámpara: cuanto más estrecha sea la base y más alta sea la llama, más luz se proyectará sobre el suelo.

Este sistema de iluminación no produce humo que pueda nublar y contaminar espacios cerrados. Sin embargo, cuando la resina de pino se quemaba (y solo cuando este combustible se quemaba), el humo agregó más contaminación y ennegrecimiento.

Este sistema no permite un tránsito cómodo a través de la cueva, ya que deslumbra a la persona que lleva la lámpara y no ilumina bien el suelo, ya que produce un halo de luz semicircular

Hogueras

Finalmente, los investigadores simularon finalmente la iluminación generada por una hoguera, un sistema estático que permite permanecer en un área específica sin llevar una fuente de luz. Esto permite realizar actividades específicas en el área iluminada.

La hoguera experimental produjo una iluminación similar a la de las antorchas, ya que se utilizó  una cantidad similar de combustible leñoso en ambos tipos de experimentos. Esto iluminó un área con un diámetro promedio de 6,60 metros durante más de media hora.

La hoguera produjo humo blanco, que rápidamente contaminó el sitio. En este caso, la ubicación probablemente no era apropiada debido a las corrientes de aire en la cueva; las corrientes de aire en una cueva son esenciales para lograr una estancia prolongada bajo tierra.

Simulaciones y modelado 3D

Teniendo en cuenta los valores medios de la intensidad de la luz obtenidos en la experimentación, los sistemas de iluminación del Paleolítico proporcionarían una visión mesópica. Esto confirma que la percepción visual humana en el subsuelo estaría menos relacionada con el color y más con el contraste entre zonas iluminadas y no iluminadas y el juego de luces y sombras. 

Sin embargo, se podían percibir algunos colores. Los colores de longitud de onda larga (rojo, naranja y amarillo) se percibirían mejor en estas condiciones. De hecho, los colores cálidos se acentuarían, debido a la baja temperatura de color emitida por la luz de los  fuegos (≈1000-3000 K).

Todos los datos obtenidos realizados durante las pruebas fueron analizados a través de la tecnología SIG y representado dentro de un modelo 3D de la cueva Atxurra, un espacio subterráneo frecuentado durante el Paleolítico. Concretamente, se hace referencia al Sector J, también llamado “Canto de los Caballos”.

En este sector se encontró una plataforma natural elevada 2,5 m sobre el suelo del pasaje, con 84 unidades gráficas colocadas en dos paneles. Incluyen aproximadamente 50 grabados de animales (algunos de ellos también pintados en negro) de estilo magdaleniense superior, con bisontes, cabras, caballos y ciervas, muchos de ellos superpuestos. En esta cornisa también se identificaron cientos de carbones dispersos, herramientas líticas y cinco zonas de arcilla enrojecida con cenizas y carbones, pertenecientes a tres probables hogueras. 

Para el análisis espacial, se colocaron una antorcha y una lámpara en la parte inferior de la galería a una altura de 1,66 metros (la estatura media durante el final del Paleolítico Superior). Además, las hogueras fueron geolocalizadas según los datos obtenidos de uso de la cueva. A partir de ello, se realizó un análisis de Líneas de visión en un entorno cerrado  para analizar el espacio. Luego se estimó el radio de acción para el área que ocuparía cada sistema de iluminación, después de tener en cuenta las morfologías naturales de la cueva.

Los resultados de la simulación muestran algunas implicaciones interesantes, ya que se observa que los paneles decorados serían apenas perceptibles desde las partes bajas de la galería, independientemente de que se llevaran antorchas o lámparas. 

La reflectancia podría aumentar el alcance de estas herramientas, pero el arte rupestre no sería claramente observable si no se iluminara desde la parte superior de la cornisa. Sin embargo, las antorchas parecen estar estratégicamente dispuestas, ya que iluminan todo el espacio decorado. Las entradas para llegar a este sector decorado también son iluminables con una antorcha. No parece casualidad que las rutas óptimas estimadas para acceder a este espacio estén cubiertas de carbones dispersos (seguramente caídos de las antorchas utilizadas en el periodo magdaleniense).

Los resultados obtenidos por esta investigación son una fuente valiosa para obtener una comprensión más profunda de lo que puede haber sido acceder a las partes más oscuras de las cuevas habitadas, especialmente para crear arte.

“La iluminación artificial fue un recurso físico crucial para expandir el complejo comportamiento social y económico en los grupos paleolíticos, especialmente para el desarrollo de las primeras exploraciones paleo-espeleológicas y para el origen del arte en las cuevas”, concluyen los autores en el paper. 

Puede hacer al estudio completo en el siguiente enlace:

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0250497

Créditos de imágenes: Medina-Alcaide et al, 2021, PLOS ONE