האבות הקדמונים שלנו לא רק הבעירו אש, הם גם השתמשו בה כדי לפתח טכנולוגיות מתוחכמות לייצור כלים. חוקרים במכון ויצמן למדע ובאוניברסיטת תל אביב יישמו באחרונה טכנולוגיות מתוחכמות משלהם כדי לבחון כיצד ייצרו כלי אבן בשלהי תקופת האבן הקדומה שנמצאו במערה בסמוך לראש העין. ממצאיהם המתפרסמים היום בכתב-העת המדעי Nature Human Behaviour מצביעים על כך שכבר לפני כ-300 אלף שנה ידע האדם הקדמון להשתמש בחום מבוקר בדרגות חום שונות ליצירת סוגים שונים של כלים.
לפני 20 שנה בדיוק, באוקטובר 2000, גילו פרופ' אבי גופר ופרופ' רן ברקאי מאוניברסיטת תל אביב את מערת קסם - שבה נשתמרו שרידים של התרבות האָשֵלוֹ-יַבְּרוּדית מלפני 200 עד 420 אלף שנה. קרובים קדומים אלה של בני-האדם המודרניים התגוררו במערת קסם והותירו אחריהם עשרות אלפי כלים ובהם להבים רבים - כלי אבן ייחודיים וחדשניים שסותתו מאבני צור ושימשו לפעילויות שונות ובהן ציד יחמורים. ד"ר פיליפה נטליו מהיחידה לארכיאולוגיה מדעית במכון ויצמן למדע ושותפיו למחקר תהו האם לצורך הכנת הלהבים וכלים נוספים, השתמשו שוכני המערה באש על-מנת לשפר את כושר הסיתות של גושי הצור. עד כה נמצאו עדויות ברורות לשימוש מבוקר בחום למטרות אלה רק בתרבויות מאוחרות בהרבה - לפני פחות מ-100 אלף שנה.
"האתגר הראשון בניסיון להבין אם אבני צור עברו שינוי מבני כתוצאה מחשיפה לאש הוא העובדה שמבנה הצור משתנה ממקום למקום ואף מסלע לסלע, בהתאם לתנאים הגאולוגיים שבהם נוצר", מסביר ד"ר נטליו, "בנוסף, העדויות להפעלת חום על סלע מוצק הן בדרך כלל מיקרוסקופיות עד בלתי-נראות". כדי להתמודד עם אתגרים אלה, פנו ד"ר נטליו והחוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר אביעד אגם, המתמחה בארכיאולוגיה פרה-היסטורית, לד"ר עידו פנקס, מומחה לטכניקה המכונה ספקטרוסקופיית רמאן במחלקה לתשתיות למחקר כימי במכון.
לפני שניגשו לממצאים הארכיאולוגיים עצמם, אספו המדענים אבני צור מאזורים הסמוכים למערת קסם וממקומות נוספים ברחבי הארץ, חיממו אותן בתנור בטמפרטורות שונות ומגוונות ולאחר מכן בחנו אותן במעבדת הספקטרוסקופיה של ד"ר פנקס. המדענים הצליחו אומנם לחשוף את המבנה של אבני הצור עד לרמה המולקולרית, אך כמויות המידע היו רבות מכדי שאפשר יהיה להפיק מהן מסקנות כלשהן. לשם כך פנו החוקרים לד"ר עידו עזורי מהיחידה לביואינפורמטיקה. על-אף שלא מדובר במחקר הביולוגי הרגיל שלו, הצליח ד"ר עזורי לאתר דפוסים בממצאים שהתקבלו מ"אפיית" האבנים - ובאמצעות שיטות של למידת מכונה שיחזר את דרגות החום שהופעלו על כל אחד מגושי הצור.
בשלב הבא, יישמו המדענים את הניתוח הספקטרוסקופי ואת למידת המכונה על דגימות שנבחרו באקראי מבין אלפי הממצאים שנחפרו במערת קסם. המדענים חשפו שלוש דרגות חום שונות שהופעלו על שלושה סוגים שונים של פריטים ארכיאולוגיים: הסוג הראשון - רסיסים שניתזו באופן ספונטני כתוצאה מחשיפת אבן צור לאש ישירה בטמפרטורה של עד 600 מעלות צלסיוס. הסוג השני - נתזים של אבני צור שנוצרו כחלק מעבודת הסיתות של שוכני המערה; נתזים אלה נוצרו בטווח טמפרטורות רחב יחסית, והסוג השלישי והחשוב מכולם - הלהבים - כלים גדולים ומוארכים, דמויי סכין, עם צלע אחת חדה וצלע שנייה קהה שבה ניתן לאחוז. בניגוד לנתזי הצור, הלהבים נוצרו מחומר גלם (צור) שחומם לטמפרטורות נמוכות יותר (300-200 מעלות) ובטווח טמפרטורות קטן בהרבה.
"אנחנו לא יודעים כיצד למדו שוכני המערות את המיומנות של יצירת הכלים או כיצד הצליחו בכלל לשלוט בתהליך, אך הממצאים מצביעים בבירור על טכנולוגיה עקבית של ייצור להבים מחומרי גלם שטופלו בחום מבוקר, הנבדלת מאופן הייצור של כלים אחרים. עובדה זו מצביעה על תכנון מבוסס-ידע", אומר ד"ר נטליו, וד"ר פנקס מוסיף: "זו טכנולוגיה, ממש כשם שהטלפונים הסלולריים והמחשבים שלנו הם טכנולוגיה; טכנולוגיה שאיפשרה לאבות אבותינו לשרוד ולשגשג".
