Les scanners Artec 3D traversent les Andes pour jeter un nouvel éclairage sur l’histoire du Pérou antique

08/04/2021

Par Matthew McMillion

C’est au milieu d’une averse torrentielle, haut dans les forêts de nuages du Pérou, que Daniel Fernandez-Davila, archéologue et professeur originaire du Massachusetts, s’est senti pleinement vivant. Il était accompagné de douze personnes, parcourant à cheval une trentaine de kilomètres par jour, portant sur leur dos un sac de 20 kilos rempli d’outils et de provisions. Le groupe transportait des livres et du matériel pédagogique vers un village perdu dans les montagnes.

Six guides andins ouvraient la marche depuis des hauteurs de 1800 mètres à 4000 mètres au-dessus du niveau de la mer. Toutes les 90 minutes ou moins, un nouveau climat les attendait : d’une température très fraîche de 0°C un instant, à une température écrasante de 30°C une heure plus tard.

L’archéologue Daniel Fernandez-Davila en route vers La Morada

Leur colonne de 23 chevaux et mules atteignait un plateau ensoleillé, puis, quelques instants plus tard, était trempée sous une pluie battante, les jambes des chevaux s’enlisant dans la boue, tandis que les sentiers et les routes devant eux disparaissaient sous l’eau. Sur les terres des Chachapoyas, s’adapter aux conditions changeantes est une nécessité.

Les Chachapoyas étaient les habitants autochtones de la région d’Amazonas, dans le nord du Pérou actuel. Surnommés le « peuple des nuages » en raison des forêts de nuages andines au milieu desquelles ils vivaient, les Chachapoyas ont laissé peu de traces de leur mystérieuse culture.

Des sentiers rocailleux envahis par la végétation et sinuant à travers les versants de la forêt de nuage ralentissent le voyage et le rendent périlleux.

Parmi les objets ayant survécu jusqu’à ce jour figurent les sarcophages de Carajía – de hautes figures d’argile perchées au sommet de falaises escarpées, chacune contenant une momie en position fœtale – et, bien sûr, la collection inoubliable de momies des mausolées du lac des Condors.

Et pourtant, Fernandez-Davila sait que de nombreuses sortes de trésors Chachapoyas existent. Il en a vu lui-même à plusieurs reprises, bien qu’il n’ait fait qu’entendre des rumeurs au sujet d’autres artefacts. Fernandez-Davila retourne dans les forêts de nuages du nord du Pérou presque tous les ans depuis 1998.

Destination : le village de La Morada, uniquement accessible après deux jours de randonnée depuis la route principale

Il s’y rend avec une dizaine d’étudiants, leur offrant ainsi une expérience unique dans une vie – une expérience qui, pour les citer, les change à jamais. Sur place, ils font du bénévolat, notamment en apportant des centaines de livres et du matériel à des écoles situées dans des villages de montagne éloignés et qui en ont désespérément besoin.

Des enfants Chachapoyas du village d’Atuen écoutent Fernandez-Davila en train de leur lire un livre sur l’histoire antique de leurs terres et de leur peuple.

Fernandez-Davila mène également des travaux archéologiques cruciaux lors de ces voyages, pour documenter et aider à préserver ces trésors en voie de disparition ainsi que les dernières traces des Chachapoyas anciens. C’est une course contre la montre – une course dans laquelle il est confronté aux ravages de l’érosion due à la pluie, aux graffitis, au vandalisme et aux pillages.

Dans les villages isolés qui parsèment ces flancs et sommets de montagnes, les habitants croient que s’ils trouvent un objet sacré et en enlèvent un morceau qu’ils emportent avec eux, ils seront bénis et protégés.

Toutefois, avec le temps, Fernandez-Davila a gagné la confiance de ces autochtones humbles, dont un nombre croissant comprennent qu’une fois que les vestiges de leurs ancêtres auront disparu, ils ne réapparaîtront pas. Ils lui parlent ainsi souvent des artefacts qu’ils ont trouvés dans la jungle, ou des objets qu’ils ont découverts et pris avec eux.

Rachel Lorenc, membre du groupe et ancienne étudiante, et une fille Chachapoya du village

Fernandez-Davila manque toujours de temps pour accomplir tout ce qu’il souhaite durant les quelques semaines où il se trouve dans la région chaque année. Pour le citer : « En tant qu’archéologue, je lutte à chaque fois qu’un paysan local me dit qu’une autre tour immense se dresse là-bas, qu’un autre mausolée se trouve plus loin, et qu’une grotte au loin contient des peintures. Puis, on me demande “Tu reviendras ?” J’essaie de répondre gentiment : “Je reviendrai, je le promets, j’essaierai de le faire l’an prochain”… Je me rends là-bas depuis 21 ans déjà. »

C’est au cours d’un de ces voyages, en 2008, que Fernandez-Davila, alors qu’il était en route pour La Morada, est tombé nez à nez avec un monolithe ancien sur lequel il avait lu des choses, plusieurs années plus tôt, dans les travaux d’Inge Schjellerup, qui avait mené des recherches archéologiques dans la région dans le cadre d’une mission archéologique péruvo-danoise. Schjellerup est la première à avoir étudié, documenté et photographié le site de Pukarumi, où se dresse ce rocher magnifique, dans les années 1980 et au début des années 1990.

Le monolithe avait également été photographié par Keith Muscutt et inclus dans son ouvrage « Warriors of the Clouds » (« Les guerriers des nuages »), encensé par la critique. Des années plus tard, en 2005, le rocher a été immortalisé dans les dessins de Penny Berliner.

Pendant quelques minutes, alors que Fernandez-Davila se tenait devant le monolithe, il a été incapable de s’éloigner. Tandis que ses doigts traçaient les gravures sur la pierre, suivant les spirales, les quadrilatères, et une sphère encerclée de lignes disposées en rayons, il a compris qu’il s’agissait de bien plus que d’une simple découverte architecturale rare. Ce qu’il contemplait pouvait tout à fait jeter un nouvel éclairage sur l’histoire du Pérou.

Une analyse iconographique était nécessaire pour étudier correctement les pétroglyphes et pour commencer à comprendre ce qu’ils signifiaient. C’est là qu’une pensée terrifiante lui est venue à l’esprit : « Cette superbe pierre ne survivra pas. Chaque année, les pluies acides s’intensifient et érodent de plus en plus les pétroglyphes. Bientôt, ils ne seront plus déchiffrables. Je dois trouver le moyen de les préserver entièrement ! »

À ce moment-là, la meilleure chose qu’il pouvait faire était de prendre des photos du monolithe. Mais il s’est juré de continuer à chercher jusqu’à ce qu’il trouve la meilleure façon de préserver ce monument unique d’une valeur historique incommensurable, et ce non seulement pour la recherche scientifique, mais également pour les générations actuelles et futures de Chachapoyas et le monde entier.

Toutefois, dans les mois qui ont suivi, la jungle s’est réapproprié le bloc de pierre de 60 x 300 cm et, à son retour l’année suivante, il a été incapable de le retrouver. Fernandez-Davila avait une idée générale de l’endroit où il se trouvait, bien que le chemin menant à la ville voisine évolue à chaque saison, en raison des changements provoqués par la météo et qui ne cessent de donner une nouvelle apparence au paysage et aux rivières.

Deux guides andins et Fernandez-Davila décident du meilleur chemin à suivre.

Année après année, Fernandez-Davila était tourmenté par l’idée que même si l’immense monolithe était trop lourd pour être emporté par des pillards, ce n’était qu’une question de temps avant que des vandales ou l’érosion due à la pluie, voire les deux, ne le ruinent à jamais.

Fernandez-Davila se rappelle les premières étapes de sa recherche d’une solution : « Quand j’ai parlé de ce projet à plusieurs collègues, certains m’ont demandé pourquoi je ne choisissais pas la photogrammétrie, ce qui serait plus simple et meilleur marché que de passer des jours à chercher le bon scanner puis à le payer. »

Et de poursuivre : « La photogrammétrie pose toutefois un problème de taille : vous devez prendre un tas de photos de l’objet, et vous ne voyez pas le résultat avant de retourner au laboratoire et d’avoir accès à un ordinateur. Autrement dit, je devais d’abord m’asseoir et rassembler toutes les photos avant de savoir si le modèle 3D était complet. »

« Et si j’avais raté ne serait-ce qu’un seul pétroglyphe ou une surface cruciale ? Qu’aurais-je pu faire : appeler mes guides et leur dire que nous devions retourner dans la jungle avec tous les chevaux et l’équipement, et dépenser 10 000 dollars de plus rien que pour obtenir cet unique cliché manquant ? Et même si je le faisais, qui me dit que des vandales ou des pillards n’étaient pas passés par là entre-temps, m’empêchant d’obtenir ce cliché ? »

Finalement, ses recherches et ses requêtes adressées à d’autres archéologues lui ont fait comprendre que le scan 3D était une solution fiable. Toutefois, face au nombre de scanners disponibles sur le marché, il ignorait lequel survivrait au périple qui l’attendait et serait capable de numériser avec brio le monolithe en 3D couleur de haute résolution.

Sur les chaudes recommandations d’autres, il s’est tourné vers Exact Metrology, revendeur certifié Or d’Artec constitué de spécialistes en scan 3D forts de plusieurs années d’expérience dans leurs domaines respectifs. Après que Fernandez-Davila leur a expliqué les conditions difficiles du voyage et décrit le monolithe ainsi que d’autres objets qu’il prévoyait de scanner, ils lui ont présenté les scanners 3D portables Artec Eva et Space Spider.

Artec Space Spider & Eva

Ils lui ont expliqué qu’Eva serait idéal pour numériser le monolithe dans une 3D éclatante de haute résolution, tandis que Space Spider était la réponse parfaite pour des scans d’ultra-haute résolution de sections complexes de grands objets, ainsi que de petits objets aux géométries détaillées.

Les deux scanners font leurs preuves dans les domaines de l’archéologie et de la paléontologie depuis de nombreuses années et permettent aux chercheurs de numériser des artefacts et des spécimens précieux en une poignée de minutes, puis de les transformer en modèles 3D incroyablement précis et prêts pour la préservation numérique, la réalité virtuelle, et bien plus.

Fernandez-Davila a compris que même si les scanners étaient simples à utiliser, il serait sans aucun doute déjà bien occupé lors de l’expédition et ferait mieux de laisser le scan à un spécialiste. Il a ainsi cherché un volontaire chez Exact Metrology.

Avant même qu’il ait fini de décrire aux ingénieurs de l’entreprise le difficile périple pour traverser les montagnes et atteindre le monolithe, Jason Kleinhenz, responsable des formations et du marketing, s’est porté volontaire en déclarant qu’il adorerait entreprendre ce voyage et s’occuper du scan.

C’est ainsi que, par une chaude journée d’août, Fernandez-Davila, Kleinhenz et un groupe de onze personnes se sont envolés pour le Pérou, puis se sont mis en selle pour le long et tortueux trajet jusqu’au monolithe et La Morada. Kleinhenz portait un sac à dos avec deux ordinateurs portables et les deux scanners 3D, tandis qu’ils grimpaient vers les versants pluvieux des Andes. Pour être sûr de trouver facilement l’emplacement général du monolithe, Fernandez-Davila a recruté des guides locaux qui leur montreraient le chemin à lui et à son groupe.

Nick Ciorogan montre aux villageois et à leurs enfants la magie de la photographie moderne.

Nick Ciorogan, membre du groupe et réalisateur international, était là pour créer un reportage photo détaillé du voyage ainsi que du monolithe. Ciorogan suit de près les travaux de Daniel depuis une dizaine d’années. Il produit également un long métrage documentaire intitulé « My Teacher », qui suit la vie d’un groupe d’étudiants et de leur professeur, Fernandez-Davila, pendant qu’ils voyagent ensemble vers les jungles reculées du nord du Pérou, transformant leur propre vie ainsi que celle des nombreuses personnes qu’ils croisent.

L’avenir de La Morada : les enfants locaux sont impatients d’accueillir les visiteurs et de découvrir les livres qu’ils leur apportent.

Après de longues journées passées à parcourir les sentiers de montagne rocailleux à travers une végétation si dense qu’il doit se frayer un chemin à la machette, le groupe arrive enfin à la zone de la jungle où le monolithe est censé se dresser. Cependant, même les guides locaux sont incapables de le trouver.

Le long d’un sentier contournant la rivière Huabayacu, sur le chemin entre La Morada et le monolithe

Ce n’est qu’après avoir envoyé un drone loin au-dessus de la canopée et avoir superposé à la vidéo du scan une carte dessinée par Inge Schjellerup des années plus tôt, qu’ils ont été capables de déterminer l’endroit exact du rocher massif, qui avait été englouti par les plantes grimpantes et d’autres végétaux. Après que les guides ont délicatement enlevé l’herbe située devant la pierre, Fernandez-Davila a donné à Kleinhenz le feu vert pour commencer à scanner le monolithe.

Photo du drone recouverte de la carte de Pukarumi dessinée par Inge Schjellerup et montrant l’endroit exact du monolithe (en orange). Référence de la carte archéologique : Schjellerup, I. 2005 Incas y Espanoles a la Conquista de los Espanoles. Pg. 288. IFEA. Lima

Fernandez-Davila avait beau avoir confiance dans la technologie ainsi que dans les capacités de scan de Kleinhenz, la numérisation du monolithe était un test crucial pour savoir si Artec Eva était capable de scanner précisément des surfaces organiques humides et des pétroglyphes élaborés, malgré la brume et la moiteur de la jungle. Et ce, pour citer Fernandez-Davila, « sans aucune intrusion, ni dégâts causés à la pierre, et sans rien enlever ou emporter du site. »

Il poursuit : « Si cela pouvait être prouvé, si Eva pouvait fournir les résultats nécessaires, nous l’emporterions avec nous à chaque fois que nous irions dans la forêt de nuage ou dans d’autres endroits reculés où nous devrions scanner des sculptures en pierre de façon non intrusive. »

Un des guides locaux impressionné devant le monolithe, qu’il découvre pour la première fois

Kleinhenz a délicatement posé son ordinateur portable, connecté Artec Eva, et commencé à scanner l’avant de la pierre sombre usée par le temps, un balayage après l’autre. Chaque côté du monolithe était scanné en 3D couleur de haute résolution, tandis que l’ordinateur et le logiciel Artec Studio confirmaient à Kleinhenz, Fernandez-Davila et aux autres que chaque aspect de la surface de la pierre, y compris tous les pétroglyphes, prenait vie numériquement à deux millions de points par seconde.

Aucun contact nécessaire : Jason Kleinhenz en train de scanner le côté gauche du monolithe avec Artec Eva

Mais le ciel s’est ensuite assombri, et une goutte de pluie unique s’est rapidement transformée en une averse abondante. Avant que Kleinhenz ne puisse demander de l’aide, un membre de l’équipe s’est empressé de les protéger lui et le scanner avec une bâche. D’autres l’ont imité en étendant des bâches au-dessus du monolithe pour empêcher que la pluie ne l’éclabousse.

Peu de temps après, alors que le déluge persistait, le chargeur de Kleinhenz est tombé en panne, rendant ses panneaux solaires inutiles. Puis, l’ordinateur a émis un signal lumineux indiquant que sa batterie était faible. Ils n’avaient plus que quelques minutes devant eux.

Heureusement, aucune autre complication n’est survenue et, en une heure environ, chaque centimètre du monolithe a été scanné – et quelques scans supplémentaires ont été réalisés pour faire bonne mesure.

Le monolithe de Pukarumi recréé en 3D : le rendu vert a été choisi pour distinguer facilement les pétroglyphes.

Kleinhenz a enregistré les scans sur deux disques durs distincts comme copies de sauvegarde, puis, par précaution supplémentaire, a remis les deux disques à deux personnes différentes. L’équipe a ensuite effectué un trajet de deux jours en sens inverse pour retourner à son camp de base, où elle s’est préparée au dernier chapitre de l’expédition.

Une fois rentré aux États-Unis, Kleinhenz est retourné à son bureau, et l’équipe d’Exact Metrology a transformé les scans en modèles 3D en utilisant Artec Studio pour supprimer les données indésirables, aligner les différents scans, et exporter les fichiers vers le logiciel de design Geomagic, qui inclut Geomagic Wrap.

La vraie couleur et les géométries du monolithe tel que numérisé par Artec Eva

Au sujet des futures utilisations du modèle 3D, Fernandez-Davila ajoute : « Nous imprimerons en 3D un modèle du monolithe avec une échelle 1:2 pour le musée de Leimebamba, qui rendra ce trésor inestimable accessible à la population locale et aux touristes. Désormais, les chercheurs et les étudiants du Pérou ou de n’importe où ailleurs pourront examiner les pétroglyphes, toutes les gravures sur la pierre, pendant les années, voire les siècles à venir. »

Lors de l’expédition, immédiatement après avoir scanné le monolithe, l’équipe a mis Space Spider à l’épreuve. Fernandez-Davila voulait évaluer la capacité du scanner portable à numériser de façon non destructive des artefacts plus petits avec un niveau de détail élevé.

Pour ce faire, Kleinhenz et lui ont scanné plusieurs objets que des villageois leur ont apportés, y compris des tessons de poteries, une série de pierres – des têtes de massue (utilisées pour écraser les crânes lors des combats) à différents stades de progrès –, et un grand pilon en pierre utilisé pour moudre le grain.

Les villageois ayant assisté à la scène avaient leurs yeux grand ouverts tandis que leur regard bondissait entre le scanner, l’artefact et l’ordinateur, et que les artefacts prenaient vie à l’écran en quelques secondes.

Fernandez-Davila et Sydney Lloyd, élève au lycée de Wayland, analysent les pétroglyphes du monolithe via des photos numériques et imprimées.

Alors que Fernandez-Davila examinait le modèle 3D du monolithe chez lui, dans le Massachusetts, il a découvert quelque chose qui lui a coupé le souffle : une gravure jamais répertoriée d’un serpent à crochets et à plumes sur le côté droit de la pierre. Elle avait beau être trop légère pour que quelqu’un regardant simplement le monolithe puisse la voir, Artec Eva avait réussi à la numériser dans son intégralité.

Une image distinctement similaire, qui avait été dessinée par des artistes durant la période formative du Pérou, a été découverte sur un morceau de céramique cupisnique – sur le site archéologique majeur de Chavin –, daté avec le carbone 14 à il y a environ 2000 ans. Autrement dit, le pétroglyphe fraîchement découvert avait très probablement été gravé plusieurs siècles avant que ceux situés sur le côté gauche du monolithe ne voient le jour.

La tête du serpent à crochets et à plumes, gravée pendant la période formative, telle que révélée par Artec Eva, avec une confirmation par photographie numérique et une analyse du dessin par D. Fernandez-Davila

Des analyses iconographiques comparatives ultérieures ont permis d’établir que les pétroglyphes situés au centre à droite sur la pierre avaient probablement été réalisés entre 400 av. J.-C. et 200 apr. J.-C., tandis que ceux au centre à gauche avaient été gravés entre 700 apr. J.-C. et 1470 apr. J.-C.

Fernandez-Davila évoque une étape importante pour gagner la confiance des habitants de la région : « Nous avons emmené avec nous un chef du village local en tant que témoin, de façon à ce qu’il explique de première main que nos scanners Artec ne nécessitent pas que nous profanions des terres sacrées ; nous ne devons même pas toucher ce qui reste de l’artefact lui-même. »

Il poursuit : « Nous voulons que la population sache que ces scanners fonctionnent comme une lampe de poche et qu’ils n’abîment rien. Elle est rassurée quand elle comprend que c’est la vérité. »

« Nous avons fait en sorte que les habitants sachent que grâce à ces scanners, nous ne devons pas effectuer de fouilles, rien n’est détruit, et nous ne leur prenons rien, ni à leur terre. Le monolithe n’a pas bougé de l’endroit où il se dresse depuis plusieurs siècles : juste à côté du chemin menant à La Morada. »

« Nous voulons qu’ils voient que nous accomplissons ce travail pour eux et pour leur peuple. Lorsqu’ils s’en rendront compte, ils partageront de plus en plus d’artefacts avec nous, voire nous conduiront à des monuments et à des objets qu’ils n’ont jamais partagés avec des étrangers. »

Artec Eva numérise le côté gauche du monolithe, orné de pétroglyphes Chachapoyas classiques tels qu’en contiennent d’autres artefacts locaux.

Fernandez-Davila souligne que, grâce aux scanners Artec, même s’il n’a qu’une seule chance de numériser un artefact, ce sera amplement suffisant : « Eva et Space Spider ne laissent pas de place aux interrogations. Je peux voir facilement en temps réel chaque surface d’un artefact en train d’être numérisée. S’il y a le moindre doute, un simple mouvement du scanner permet de résoudre le problème. En quelques minutes, grâce à Artec Studio, je peux transformer les scans en modèles 3D incroyablement réalistes directement sur le terrain, ou dans ma tente, ou à n’importe quel autre endroit. C’est aussi simple que cela. »

Le prix abordable et l’accessibilité de l’impression 3D permettent de recréer ces artefacts et de les utiliser dans les écoles et les universités pour l’enseignement et la recherche, tandis que le niveau extrêmement élevé de détails présents dans les modèles 3D les rend parfait pour des environnements de réalité virtuelle ou une étude approfondie par des archéologues et d’autres chercheurs du monde entier.

Le paysage émeraude, mystérieux et vaste, de la forêt de nuage, qui recèle d’innombrables sites archéologiques depuis des siècles

Pour Fernandez-Davila, les possibilités que les scanners Artec 3D offrent à l’archéologie sont indiscutables : « Les archéologues du monde entier cherchent constamment à reconstruire fidèlement le passé, tel qu’il était exactement, plutôt que de simplement le construire tel qu’ils l’imaginent. C’est ma mission en tant qu’archéologue, et c’est ce que les scanners Artec me donnent le pouvoir de faire. »

Lors de la 60e Rencontre annuelle des études andines qui s’est déroulée à Berkeley, en Californie, en janvier 2020, Fernandez-Davila et Kleinhenz ont organisé une session par affiches consacrée au monolithe et à l’expédition, et ont effectué une démonstration en direct des capacités de scan d’Artec Eva et de Space Spider pour le public.

Kleinhenz commente le rôle crucial que le scan 3D peut jouer pour l’avenir de la préservation culturelle et historique : « Une étape majeure sera pour les gouvernements du monde entier de créer des bibliothèques 3D nationales, similaires à la bibliothèque du Congrès américain, où chacune contiendra des collections numériques constituées de pétabits de données 3D d’objets irremplaçables ayant été scannés. »

Et de poursuivre : « Nous aurons ainsi la garantie que ces artefacts inestimables sont préservés pour les générations actuelles et futures. Nous avons tout à fait la capacité – et c’est notre devoir envers l’humanité entière – de le faire. »