Empreintes de White Sands : des humains en Amérique il y a 23 000 ans

Une herbe aquatique cueillie vivante en 1947 a, d’après le radiocarbone, quelque 7 400 ans. Des botanistes l’avaient prélevée dans un étang alimenté par une source, dans la région du bassin de Tularosa, au sud du Nouveau-Mexique, et l’avaient déposée à l’herbier de l’université du Nouveau-Mexique. Datée par l’équipe du géologue Charles Oviatt pour une étude publiée en 2022, la plante s’est révélée vieille de plusieurs millénaires parce qu’elle avait fixé, sous l’eau, un carbone dissous venu de calcaires anciens, là où les plantes terrestres puisent celui de l’air. Elle appartient au genre Ruppia, celui des graines qui servent depuis 2021 à dater des empreintes de pas humaines conservées dans le même bassin, sur la rive fossile d’un lac disparu, dans le parc national de White Sands.

Alkali Flat, rive est du lac Otero

Pendant la dernière période glaciaire, le fond du bassin, entre les monts San Andres à l’ouest et les monts Sacramento à l’est, porte un lac peu profond aux rives mouvantes, le lac Otero, qui couvrait au moins 745 kilomètres carrés. Au cours de l’Holocène, le vent a décapé ses couches chargées de gypse. Il en a tiré le plus vaste champ de dunes de gypse du monde, sur quelque 715 kilomètres carrés, et a creusé à leur place une cuvette de déflation, Alkali Flat, longue de 30 kilomètres et large de 14. Sur le rebord est de cette cuvette, un talus bas laisse affleurer des limons, des argiles et des sables déposés par un cours d’eau qui s’étalait vers le lac. Le site porte le nom de localité 2 et le numéro d’enregistrement LA195628.

Les traces animales y sont connues de longue date. Le personnel du parc relève depuis près de vingt ans des pistes de mammouths, de paresseux terrestres géants et de grands canidés, et un communiqué de l’Institut d’études géologiques des États-Unis (USGS) présente White Sands comme la plus grande collection connue au monde d’empreintes fossiles du Pléistocène. David Bustos, responsable des ressources du parc, repère les premières empreintes humaines du secteur, qu’une équipe de l’université de Bournemouth et du Service des parcs nationaux dégage à partir de 2019. En janvier 2020, une mini-trancheuse, que la publication décrit comme une tronçonneuse pour la terre, découpe une tranchée de 11 mètres de long sur 1,3 mètre de haut. Les blocs se détachent selon les lits naturels et livrent, sur une trentaine de centimètres d’épaisseur, sept surfaces distinctes foulées par des humains. Toute la terre extraite passe au tamis, et le tamis ne retient aucun objet taillé ni le moindre éclat de pierre.

Onze lots de graines dans l’ordre des couches

Pour dater une empreinte, il faut dater ce qui l’encadre. À la localité 2, de minces lits d’argile intercalés entre les surfaces foulées, ou plaqués au fond même des traces, contiennent des graines de Ruppia cirrhosa, une plante aquatique des eaux saumâtres. Jeffrey Pigati et Kathleen Springer, chercheurs de l’USGS, en mesurent onze lots. Une fois étalonnés, les âges s’échelonnent de 22 870 ans, à 300 ans près, à 21 130 ans, à 250 ans près, et respectent l’ordre des couches, les plus anciens en bas. Ces âges, comme tous ceux qui suivent, sont exprimés en années calendaires avant le présent, que les spécialistes fixent par convention à 1950. L’article paraît dans Science le 24 septembre 2021 sous la signature de quinze auteurs, Matthew Bennett, de l’université de Bournemouth, en tête.

Ces dates tombent en plein dernier maximum glaciaire, que les auteurs placent entre 26 500 ans et 19 000 ou 20 000 ans. Une calotte continue couvre alors le nord du continent d’un océan à l’autre et isole l’Amérique du Nord de l’Asie. Jusque-là, selon Vance Holliday, peu d’archéologues tenaient pour fiables des sites plus anciens que 16 000 ans environ, et la culture Clovis, nommée d’après un site du Nouveau-Mexique fouillé il y a près d’un siècle, se plaçait vers 13 000 ans. L’université de Bournemouth présente donc les traces de White Sands comme les plus anciennes empreintes humaines connues des Amériques, avec plusieurs millénaires d’avance sur les sites que la majorité des spécialistes acceptaient.

On évitera pourtant de dire, comme beaucoup de titres de presse, que ces traces prouvent une arrivée avant le maximum glaciaire. Elles datent du maximum lui-même. L’arrivée antérieure en est une déduction, solide si les dates tiennent et si la glace fermait bien tous les passages, mais une déduction.

Une plante qui boit du vieux carbone

Les objections arrivent dès janvier 2022, et elles sont sérieuses. Dans un commentaire technique publié par Science, David Madsen, Loren Davis, David Rhode et Charles Oviatt rappellent que Ruppia, plante immergée, tire l’essentiel de son carbone de l’eau. Or les eaux du bassin lessivent les roches de la vallée et des montagnes voisines et se chargent d’un carbone très ancien, que l’on retrouve dans de vastes dépôts de carbonate de calcium. Une plante qui l’absorbe paraît plus vieille qu’elle n’est, biais que l’on appelle effet réservoir, ou effet d’eau dure. Quelques mois plus tard, dans la revue Quaternary Research, les mêmes auteurs produisent l’échantillon d’herbier de 1947. Si le décalage de 7 400 ans mesuré sur cette plante valait aussi pour les graines fossiles, les empreintes dateraient d’environ 15 000 à 13 000 ans, en accord avec plusieurs sites anciens déjà connus d’Amérique du Nord. Ils ne contestent ni l’origine humaine des traces ni leur intérêt. Ils réclament des datations indépendantes, sur des plantes terrestres qui fixent le carbone de l’air ou sur les grains de quartz des sédiments.

D’autres critiques visent la provenance des graines. Dans PaleoAmerica, en 2022, C. Vance Haynes propose qu’elles aient été arrachées à des dépôts plus anciens, transportées à travers le bassin puis redéposées sur un sol humide qu’auraient foulé des chasseurs de la culture Clovis, vers 13 000 ans ; il envisage aussi des marcheurs de l’Holocène traversant des sédiments déjà vieux. L’équipe de White Sands écarte la seconde hypothèse en rappelant que des pistes de mégafaune éteinte s’intercalent entre les empreintes humaines, et juge la première hautement improbable. David Rachal et ses collègues construisent de leur côté, la même année, un modèle de formation du site. Ruppia aurait poussé au large, en eau plus profonde et plus exposée au vieux carbone, et des tempêtes auraient rejeté vers la rive des agrégats de graines en boules, où se mêlent des semences d’âges très divers, avant que les vagues ne les défassent en lits. En 2024, toujours dans Quaternary Research, ils datent la Ruppia qui pousse aujourd’hui dans Salt Creek, un cours d’eau du bassin, et tirent du rapport entre ses isotopes du carbone et son âge une correction qui rajeunirait les empreintes d’au moins 7 500 ans.

Du pollen trié grain à grain

En 2023, la réponse change de matériau. Les conifères fixent le carbone de l’atmosphère, et leur pollen échappe donc à l’effet réservoir ; un grain pèse pourtant si peu qu’il en faut des dizaines de milliers pour une seule mesure. L’équipe de Pigati prélève plus d’un kilo de sédiment exactement aux niveaux des graines, attaque chimiquement le résidu, puis confie le tri à un cytomètre en flux de l’université de l’Indiana, qui isole les grains d’après leur fluorescence. Trois échantillons d’environ 75 000 grains de conifères, surtout de pins, mesurés dans un accélérateur distinct de celui de 2021, donnent des âges de 23 400 à 22 600 ans. La marge d’erreur atteint toutefois 2 300 à 2 500 ans, parce que la correction de la contamination introduite au laboratoire est dix fois plus forte que d’ordinaire. Trois mesures par luminescence optique, qui datent le dernier passage au soleil de grains de quartz, donnent un âge minimal de 21 500 ans, à 1 900 ans près, pour un niveau pris dans la séquence des surfaces foulées, sous la plupart d’entre elles. L’équipe date enfin le pollen de conifère tombé sur une playa actuelle du parc, une étendue plate et inondable, et lui trouve l’âge du carbone de l’atmosphère d’aujourd’hui, signe que le vent n’y apporte pas de grains anciens en quantité.

Les critiques ne désarment pas. En 2024, dans PaleoAmerica, Rhode, Christina Neudorf et quatre coauteurs soutiennent que les valeurs isotopiques des graines trahissent un décalage substantiel, que le pollen peut provenir de grains plus anciens redéposés, et que le quartz, imparfaitement blanchi par le soleil, fournit un âge maximal plutôt que minimal. Pigati et ses collègues répondent dans le même numéro que ces objections sont sans fondement et procèdent d’une méconnaissance du terrain. Vance Holliday reprend alors la question par la géologie du lac. En 2012, invité à travailler dans le parc, il avait passé plusieurs jours à examiner des tranchées ouvertes à une centaine de mètres des empreintes, sans soupçonner leur existence. Avec Jason Windingstad, il ouvre en 2022 et 2023 une nouvelle série de tranchées le long de l’escarpement, jusqu’au secteur de Gypsum Overlook, entre 1 et 1,7 kilomètre au nord. Vingt-six dates, dont vingt et une sur des boues de marais, mesurées par deux laboratoires de l’Arizona étrangers aux travaux antérieurs, placent entre 22 400 et 20 700 ans des lits que l’on suit physiquement jusqu’aux couches foulées. Les boues n’ont pas la signature isotopique des graines, et l’eau, épaisse de moins d’un mètre, devait selon les auteurs s’équilibrer avec l’air. Avec les précédentes, on compte 55 dates concordantes, et Holliday juge qu’il faudrait un hasard extrême pour qu’elles se trompent toutes ensemble.

Cette indépendance a pourtant une limite, puisque Holliday figurait parmi les auteurs de 2021, ses données de 2012 ayant servi à la première datation. Michael Waters, directeur du Center for the Study of the First Americans de l’université Texas A&M, objecte de son côté que l’origine du carbone contenu dans les boues reste obscure et que l’effet réservoir a pu les toucher comme les graines. David Rachal tient le même raisonnement et le pousse plus loin. Si la plante n’a pas poussé sur place, dit-il, le biais est inscrit dans tout ce qui s’accorde avec elle, et une étude parue en avril 2025, dont il est coauteur, conteste à nouveau la datation des matières organiques du site.

L’équipe mesure elle-même le décalage

Le 14 octobre 2026, Kathleen Springer, Jeffrey Pigati, Jessica Tierney, de l’université de l’Arizona, et douze coauteurs publient dans Science Advances les résultats de la tranchée agrandie. Rouverte en janvier 2022, celle-ci mesure désormais 25 mètres et expose 2,7 mètres de couches. L’équipe y compte vingt horizons portant des empreintes humaines, dont quatre sous les surfaces décrites en 2021, et mesure 152 empreintes, sans compter 22 autres repérées hors de la tranchée. Un nouveau témoin de laboratoire, du pollen vieux de plus de 110 000 ans tiré du site de Ziegler Reservoir, dans le Colorado, divise par cinq l’incertitude des âges polliniques. Les pollens apparaissent alors plus jeunes que les graines prélevées aux mêmes niveaux, de 1 330 années radiocarbone au maximum. Les auteurs y voient l’effet réservoir, plus fort dans le bas de la séquence, quand le lac couvrait encore le site, puis décroissant à mesure qu’il se retire. Ils bâtissent quatre modèles d’âge, retiennent celui qui corrige les graines d’un effet variable et le confrontent au climat. La composition isotopique des cires de feuilles enregistre un pic de réchauffement qu’ils rapportent à une brusque oscillation connue dans les glaces du Groenland, l’événement de Dansgaard-Oeschger 2, et qu’ils placent à 23 200 ans, à 300 ans près. Avec ce modèle, les empreintes se situent entre 23 500 et 21 700 ans, toujours au cœur du maximum glaciaire.

Sur le principe, le résultat donne raison à Madsen et à ses collègues, puisque le biais existe et que l’équipe le mesure elle-même. Sur l’ampleur, il leur donne tort, si l’on suit les auteurs, car le décalage reste de l’ordre du millier d’années radiocarbone dans les couches basses, loin des 7 400 ans de l’herbier, et ne fait pas sortir les traces du maximum glaciaire. Le contrôle par le Groenland a sa logique, puisqu’un décalage plus fort aurait fait tomber le pic isotopique dans un intervalle où les glaces n’enregistrent aucun événement comparable pendant plusieurs millénaires, mais la corrélation du modèle retenu reste modeste, avec un coefficient de 0,40, et les auteurs se contentent de juger probable la relation entre les deux séries.

Leur réplique, s’il doit y en avoir une, n’a pas encore paru.

Le même travail décrit le paysage que ces gens traversaient. Entre 24 200 et 23 600 ans, le lac recouvre le site, et la température moyenne avoisine 12 °C, quatre degrés de moins qu’aujourd’hui. Le lac recule ensuite vers l’ouest à mesure que la région se réchauffe, et la forêt mixte de conifères des piémonts cède la place aux chênes et à l’armoise. Vers 23 200 ans, une sécheresse brève mais sévère rend le bassin plus salé, et la plus ancienne surface foulée date précisément de cet épisode. Pendant près de deux millénaires, des humains reviennent pourtant sur cette rive changeante, peut-être des habitants du bassin, peut-être des groupes de passage.

Des enfants, et pas un seul outil

La taille des pieds donne un âge approximatif aux marcheurs. Faute d’empreintes assez nombreuses sur chaque surface, l’équipe regroupe les 152 mesures et obtient quatre ensembles, 8 empreintes d’enfants de moins de 4 ans, 72 d’enfants d’environ 6 ans, 12 d’enfants proches de 12 ans et 60 d’adolescents ou d’adultes d’au moins 14 ans. L’article de 2021 parlait surtout d’adolescents et d’enfants, et une fiche de l’USGS publiée en 2025 retenait les 9 à 14 ans comme classe la mieux représentée ; le comptage élargi place désormais le gros des traces autour de 6 ans. Les auteurs préviennent que ces âges restent approximatifs et que les effectifs minimaux d’individus calculés surface par surface ne doivent pas servir à estimer une population. Sur l’horizon 3, la patte d’un grand canidé s’est posée dans une empreinte humaine. Sur l’horizon 2, de longues traînées rectilignes ont été interprétées comme des travois, une perche unique ou des perches croisées tirées pour transporter des charges. Aucun indice de rassemblement ou d’habitat n’a été relevé, et les auteurs parlent d’un lieu de passage.

On ignore qui étaient ces gens, d’où ils venaient et par quel chemin ils avaient franchi ou contourné les glaces. Holliday explique l’absence d’outils par la conduite de chasseurs-cueilleurs éloignés de leurs sources de pierre, qui ne sèment pas leur matériel en traversant une vasière en quelques secondes. Ben Potter, de l’université d’Alaska à Fairbanks, répond que seuls des objets fabriqués permettront de connaître l’identité, les comportements et le sort de ces populations, dont on ne connaît aucune autre trace pendant dix mille ans. Les critiques de 2022 rappelaient aussi que les généticiens, à partir de l’ADN ancien, plaçaient la première occupation du Sud-Ouest américain après 20 000 ans, si bien qu’accepter White Sands oblige à remettre en cause ces modèles. D’autres candidats à une présence ancienne, comme le site de Gault au Texas ou les grottes de Bluefish au Yukon, restent disputés, et les sites sud-américains entretiennent le même débat depuis des décennies, que le lecteur francophone peut suivre dans la synthèse de Danièle Lavallée sur la préhistoire de l’Amérique du Sud, parue en 1995, et dans le volume réuni en 2011 par Denis Vialou, qui rassemble soixante préhistoriens de neuf pays autour des premiers peuplements.

La localité 2 n’attendra pas indéfiniment la fin de la dispute. Dès 2021, David Bustos rappelait que les empreintes mises à nu sur quelque 80 000 acres, environ 32 000 hectares, disparaissent rapidement sous l’effet de l’érosion, et l’équipe de Holliday note que le vent détruit en quelques années les couches exposées le long de l’escarpement. Les empreintes qui n’auront pas été relevées en trois dimensions avant de s’effriter ne pourront plus être soumises à aucune méthode de datation future.

Pour aller plus loin

Les empreintes de White Sands se lisent avec la culture Clovis, longtemps tenue pour la première de l’Amérique du Nord, et avec les autres candidats à une présence ancienne, comme Monte Verde au Chili ou les grottes de Bluefish au Yukon. Elles conduisent aussi vers la Béringie, le pont de terre qui reliait la Sibérie à l’Alaska, et vers l’extinction de la mégafaune américaine à la fin du Pléistocène.

En janvier 2020, des chercheurs découpent une longue tranchée dans le fond d’un lac asséché, au sud des États-Unis. Le lieu se trouve au Nouveau-Mexique. C’est aujourd’hui un parc national, White Sands, connu pour ses dunes blanches. Dans la boue durcie apparaissent des traces de pieds humains. Si elles ont bien l’âge annoncé, des humains vivaient en Amérique beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait.

Des pas au bord d’un lac disparu

Pendant la dernière période glaciaire, un lac peu profond remplissait le fond de cette vallée. Ses rives changeaient sans cesse. Des enfants, des adolescents et quelques adultes ont marché dans la boue de ces rives. Des mammouths et des paresseux géants y passaient aussi. Plus tard, d’autres couches de boue et de sable ont recouvert leurs traces.

Pour dater ces pas, les chercheurs ont étudié ce qui les entourait. Entre les couches se trouvaient de minuscules graines d’une plante qui pousse dans l’eau. Les chercheurs y ont mesuré une forme de carbone qui disparaît lentement après la mort d’un être vivant. Cette méthode s’appelle le radiocarbone. Les graines ont donné environ 23 000 ans.

À ce moment-là, les glaces couvraient la plus grande surface de toute la période froide. Les spécialistes appellent cette phase le dernier maximum glaciaire. Une immense couche de glace fermait alors le nord du continent. On a longtemps placé les premiers habitants de l’Amérique du Nord vers 13 000 ans. Les traces de White Sands bousculaient ce récit de plusieurs millénaires.

L’eau qui vieillit les plantes

D’autres géologues ont vite soulevé un problème. Une plante qui vit sous l’eau ne prend pas son carbone dans l’air. Elle le prend dans l’eau, qui peut contenir un carbone très ancien venu des roches calcaires. La plante semble alors plus vieille qu’elle ne l’est vraiment.

Ces géologues ont daté une plante de la même sorte, cueillie vivante dans la région en 1947. Le radiocarbone lui a pourtant donné environ 7 400 ans. Si les graines du site étaient faussées autant, les traces seraient bien plus jeunes. Elles auraient alors à peu près l’âge d’autres sites déjà connus.

D’autres chercheurs pensent que ces graines n’ont même pas poussé sur place. Selon eux, des tempêtes les auraient poussées vers la rive depuis le large. Elles y seraient arrivées mêlées en boules à des graines bien plus anciennes. Les vagues les auraient ensuite étalées en couches.

Trois méthodes, puis un aveu

L’équipe a répondu en datant d’autres matériaux. Elle a trié à la machine des dizaines de milliers de grains de pollen de pins, qui prennent leur carbone dans l’air. Elle a aussi daté des grains de sable d’après le dernier moment où ils ont vu le soleil. Une autre équipe a daté des boues de marais un peu plus au nord. Tous ces résultats tombaient à peu près à la même époque.

Le chef de cette autre équipe avait pourtant signé le premier article. Selon lui, il faudrait un hasard extrême pour que tous ces résultats se trompent ensemble. Un spécialiste du Texas lui répond que les boues ont pu, elles aussi, absorber du vieux carbone. Le désaccord n’était pas réglé.

En octobre 2026, l’équipe d’origine a publié des mesures bien plus précises. Elles montrent que les graines des couches les plus basses paraissaient en effet trop vieilles. L’écart reste pourtant beaucoup plus faible que pour la plante cueillie vivante. Même corrigées, les traces demeurent au cœur de la grande période froide. Les critiques n’ont pas encore répondu à cette étude.

Des enfants de passage

Les traces les plus nombreuses ont été laissées par des enfants d’environ 6 ans. Les chercheurs estiment ces âges d’après la taille des pieds et les donnent comme approximatifs. On n’a trouvé ni campement ni lieu de rassemblement. Pour les chercheurs, c’était un lieu de passage. Sur une couche, de longues traînées droites font penser à des perches tirées pour porter des charges.

Personne ne sait qui étaient ces gens, ni par quel chemin ils étaient arrivés. Aucun outil n’a été retrouvé, alors que toute la terre retirée a été tamisée. Un chercheur de l’équipe pense que des chasseurs en marche ne laissent pas tomber leur matériel. Un archéologue de l’Alaska lui répond que seuls des objets fabriqués diront qui étaient ces gens.

Sur l’une des couches, un grand animal de la famille des loups a posé sa patte en plein dans une empreinte humaine.

Il faut lire l’article complet pour l’herbe de 1947 qui paraissait vieille de plusieurs millénaires, et pour le réchauffement du Groenland qui a servi de contre-épreuve aux dates.