Digitalizando las fronteras de la investigación: escaneando en 3D en las excavaciones de un homínido en Kenia

El equipo de Artec sale para el Lago Turkana, Kenia, para trabajar junto con paleontólogos mundialmente reconocidos en la digitalización de fósiles y restos de animales y homínidos prehistóricos.

El Turkana Basin Institute (TBI) desarrolla investigación de nuestros ancestros homínidos y su entorno cerca del Lago Turkana de Kenia.  Los restos que los antropólogos escarban son una vasta fuente de información acerca de la vida hace millones de años.  Al examinarlos, los científicos pueden reconstruir la compleja historia de nuestro planeta y desmitificar la naturaleza de las formas de vida que alguna vez habitaron la Tierra.

Louise Leakey de TBI explica que “obviamente los homínidos, ancestros de los humanos, representan el 1% de todos los fósiles que encontramos.  La mayor parte del tiempo estamos recolectando cerdos, caballos, elefantes, roedores y todo tipo de otras cosas que coexistieron con nuestros ancestros humanos.”  Durante años TBI ha obtenido, estudiado y preservado estos secos objetos, adicionando inmensamente a la colección del Museo Nacional de Kenia.

Dentro de las instalaciones de TBI.

En el entretanto, mientras localizan más y más fósiles, TBI continua enfrentando los retos de su esfuerzo para preservar, recolectar, y publicar tanto los antiguos como los nuevos hallazgos. La mayoría de las tecnologías de preservación tienden a quedarse cortas respecto de lo que los científicos y los investigadores requieren para obtener de manera adecuada datos crudos.  Por ejemplo, el uso de la fotografía para medir la distancia entre objetos para crear modelos tridimensionales está llamado a producir imágenes borrosas de la morfología ósea.  Los escáneres 3D, de otra parte, pueden capturar imagines en alta resolución, generando datos visuales de alta calidad.

En agosto de 2014 el experto dúo de escaneo de Artec, Denis Baev y Francisco Correa, llegaron a las instalaciones de TBI en Koobi Fora, al norte de Nairobi.  Allí pudieron ver de primera mano los fósiles de la región y aprendieron acerca de los retos de TBI en su rol de preservadores.  Denis y Francisco trajeron consigo dos estrellas de Artec: Eva y Spider – poderosos escáneres 3D de alta resolución que se sostienen con la mano.

Tal y como si fueran parte de TBI, Denis y Francisco salieron a su primer día de trabajo al amanecer.  La primera parte del viaje los llevó al Parque Nacional de Sibiloi, un área conocida por contener la colección de “gigantes prehistóricos”.  Hace casi dos millones de años, tortugas gigantes, cocodrilos y elefantes caminaban por la tierra.

La ida en carro hasta el sitio de la primera excavación duró varias muy movidas horas – sin carreteras, sólo algunas trochas que seguir.  Ahí, Denis y Francisco se vieron cara a cara con uno de los depredadores gigantes prehistóricos.  Bueno, sólo una parte fosilizada del mismo.

Anteriormente, Louise había instruido al equipo de Artec para que identificaran fósiles por su color, textura y patrón-  Luego de un ajuste a la forma en la que Denis y Francisco estaban revisando el área, ¡se hizo evidente que los fósiles estaban ahí, en todos lados!

Fósiles en el Parke Nacional de Sibiloi.

Luego de treinta minutos lograron localizar el muy grande fósil del cráneo de un cocodrilo en medio de las rocas.  Con fecha de hace más de dos millones de años, esta especie prehistórica probablemente se alimentaba de mamíferos incautos.  Sus enormes mandíbulas sugieren una dieta de carne dura y fibrosa.

Cuando el equipo llegó, el antiguo cráneo parecía cambiado.  Habían pasado 7 años desde que Louise lo había visto por última vez.  A diferencia de otros hallazgos de TBI, al cráneo no se le levantaron paredes alrededor para protegerlo del clima.  Sin embargo, ninguna condición climática podría haber movido de esa manera a este fragmento de la historia de 10 libras.  Era evidente que alguien lo había movido, y tristemente, el daño es irreversible.  De todas maneras, procedimos a escanear lo que quedó del cráneo con el Eva.

Usando el Eva de Artec para escanear los restos de un cocodrilo prehistórico.

A una corta distancia del cráneo se encuentra un edificio en donde se alberga el esqueleto completo de otro cocodrilo.  Denis inmediatamente se dio a la tarea de capturar en 3D este hallazgo único.  Usó el Eva para escanear completamente el esqueleto y luego el Spider para escanear los detalles y partes más pequeñas del cuerpo.  Tomó una breve sesión de veinte minutos para digitalizar el cocodrilo prehistórico - ¡una fracción de lo que tomó llegar al sitio de la excavación!

Denis con sus herramientas escaneado con el Eva de Artec.

EL resultado – una imagen en 3D del cocodrilo fosilizado.

Luego de escanear los cocodrilos, Denis fue a tomar una imagen digital de una tortuga gigante. Reservó el día siguiente para el masivo Elephas recki, un elefante similar pero significativamente más grande que el Elephas maximus (elefante asiático) moderno.

Mientras el tamaño de los fósiles hace que sea difícil moverlos, éstos pueden ser escaneados fácilmente in situ con las soluciones de imágenes 3D de Artec.

Los restos fosilizados son una mina de oro para los científicos, pero a diferencia del precioso metal, el cual puede ser extraído con relativamente facilidad, estas estructuras esqueléticas gigantes son simplemente muy grandes y frágiles para ser movidas.  Además, los fósiles dejados en los sitios de excavación revelan mucho más a los científicos que investigan tanto los objetos como su ubicación.  De hecho, mantener los fósiles en donde fueron exhumados genera un contexto valioso de información que requiere de expertos en una variedad de disciplinas para analizar y entender.  Es por ello que los investigadores de TBI necesitan colaborar de cerca con los geólogos y genetistas, entre otros.

Pero para que pueda existir la colaboración interdisciplinaria es necesario que haya acceso a los datos recolectados en locaciones remotas, tales como el Lago Turkana.  Gracias a los avances en las imágenes digitales 3D, compartir y preservar los hallazgos se ha convertido en una práctica del día a día para los científicos líderes.

Por ejemplo, Louise y su equipo usan el Eva y Spider de Artec casi todos los días.  Algunas veces inclusive hacen demostraciones con los escáneres para los investigadores visitantes, quienes luego se dan cuenta que los necesitan para su propia práctica.  Actualmente están empleando los escáneres 3D de Artec para escanear fósiles que se encuentran en la colección del museo.

Los esfuerzos de preservación de TBI se asemejan a los del Art Project de Google para digitalizar artefactos.  Art Project empezó en 2011y actúa como un portal a las galerías de los museos participantes.  Muestra imágenes en alta resolución de algunas de las más preciadas posesiones en el mundo del arte, incluyendo el Eva de Artec en su esfuerzo por hacerlo así.

Restos excavados que aún necesitan ser escaneados en 3D.

Los investigadores de TBI creer que todos deberían tener fácil acceso a la información que han obtenido durante los años de obtención de fósiles y su posterior cataloguización cerca del Lago Turkana.  Desafortunadamente, catalogar en formato 3D – dejando de lado esas estructuras complejas, detalladas y texturizadas de cráneos y fragmentos de dientes – era algo difícil desde el punto de vista tecnológico y prohibido desde la perspectiva presupuestal hasta hace poco.  En nuestra entrevista con Leakey ella compartió su experiencia con las diferentes técnicas para la captura de imágenes digitales: “Yo sé que los escáneres que estábamos usando anteriormente y obviamente con la fotogametría hay… bueno, la cantidad de detalle y la precisión de la captura tienen un límite ahí.  Sus escáneres de Artec que se sostienen con la mano son realmente muy rápidos al capturar y permite hacer mucho más de lo que hubiera sido posible hace apenas un par de años.”

Cráneo de 1,9 millones de años de un H. Habilis que fue escaneado en 3D con el Spider de Artec.

El Spider de Artec capture en 3D el detalle y la textura de la mandibular de este Paranthropus boisei.

Los escáneres de Artec 3D ayudan a traer a los observadores cara a cara con la vida antigua.  Su habilidad para capturar en alta resolución produce réplicas digitales tan parecidas a las reales, que pueden ser guardadas, mostradas en línea o impresas en 3D.  Adicionalmente, le ofrecen rapidez, flexibilidad, portabilidad y facilidad de uso a sus usuarios.  Leakey está de acuerdo: “tener la posibilidad de tener réplicas de fósiles en un computador y poder verlas.  Nunca habíamos podido hacer eso.  Fue un gran logro poder capturar todo ese detalle.  Ahora podemos escanear en la mitad de la nada.  Idealmente, si pudiéramos escanear, como sucede ahora, en la medida en que encontremos algo en la superficie, mientras lo excavamos, podemos realmente obtener detalles día a día u hora a hora.  Se podría documentar, de hecho, el proceso entero.”  Y con el paquete de batería de larga duración de Artec, el cual no tiene rival, documentar información in situ lejos de fuentes de energía durante largos periodos se ha convertido en una posibilidad.

Sólo 30 minutos para escanear y un post procesamiento sin problemas con el algoritmo de auto alineamiento de Artec.

El reino de la investigación, además del campo mismo, tradicionalmente ha sido confinado a los espacios de los museos y algunos selectos laboratorios alrededor del mundo.  Esto ha mantenido a los objetos fosilizados relativamente aislados del público.  La considerable colección de TBI no había sido una excepción hasta hace poco.  Las piezas del museo y del laboratorio viajan poco, pero una vez han sido re modeladas digitalmente, éstas pueden ser replicadas de manera indefinida y distribuidas alrededor del mundo con tan sólo el click de un botón.  En este sentido, el escaneo 3D ha alistado el camino  que lleva fuera de los museos y laboratorios y ha introducido los hallazgos de las investigaciones actuales el mundo de los medios digitales.

Caparazón en 3D de una Tortuga Gigante con las medidas y anotaciones.

De hecho, esto fue lo que inspiró a Louise a lanzar  African Fossils, una página web que virtualiza la experiencia del laboratorio de TBI.  Usando una combinación de herramientas para la captura 3D, incluyendo los escáneres de Artec 3D, lleva los hallazgos de investigación de TBI más cerca a los hogares y laboratorios alrededor del mundo.

Este tipo de tecnología abre nuevos caminos para hablar de la historio de la humanidad.  EN una entrevista con Artec, Louise afirma: “y así sentí que ahora sí teníamos la posibilidad, si empezábamos a escanear los fósiles, no sólo como un record digital de las colecciones que se encuentran en estas estaciones más remotas, sino para permitirle a las personas en cualquier parte del mundo explorar y mirarlos en detalle.”  ¡Combine para crear imágenes de los escáneres de Artec y las posibilidades sin límites de internet, y las distancias geográficas que sofocan el diálogo científico prácticamente desaparecen!