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Les principaux événements qui ont marqué l'extinction de l'homme de Néandertal se situent vers -30.000 ans et marquent la transition entre le paléolithique moyen et le paléolithique supérieur. Deux chercheurs du Centre d'Etudes du Patrimoine Archéologique de la Préhistoire de l'Université Autonome de Barcelone et un de l'institut d'archéologie de la University College London, ont réalisé des fouilles archéo-stratigraphiques correspondant à cette transition à Cova Gran de Santa Linya, dans les pré-Pyrénées catalanes, un gisement archéologique découvert en 2002, un des rares en Europe qui permet de telles études.

Sous la direction de Rafael Mora, ils ont analysé 7 strates, 4 du paléolithique moyen tardif et 3 du paléolithique supérieur, qu'ils ont datées entre -34.000 et -32.000 ans. L'étude d'une surface relativement importante de 60 m2 leur a permis de reconstituer la chronologie de l'occupation de ce lieu investi successivement par des groupes de 15 à 20 personnes, des Néandertal et des hommes modernes. Dans ce gisement particulièrement bien conservé, ils ont identifié du matériel archéologique correspondant à Homo neanderthalensis clairement séparés par une strate stérile de sédiments de matériel attribué à Homo sapiens. Cette découverte renforce l'hypothèse que les deux espèces ne sont pas mélangées ni même n'ont interagi. Si les fouilles révèlent des pratiques communes de chasse, collecte, élaboration d'outils, utilisation du feu, les techniques et les matériaux utilisés se révèlent être radicalement différents. On peut par exemple signaler la présence attribuée à Homo sapiens, de vis marines perforées qui témoignent de l'évolution de l'espèce sur de vastes territoires ou d'échanges entre différents groupes.

Par ailleurs, les chercheurs discutent la fiabilité de la datation au carbone 14 pour des temps aussi reculés car les résultats des datations qu'ils ont faites des lieux les laissent sceptiques.