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El profundo tajo realizado en la sierra dejó al descubierto diferentes cavidades, algunas totalmente colmatadas por sedimentos. Una parte de los yacimientos desapareció con esta monumental obra de ingeniería, pero gracias a ella conocemos hoy día unos yacimientos excepcionales que hubieran pasado inadvertidos para la ciencia.
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Atraído por la noticia de algunos pequeños hallazgos, Francisco Jordá inicia las primeras excavaciones y descubre fósiles de fauna prehistórica y evidencias de presencia humana de época Paleolítica.
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El Grupo Espeleológico Edelweiss descubre un yacimiento de época Neolítica y de comienzos de la Edad del Bronce.
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Trinidad Torres, que por entonces realizaba su tesis doctoral en osos fósiles, acude a Emiliano Aguirre, antropólogo, con varios restos humanos encontrados en uno de los yacimientos de la sierra burgalesa: la Sima de los Huesos.
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En 1980 Aguirre inicia las excavaciones en la Galería y la Gran Dolina. Hasta 1984 no se dieron las condiciones necesarias para acometer la excavación sistemática de la Sima de los Huesos.
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Décadas de exploración de espeleólogos aficionados había dejado un gran número de sedimentos removidos en el que se mezclaban colmillos de osos, fragmentos de huesos humanos rotos por las botas de visitantes, bloques de roca desprendidas del techo, etc. En 1990 se finalizó la extracción y análisis de esos sedimentos.
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Emiliano Aguirre se jubila y la dirección pasa al equipo formado por Juan Luis Arsuaga, José María Bermúdez de Castro y Eudald Carbonell Roura.
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Se encuentran incontables huesos humanos en un excepcional estado de conservación en la Sima de los Huesos. Entre ellos destaca el famoso cráneo número 5, bautizado como Miguelón en honor a Miguel Indurain.
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En el yacimiento de la Gran Dolina aparecen unos dientes humanos con una antigüedad de 800.000 años, lo que revela un poblamiento de Europa más temprano de lo que se pensaba hasta la fecha.
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Comienzan las excavaciones en la Sima del Elefante, un yacimiento que rebasa el millón de años y donde se encuentra mamíferos fósiles y piezas de industria lítica, el testimonio más antiguo de la presencia humana en Europa.
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Se descubre Excálibur, única pieza de industria lítica hallada en la Sima de los Huesos. Se trata de un bifaz tallado en cuarcita roja de 400.000 años y que posiblemente tenía un gran valor simbólico.
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Se descubre una mandíbula con algunos de sus dientes en el yacimiento de la Sima del Elefante durante la campaña de excavación de 2007, lo que confirma que los primeros humanos ya se encontraban en Europa Occidental hace más de 1 millón de años.
