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Mars 2006

... On date les fossiles avec le carbone 14

Le carbone 14 permet de donner un âge précis aux fossiles, momies, et autres squelettes retrouvés par les archéologues. Un sacré progrès pour connaître nos origines. Mais comment cette méthode est-elle utilisée ? Est-elle vraiment fiable ?
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C'est Willard Libby qui a mis au point la technique de datation au carbone 14. Il a d'ailleurs reçu le prix Nobel de chimie en 1960 pour son invention. En voici le principe simplifié

1. En entrant dans l'atmosphère, les particules cosmiques (neutrons) entrent en collision avec des atomes d'azote. Lors de ce choc, l'atome d'azote perd un proton et se transforme en carbone 14. Cet atome n'est pas stable, il a tendance à perdre des neutrons au fil du temps : il est radioactif.
2.Le carbone radioactif se lie avec de l'oxygène pour former du dioxyde de carbone. Son taux est stable, autour de 1,2 % du carbone de l'atmosphère. Le reste est en grande majorité du carbone 12, l'isotope normal du carbone.
3. Le carbone radioactif est respiré par les plantes, qui l'utilisent pour leur croissance grâce à la photosynthèse. Aussi longtemps que la plante vit, elle continue de prélever du C-14, dont la proportion reste fixe (autour d'un atome de C-14 pour 750 milliards d'atomes de C-12)
4. Quand la plante meure, son stock de C-14 n'est plus renouvelé : au fur et à mesure des désintégrations radioactives, il reste donc de moins en moins de carbone 14 dans la plante.
5. Les animaux, humains, qui ont absorbé des plantes contiennent eux aussi du C-14 dans la même proportion et subissent donc le même phénomène.
6. En déterminant combien il reste de C-14 dans un échantillon, on peut déterminer combien de désintégrations ont eu lieu depuis le taux normal, et donc la date de la mort de la plante ou de l'animal.

A quoi ça sert ?
La datation au carbone 14 trouve de multiples applications. On pense bien entendu à l'archéologie, pour dater des fossiles ou des objets préhistoriques. On a même prouvé grâce au carbone 14 que le Saint-Suaire de Turin, dont on pensait qu'il avait été porté par Jésus lors de son enterrement, avait été tissé entre 1260 et 1390 après JC. Mais l'analyse de roches volcaniques ou des eaux souterraines permet aussi d'étudier la fréquence des éruptions ou la circulation de l'eau.

Qu'est-ce qu'on peut dater ?
Il faut entre 5 mg à 2 g de l'échantillon selon le matériau et son état de conservation. A priori, tout ce qui contient du carbone organique peut être daté selon cette méthode : les sédiments marins, les coraux, le bois, les os, le charbon, ou les bandages d'une momie, puisqu'ils sont constitués de fibre de lin.

Le carbone 14 est utilisable pour des matériaux datant de 500 à 70 000 ans environ. Pas question donc de dater ainsi des fossiles de dinosaures, dont les derniers se sont éteints il y a 65 millions d'années. Pour les matériaux trop anciens, trop jeunes, ou ne contenant pas de carbone, il existe de multiples autres méthodes de datation par radioactivité (uranium, potassium…) ou autres (thermoluminescence, dendrochronologie, archéomagnétisme…)

Comment sait-on à quelle vitesse le carbone-14 se désintègre ?
Tout atome radioactif se désintègre selon une période de temps donné. Plus l'atome est instable, et plus vite il va se désintégrer. Statistiquement, on considère que la demi-vie du carbone 14 est de 5 730 ans (plus ou moins 50 ans). Cela veut dire qu'au bout de 5 730 ans, il ne reste que la moitié des atomes de C-14 de départ. Mais attention : tout n'a pas disparu au bout de 11 460 ans ! Car la courbe de désintégration est exponentielle : très rapide au début, elle se ralentit au fur et à mesure de la disparition du C-14.

Au-delà de 75 000 ans, la quantité de carbone 14 est trop faible pour être détectée. On doit alors utiliser d'autres méthodes de datation.
© OPUS

Est-ce que c'est sûr ?
Le problème de cette méthode est qu'elle repose sur une hypothèse de taux stable de gaz carbonique dans l'atmosphère. Or celle-ci a légèrement varié au cours du temps (intensité du rayonnement cosmique, circulation océanique…) et particulièrement depuis l'explosion de l'ère industrielle, où le taux de CO2 atmosphérique a explosé.

Certains paramètres peuvent fausser la datation. Ainsi, des arbres poussant au bord d'une autoroute absorbent trop de carbone normal issu des gaz d'échappement, car ces derniers ne contiennent pas de carbone 14. Du coup, sa proportion de C-14 est plus faible que la normale et il paraît parfois plus vieux de 12 000 ans ! Les scientifiques élaborent donc des "courbes de redressement" pour prendre en compte ces changements.

 
 Céline Deluzarche, L'InternauteScience - Technologie
 
Magazine Science
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