L'analyse des radiocarbones a changé notre compréhension des 50 000 dernières années. Le professeur Willard Libby en a fait la première démonstration en 1949, ce qui lui a valu plus tard le prix Nobel.
Méthode de rencontre
L'analyse du radiocarbone consiste essentiellement à comparer trois isotopes différents du carbone. Les isotopes d'un élément particulier ont le même nombre de protons dans le noyau, mais un nombre différent de neutrons. Cela signifie que malgré leur grande similitude chimique, ils ont des masses différentes.
La masse totale d'un isotope est indiquée par un indice numérique. Alors que les isotopes plus légers 12C et 13C sont stables, l'isotope le plus lourd 14C (radiocarbone) est radioactif. Son noyau est si grand qu'il est instable.
Au fil du temps, 14C, la base de la datation au radiocarbone, se désintègre en azote 14N. La majeure partie du carbone 14 est créée dans la haute atmosphère, où les neutrons produits par les rayons cosmiques réagissent avec les atomes 14N.
Puis il s'oxyde en 14CO2, pénètre dans l'atmosphère et se mélange avec 12 CO2 et 13CO2. Le dioxyde de carbone est utiliséplantes pendant la photosynthèse et de là tout au long de la chaîne alimentaire. Par conséquent, chaque plante et animal de cette chaîne (y compris les humains) aura une quantité égale de 14C par rapport à 12C dans l'atmosphère (rapport14S:12S).
Limites de la méthode
Lorsque des êtres vivants meurent, les tissus ne sont plus remplacés et la désintégration radioactive 14C devient apparente. Après 55 000 ans, 14C s'est tellement décomposé que ses restes ne peuvent plus être mesurés.
Qu'est-ce que la datation au radiocarbone ? La décroissance radioactive peut être utilisée comme une "horloge" puisqu'elle est indépendante des conditions physiques (par exemple la température) et chimiques (par exemple la teneur en eau). La moitié du 14C contenu dans l'échantillon se désintègre en 5730 ans.
Donc, si vous connaissez le ratio 14C:12C au moment du décès et le ratio d'aujourd'hui, alors vous pouvez calculer combien de temps s'est écoulé. Malheureusement, il n'est pas si facile de les identifier.
Analyse du radiocarbone: marge d'erreur
La quantité de 14C dans l'atmosphère, donc dans les plantes et les animaux, n'a pas toujours été constante. Par exemple, il varie en fonction du nombre de rayons cosmiques atteignant la Terre. Cela dépend de l'activité solaire et du champ magnétique de notre planète.
Heureusement, il est possible de mesurer ces fluctuations sur des échantillons datés par d'autres méthodes. Vous pouvez compter les cernes annuels des arbres et le changement de leur contenuradiocarbone. A partir de ces données, une "courbe d'étalonnage" peut être construite.
Actuellement, des travaux sont en cours pour l'agrandir et l'améliorer. En 2008, seules les datations au radiocarbone jusqu'à 26 000 ans pouvaient être calibrées. Aujourd'hui, la courbe a été étendue à 50 000 ans.
Que peut-on mesurer ?
Tous les matériaux ne peuvent pas être datés avec cette méthode. La plupart, sinon la totalité, des composés organiques permettent une datation au radiocarbone. Certains matériaux inorganiques, tels que le composant aragonite des coquillages, peuvent également être datés, puisque le carbone 14 a été utilisé dans la formation du minéral.
Les matériaux datés depuis le début de la méthode comprennent le charbon de bois, le bois, les brindilles, les graines, les os, les coquillages, le cuir, la tourbe, le limon, la terre, les cheveux, la poterie, le pollen, les peintures murales, le corail, les restes de sang, tissu, papier, parchemin, résine et eau.
L'analyse radiocarbone d'un métal n'est pas possible s'il ne contient pas de carbone 14. L'exception concerne les produits en fer, qui sont fabriqués à partir de charbon.
Comptage double
En raison de cette complication, les datations au radiocarbone sont présentées de deux manières. Les mesures non calibrées sont données dans les années antérieures à 1950 (BP). Les dates calibrées sont également présentées en BC. e., et après, ainsi que l'utilisation de l'unité calBP (calibrée jusqu'à présent, avant 1950). Il s'agit d'une "meilleure estimation" de l'âge réel de l'échantillon, mais il est nécessaire de pouvoir remonter àanciennes données et calibrez-les au fur et à mesure que de nouvelles études mettent à jour la courbe de calibration.
Quantité et qualité
La deuxième difficulté est la prévalence extrêmement faible de 14С. Seul 0,0000000001 % du carbone présent dans l'atmosphère actuelle est 14C, ce qui le rend incroyablement difficile à mesurer et extrêmement sensible à la pollution.
Dans les premières années, l'analyse au radiocarbone des produits de désintégration nécessitait d'énormes échantillons (par exemple, la moitié d'un fémur humain). De nombreux laboratoires utilisent désormais le spectromètre de masse par accélérateur (AMS), qui peut détecter et mesurer la présence de divers isotopes, ainsi que compter les atomes de carbone 14 individuels.
Cette méthode nécessite moins de 1 gramme d'os, mais peu de pays peuvent se permettre plus d'un ou deux AMS, qui coûtent plus de 500 000 $. Par exemple, l'Australie ne possède que 2 de ces instruments capables de datation au radiocarbone, et ils sont hors de portée d'une grande partie du monde en développement.
La propreté est la clé de la précision
De plus, les échantillons doivent être soigneusement nettoyés de la contamination par le carbone de l'adhésif et du sol. Ceci est particulièrement important pour les matériaux très anciens. Si 1 % d'un élément d'un échantillon vieux de 50 000 ans provient d'un polluant moderne, il sera daté de 40 000 ans.
Pour cette raison, les chercheurs développent constamment de nouveauxméthodes de nettoyage efficace des matériaux. Ils peuvent avoir un impact significatif sur le résultat que donne l'analyse au radiocarbone. La précision de la méthode a considérablement augmenté avec le développement d'une nouvelle méthode de nettoyage au charbon actif ABOx-SC. Cela a permis, par exemple, de repousser la date d'arrivée des premières personnes en Australie de plus de 10 000 ans.
Analyse du radiocarbone: critique
La méthode prouvant que bien plus de 10 mille ans se sont écoulés depuis le début de la Terre, mentionnée dans la Bible, a été critiquée à plusieurs reprises par les créationnistes. Par exemple, ils soutiennent que d'ici 50 000 ans, les échantillons devraient être exempts de carbone 14, mais le charbon, le pétrole et le gaz naturel, dont on pense qu'ils datent de millions d'années, contiennent des quantités mesurables de cet isotope, ce qui est confirmé par la datation au radiocarbone. L'erreur de mesure dans ce cas est supérieure au rayonnement de fond, qui ne peut pas être éliminé en laboratoire. Autrement dit, un échantillon qui ne contient pas un seul atome de carbone radioactif affichera une date de 50 000 ans. Cependant, ce fait ne remet pas en cause la datation des objets, et plus encore n'indique pas que le pétrole, le charbon et le gaz naturel sont plus jeunes que cet âge.
Aussi, les créationnistes notent quelques bizarreries dans la datation au radiocarbone. Par exemple, la datation des mollusques d'eau douce a déterminé leur âge à plus de 2 000 ans, ce qui, selon eux, discrédite cette méthode. En fait, il a été constaté que les coquillages tirent la majeure partie de leur carbone du calcaire et de l'humus, qui sont très pauvres en 14C, car ces minéraux sont très anciens et n'ont pas accès àcarbone de l'air. L'analyse au radiocarbone, dont l'exactitude dans ce cas peut être mise en doute, est par ailleurs vraie. Le bois, par exemple, n'a pas ce problème, car les plantes obtiennent du carbone directement de l'air, qui contient une dose complète de 14C.
Un autre argument contre la méthode est le fait que les arbres peuvent former plus d'un anneau en un an. C'est vrai, mais le plus souvent, il arrive qu'ils ne forment pas du tout d'anneaux de croissance. Le pin bristlecone, à partir duquel la plupart des mesures sont basées, a 5 % moins d'anneaux que son âge réel.
Régler la date
L'analyse des radiocarbones n'est pas seulement une méthode, mais des découvertes passionnantes dans notre passé et notre présent. La méthode a permis aux archéologues de classer les découvertes dans l'ordre chronologique sans avoir besoin de documents écrits ou de pièces de monnaie.
Au XIXe siècle et au début du XXe siècle, des archéologues incroyablement patients et prudents ont associé des poteries et des outils en pierre de différentes zones géographiques en recherchant des similitudes dans les formes et les motifs. Ensuite, en partant du principe que les styles d'objets ont évolué et se sont complexifiés avec le temps, ils ont pu les ordonner.
Ainsi, les grandes tombes à dôme (connues sous le nom de tholos) en Grèce étaient considérées comme les précurseurs de structures similaires sur l'île écossaise de Maeshowe. Cela soutenait l'idée que les civilisations classiques de la Grèce et de Rome étaient au centre de toute innovation.
Cependant, dansÀ la suite d'une analyse au radiocarbone, il s'est avéré que les tombes écossaises avaient des milliers d'années de plus que les tombes grecques. Les barbares du Nord étaient capables de concevoir des structures complexes similaires aux structures classiques.
D'autres projets notables étaient l'attribution du Suaire de Turin à la période médiévale, la datation des manuscrits de la mer Morte à l'époque du Christ et la périodisation quelque peu controversée des dessins de la grotte Chauvet à 38 000 calBP (environ 32 000 BP), des milliers d'années plus tôt que prévu.
L'analyse au radiocarbone a également été utilisée pour déterminer le moment de l'extinction des mammouths et a contribué au débat sur la question de savoir si les humains modernes et les Néandertaliens se sont rencontrés ou non.
Isotope 14С est utilisé non seulement pour déterminer l'âge. La méthode d'analyse au radiocarbone nous permet d'étudier la circulation de l'océan et de suivre le mouvement des médicaments dans tout le corps, mais c'est un sujet pour un autre article.
