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Datation au radiocarbone - Technique de datation fiable mais mal comprise

Datation au radiocarbone - Technique de datation fiable mais mal comprise

La datation au radiocarbone est l'une des techniques de datation archéologiques les plus connues des scientifiques, et le grand public en a au moins entendu parler. Mais il existe de nombreuses idées fausses sur le fonctionnement du radiocarbone et sur la fiabilité de sa technique.

La datation au radiocarbone a été inventée dans les années 1950 par le chimiste américain Willard F. Libby et quelques-uns de ses étudiants à l'Université de Chicago: en 1960, il a remporté un prix Nobel de chimie pour l'invention. Il s'agissait de la première méthode scientifique absolue jamais inventée: c'est-à-dire que cette technique était la première à permettre à un chercheur de déterminer le temps écoulé depuis la mort d'un objet organique, qu'il soit en contexte ou non. Timide d'un timbre à date sur un objet, c'est toujours la meilleure et la plus précise des techniques de datation conçues.

Comment fonctionne le radiocarbone?

Tous les êtres vivants échangent le carbone 14 (C14) avec l'atmosphère qui les entoure. Les animaux et les plantes échangent du carbone 14 avec l'atmosphère, les poissons et les coraux échangent du carbone avec le carbone 14 dissous dans l'eau. Tout au long de la vie d'un animal ou d'une plante, la quantité de C14 est parfaitement équilibrée avec celle de son environnement. Lorsqu'un organisme meurt, cet équilibre est rompu. Dans un organisme mort, le C14 se désintègre lentement à un rythme connu: sa "demi-vie".

La demi-vie d'un isotope tel que le C14 est le temps qu'il faut à une moitié de sa décomposition: en C14, tous les 5 730 ans, la moitié est partie. Donc, si vous mesurez la quantité de C14 dans un organisme mort, vous pouvez déterminer depuis combien de temps il n’a plus échangé de carbone avec son atmosphère. Dans des circonstances relativement immaculées, un laboratoire de radiocarbone peut mesurer la quantité de radiocarbone dans un organisme mort pendant jusqu'à 50 000 ans; après cela, il ne reste plus assez de C14 à mesurer.

Cernes et Radiocarbone

Il y a un problème, cependant. Le carbone dans l'atmosphère fluctue en fonction de l'intensité du champ magnétique terrestre et de l'activité solaire. Vous devez savoir à quoi ressemblait le niveau de carbone atmosphérique (le "réservoir" de radiocarbone) au moment de la mort d'un organisme, afin de pouvoir calculer le temps écoulé depuis sa mort. Vous avez besoin d’une règle, d’une carte fiable pour le réservoir: c’est-à-dire un ensemble d’objets organiques sur lesquels vous pouvez fixer une date en toute sécurité, en mesurer le contenu en C14 et ainsi déterminer le réservoir de base pour une année donnée.

Heureusement, nous avons un objet organique qui détecte chaque année le carbone dans l'atmosphère: les cernes. Les arbres maintiennent un équilibre de carbone 14 dans leurs anneaux de croissance - et les arbres produisent un anneau pour chaque année de leur vie. Bien que nous n'ayons pas d'arbres vieux de 50 000 ans, nous avons des ensembles de cernes superposés remontant à 12 594 ans. En d’autres termes, nous disposons donc d’un moyen assez solide pour calibrer les dates brutes au radiocarbone des 12 594 dernières années de notre planète.

Mais auparavant, seules des données fragmentaires étaient disponibles, ce qui rendait très difficile la datation définitive de tout ce qui a plus de 13 000 ans. Des estimations fiables sont possibles, mais avec des facteurs +/- importants.

La recherche de calibrages

Comme vous pouvez l’imaginer, des scientifiques ont tenté de découvrir d’autres objets organiques dont la datation peut être sécurisée de façon stable depuis la découverte de Libby. Les autres ensembles de données organiques examinés comprenaient des varves (couches dans la roche sédimentaire posées chaque année et contenant des matériaux organiques, des coraux d'océan profond, des spéléothèmes (dépôts de grottes) et des téphras volcaniques; toutefois, chacune de ces méthodes pose des problèmes. les varves peuvent potentiellement inclure le vieux carbone dans le sol, et il existe encore des problèmes non résolus avec des quantités fluctuantes de C14 dans les coraux océaniques.

À partir des années 1990, une coalition de chercheurs dirigée par Paula J. Reimer du Centre pour le climat, l'environnement et la chronologie CHRONO, à l'Université Queen's de Belfast, a commencé à créer un vaste ensemble de données et un outil d'étalonnage qu'ils ont d'abord appelés CALIB. Depuis lors, CALIB, renommé IntCal, a été peaufiné à plusieurs reprises. Au moment de la rédaction de cet article (janvier 2017), le programme s'appelle désormais IntCal13. IntCal combine et renforce les données des cernes d’arbres, des carottes de glace, du téphra, des coraux et des spéléothèmes afin de créer un jeu d’étalonnage considérablement amélioré pour les 14 dates c14 il y a entre 12 000 et 50 000 ans. Les dernières courbes ont été ratifiées lors de la 21e Conférence internationale sur le radiocarbone en juillet 2012.

Lac Suigetsu, Japon

Au cours des dernières années, le lac Suigetsu au Japon est une nouvelle source potentielle d’affinement des courbes radiocarbone. Les sédiments formés chaque année du lac Suigetsu contiennent des informations détaillées sur les changements environnementaux survenus au cours des 50 000 dernières années. Selon PJ Reimer, spécialiste du radiocarbone, ils seront aussi bons et peut-être meilleurs que les échantillons de carottes prélevés dans la calotte glaciaire du Groenland.

Les chercheurs Bronk-Ramsay et al. rapportent 808 dates AMS basées sur des varves de sédiment mesurées par trois laboratoires de radiocarbone différents. Les dates et les changements environnementaux correspondants promettent d’établir des corrélations directes entre d’autres données climatiques clés, permettant ainsi à des chercheurs tels que Reimer de calibrer avec précision des dates au radiocarbone comprises entre 12 500 et la limite pratique de c14 datant de 52 800.

Constantes et limites

Reimer et ses collègues soulignent qu'IntCal13 n'est que le dernier en termes de jeux d'étalonnage et que d'autres améliorations sont à prévoir. Par exemple, dans le calibrage de IntCal09, ils ont découvert des preuves que pendant le Dryas plus jeune (12 550-12 900 cal BP), il y avait un arrêt ou au moins une forte réduction de la formation d'eau profonde de l'Atlantique Nord, qui reflétait sûrement le changement climatique; ils ont dû éliminer les données de l'Atlantique Nord pour cette période et utiliser un jeu de données différent. Nous devrions voir des résultats intéressants dans un avenir très proche.

Sources et informations complémentaires

  • Bronk Ramsey C, membre du personnel, Bryant CL, F Brock, H Kitagawa, J Van der Plicht, G Schlolaut, Marshall MH, Brauer A, Lamb HF et al. 2012. Enregistrement complet du radiocarbone terrestre entre 11,2 et 52,8 kyr B.P. Science 338: 370-374.
  • Reimer PJ. 2012. Science de l'atmosphère. Affinage de l’échelle de temps radiocarbone. Science 338(6105):337-338.
  • Reimer PJ, Bard E, Bayliss A, Beck JW, Blackwell PG, Bronk Ramsey C, Buck CE, Cheng H., Edwards RL, Friedrich M et coll. Radiocarbone 55(4):1869-1887.
  • Reimer P., Baillie M., Bard E., Bayliss A., Beck J., Blackwell, PG, Bronk Ramsey, C., Buck, C., Burr, G., Edwards, R. et al. 2009. Courbes d'étalonnage de l'âge au radiocarbone IntCal09 et Marine09, 0-50 000 ans cal. Radiocarbone 51(4):1111-1150.
  • Stuiver M et Reimer PJ. 1993. Base de données étendue C14 et programme révisé de calibrage de l’âge Calib 3.0 c14. Radiocarbone 35(1):215-230.


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