La datation au carbone

La datation au carbone : une méthode révolutionnaire pour établir l’ancienneté des objets organiques

La mesure de la radioactivité présente dans tous les êtres vivants permet d’établir l’ancienneté de tout objet constitué de matière organique.

Le radiocarbone – ou carbone 14, un isotope radioactif – est présent dans tout organisme vivant. Il est échangé tout au long de la vie de l’animal ou du végétal avec son environnement, ce qui maintient son niveau de carbone 14 (respiration, alimentation, photosynthèse…). Après la mort de l’être vivant, il ne peut plus en recevoir et sa radioactivité décroît régulièrement au fil du temps. La méthode de datation au carbone consiste donc à mesurer la teneur d’un organisme pour établir son ancienneté.

Nous devons cette découverte au physicien et chimiste Willard Frank Libby, qu’il a utilisée pour la première fois en 1949. Il a obtenu le prix Nobel de chimie en 1960 pour avoir découvert cette technique.

La datation carbone se fait en trois étapes :

  • Les chercheurs prélèvent un échantillon d’un objet (quelques grammes ou microgrammes) et isolent le carbone qu’il contient ;
  • Ils déterminent la quantité de carbone 14 par des mesures de radioactivité, ce qui permet de calculer « l’âge carbone 14 » de l’objet.
  • Il leur faut ensuite comparer cet « âge carbone 14 » à une courbe d’étalonnage pour relier cet âge relatif à un âge numéraire, et établir depuis combien de temps l’objet existe.

Cette méthode est utilisée pour établir l’ancienneté des matières organiques comme les os, le cuir, le pollen, la nourriture, le bois ou les fossiles. L’âge déterminé n’est cependant qu’approximatif – à quelques années près – aussi cette méthode est particulièrement utile pour des datations d’objets anciens, qu’elle permet de les situer beaucoup plus précisément. Elle a ainsi permis de mieux comprendre la chronologie de l’évolution humaine, tout particulièrement pour des objets vieux de plus de 6 000 ans.

A titre d’exemple, jusqu’à la découverte de cette technique, les peintures préhistoriques étaient datées sur des critères stylistiques ou indirectement, en analysant de potentiels éclats de peinture voisins se situant dans une couche archéologique datée.

Au-delà de l’humain, elle permet de dater des organismes préhistoriques, en particulier en océanographie pour l’étude de certains fossiles. En sismologie et volcanologie, l’étude des composés organiques présents dans les sols permet d’estimer la fréquence d’événements et mieux évaluer les risques potentiels futurs. Enfin en climatologie, le carbone 14 permet de suivre l’évolution du cycle du carbone, intimement lié aux variations climatiques et environnementales [1].

La méthode a cependant ses limites :

Tout d’abord, on ne remonte que jusqu’à 50 000 ans environ (au-delà, la technique n’est pas assez précise). Cela permet tout de même un champ d’application assez large, en particulier en ce qui concerne l’étude de la civilisation humaine.

En outre, les échantillons peuvent être contaminés par d’autres matériaux contenant du carbone, tels que le sol dans lequel ils ont été enfouis.

Enfin la formation de carbone 14 varie d’une époque à l’autre, en fonction de l’activité solaire, du champ magnétique terrestre, ou encore de l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère [2]. Mais la quantité variable de carbone 14 contenu dans les cernes d’un tronc d’arbre évolue avec son environnement, ce peut servir à corriger ces fluctuations en comparant les deux sources.

Malgré ces limites, la datation carbone est aujourd’hui encore l’outil de datation le plus précis dont dispose la science.