SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Activité 4  : Dater des évènements " récents"


La mesure du temps
dans l’histoire
de la Terre et de la vie

Classe de
Terminale S

 

Document 1 : Des momies exceptionnelles



Pour aller plus loin :
http://www.hominides.com
/html/ancetres/otzi.htm

la grand mère d'Ötzi :

Découvert en 1991 à 3213 mètres d'altitude, sur le glacier de Similaun dans les Dolomites italiennes, Otzi, pris sous la neige immédiatement après sa mort, a "bénéficié" d'un processus de momification naturelle par congélation. Il est un représentant de l'espèce Homo sapiens. Considéré, lors de sa découverte, comme un cadavre relativement récent, son âge a ensuite été estimé à environ 4000 ans par le Pr K. Spindler (Préhistorien et professeur d'archéologie) à partir de sa hache en cuivre.
La datation au Carbone 14 permet de préciser la période à laquelle vivait Ötzi, soit entre 3350 et 3100 av.J.-C. Puis la datation a éte estimée à 5300 ans BP (Before Present) puis à 4546 ± 15 ans BP d’après l’analyse par Spectrométrie de Masse par Accélérateur , des isotopes 12 et 13 du carbone, qui nécessite très peu d'échantillon.
Otzi n’est actuellement plus la momie la plus ancienne connue. Rosalia  qui a vraisemblablement vécu il y a 6 000 ans-étalonnés l’a détroné. Elle correspond au corps d'une femme entre 17 et 20 ans, désséché naturellement, et retrouvé à La Cueva de las Momias  à
2 h de marche du Rio Grande. En 1986, Une radiodatation d'un récipient en bois trouvé à proximité immédiate de Rosalia donne 5 200 ± 110 BP. 
Une autre datation effectuée en 1995 d'un morceau de bois donne 5 340 ± 70 BP. 


Document 2 : Le cycle du carbone 14

Le carbone 14 est l'un des isotopes du carbone : son abondance est de 1,2 10-12 %; les deux autres isotopes sont stables, ce sont le carbone 12 et le carbone 13 présents respectivement dans la proportion de 98,89% et de 1,108%.

Schéma du cycle du 14C

Une partie des neutrons créés dans l'atmosphére par les rayons cosmiques interagissent avec l'azote pour former un isotope radioactif du carbone selon la réaction: 14N(n,p) -> 14C
Le carbone 14 ainsi formé s'oxyde rapidement, donne une molécule de 14CO2 qui se disperse et marque de façon uniforme par sa radioactivité le gaz carbonique atmosphérique.
Ce carbone est rapidement oxydé pour donner du gaz carbonique.
Le 12CO2 et le 14CO2 de l'atmosphère se mélangent et sont captés par tous les organismes vivants. Les échanges (respiration, photosynthèse, alimentation,...) qui se passent entre l'atmosphère et le monde vivant équilibrent le rapport qualitatif de 14C et de 12C. La photosynthèse des végétaux utilisent le 12CO2 et le 14CO2 et tous les animaux consomment ces végétaux.

Si l'organisme vivant meurt, les échanges entre le monde extérieur et ce-dernier cessent.
Dés lors, le taux en 14C chute dû fait qu'il n'est plus renouvelé.

Le bois vivant contient donc toujours une certaine proportion de carbone 14, et on a constaté que cette quantité était constante dans le monde, chaque gramme de carbone contenant suffisamment d'isotopes 14C pour qu'un détécteur enregistre 13.6 désintégrations par minute et par gramme de carbone ( DPM/g ).
Par exemple, lorsqu'un arbre est abattu, le bois cesse de vivre, le procesus de photosynthèse s'arrête, et il n'y a plus absorption de gaz carbonique.
L'isotope 14C est alors libre de se désintégrer sans compensation, selon la réaction suivante :
14C -> ß- + 14N


Document 3 :
Limites et incertitudes de la datation

http://www.laradioactivite.com/fr
/site/pages/lecarbone14.htm


Pour pouvoir calculer un âge, il faut connaître la concentration de 14C dans l'atmosphère du vivant de l'animal ou du végétal. On a d'abord admis que cette concentration avait peu varié au cours des âges et on a pris comme référence sa valeur en 1950. Or on a pu montrer depuis, en particulier à partir d'échantillons de bois d'âge connu par d'autres méthodes, que la concentration atmosphérique en 14C avait fortement baissé au XIXe siècle par suite du dégagement massif de gaz carbonique provenant de la combustion du charbon, carbone fossile débarrassé depuis longtemps de son 14C.
Inversément, depuis 1950, les essais nucléaires dans l'atmosphère ont fait remonter cette concentration.

Les âges 14C calculés ne sont donc pas des âges absolus, par suite de l’évolution dans le temps de l’activité solaire et du champ magnétique terrestre qui tous deux influent sur les quantités de 14C formées initialement. Pour obtenir des âges absolus, il faut calibrer les âges 14C. Cette calibration est bien établie pour les dix mille dernières années à partir de l 'étude de très vieux arbres.