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Comment les scientifiques déterminent-ils l’âge des choses?

La capacité de dater avec précision ou d’identifier l’âge d’un objet peut nous apprendre à quel moment la Terre s’est formée, aider à révéler les climats passés et nous dire comment les premiers humains ont vécu. Alors, comment font les scientifiques?

La datation au radiocarbone est de loin la méthode la plus courante, selon les experts. Cette méthode consiste à mesurer des quantités de carbone 14, un carbone isotope – ou version d’un atome avec un nombre différent de neutrons. Le carbone 14 est omniprésent dans l’environnement. Après qu’il se soit formé haut dans l’atmosphère, les plantes l’inspirent et les animaux l’expirent, a déclaré Thomas Higham, archéologue et spécialiste des datations au radiocarbone à l’Université d’Oxford en Angleterre.

« Tout ce qui est vivant le prend », a déclaré Higham à 45Secondes.fr.

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Alors que la forme de carbone la plus courante a six neutrons, le carbone-14 en a deux supplémentaires. Cela rend l’isotope plus lourd et beaucoup moins stable que la forme de carbone la plus courante. Ainsi, après des milliers d’années, le carbone 14 finit par se décomposer. L’un de ses neutrons se divise en un proton et un électron. Pendant que l’électron s’échappe, le proton reste une partie de l’atome. Avec un neutron de moins et un proton de plus, l’isotope se désintègre en azote.

Lorsque les êtres vivants meurent, ils cessent de prendre du carbone 14 et la quantité qui reste dans leur corps déclenche le lent processus de désintégration radioactive. Les scientifiques savent combien de temps il faut à la moitié d’une quantité donnée de carbone-14 pour se désintégrer – une durée appelée demi-vie. Cela leur permet de mesurer l’âge d’un morceau de matière organique – qu’il s’agisse d’une peau ou d’un squelette d’animal, de cendres ou d’un anneau d’arbre – en mesurant le rapport entre le carbone 14 et le carbone 12 qu’il reste et en comparant cette quantité au carbone. -14 demi-vie.

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La demi-vie du carbone 14 est de 5 730 ans, ce qui le rend idéal pour les scientifiques qui souhaitent étudier les 50 000 dernières années de l’histoire. « Cela couvre fondamentalement la partie vraiment intéressante de l’histoire humaine », a déclaré Higham, « les origines de l’agriculture, le développement des civilisations: toutes ces choses se sont produites pendant la période du radiocarbone. »

Cependant, les objets plus anciens ont perdu plus de 99% de leur carbone 14, laissant trop peu de choses à détecter, a déclaré Brendan Culleton, professeur de recherche adjoint au laboratoire de radiocarbone de la Pennsylvania State University. Pour les objets plus anciens, les scientifiques n’utilisent pas le carbone 14 comme mesure de l’âge. Au lieu de cela, ils se tournent souvent vers les isotopes radioactifs d’autres éléments présents dans l’environnement.

Pour les objets les plus anciens du monde, uraniumthoriumconduire la datation est la méthode la plus utile. « Nous l’utilisons pour dater la Terre », a déclaré Higham. Alors que la datation au radiocarbone n’est utile que pour les matériaux qui étaient autrefois vivants, les scientifiques peuvent utiliser la datation uranium-thorium-plomb pour mesurer l’âge d’objets tels que les roches. Dans cette méthode, les scientifiques mesurent la quantité d’une variété d’isotopes radioactifs différents, qui se désintègrent tous en formes stables de plomb. Ces chaînes de désintégration séparées commencent par la décomposition de l’uranium-238, de l’uranium-235 et du thorium-232.

« L’uranium et le thorium sont de si gros isotopes, ils éclatent aux coutures. Ils sont toujours instables », a déclaré Tammy Rittenour, géologue à l’Utah State University. Ces «isotopes parents» se décomposent chacun en une cascade différente de radio-isotopes avant de se transformer en plomb. Chacun de ces isotopes a une demi-vie différente, allant de jours à des milliards d’années, selon le Agence de Protection de l’Environnement. Tout comme la datation au radiocarbone, les scientifiques calculent les rapports entre ces isotopes, en les comparant à leurs demi-vies respectives. En utilisant cette méthode, les scientifiques ont pu dater la plus ancienne roche jamais découverte, un Cristal de zircon vieux de 4,4 milliards d’années trouvé en Australie.

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Enfin, une autre méthode de datation indique aux scientifiques non pas l’âge d’un objet, mais la date de sa dernière exposition à la chaleur ou au soleil. Cette méthode, appelée datation par luminescence, est privilégiée par les géoscientifiques qui étudient les changements de paysages au cours du dernier million d’années – ils peuvent l’utiliser pour découvrir quand un glacier s’est formé ou s’est retiré, déposant des roches sur une vallée; ou lorsqu’une inondation a déversé des sédiments sur un bassin fluvial, a déclaré Rittenour à 45Secondes.fr

Lorsque les minéraux de ces roches et sédiments sont enfouis, ils sont exposés au rayonnement émis par les sédiments qui les entourent. Ce rayonnement expulse les électrons de leurs atomes. Certains des électrons retombent dans les atomes, mais d’autres restent coincés dans des trous ou d’autres défauts dans le réseau d’atomes par ailleurs dense qui les entoure. Il faut une seconde exposition à la chaleur ou à la lumière du soleil pour ramener ces électrons à leurs positions d’origine. C’est exactement ce que font les scientifiques. Ils exposent un échantillon à la lumière et lorsque les électrons retombent dans les atomes, ils émettent de la chaleur et de la lumière, ou un signal luminescent.

« Plus cet objet est enterré longtemps, plus il a été exposé aux radiations », a déclaré Rittenour. En substance, les objets longtemps enterrés exposés à beaucoup de rayonnement auront une énorme quantité d’électrons renversés, qui ensemble émettront une lumière vive lorsqu’ils reviendront à leurs atomes, a-t-elle déclaré. Par conséquent, la quantité de signal luminescent indique aux scientifiques combien de temps l’objet a été enterré.

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Rencontrer des objets n’est pas seulement important pour comprendre l’âge du monde et comment vivaient les humains anciens. Les médecins légistes l’utilisent pour résoudre des crimes, du meurtre à la falsification d’art. La datation au radiocarbone peut nous dire pendant combien de temps un bon vin ou un whisky a vieilli, et donc s’il a été falsifié, a déclaré Higham. « Il existe toute une gamme d’applications différentes. »

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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