Un vase brisé par ci, un vieux pharaon ratatiné dans son sarcophage par là… Comment les archéologues font-ils pour connaître l’âge de ces reliques du passé ? On entend souvent parler de la technique de datation au carbone -14. Cette méthode utilise la radioactivité pour reculer dans le temps.
Si la radioactivité n’a pas de secrets pour toi, escamote le paragraphe suivant. Sinon, une petite parenthèse s’impose probablement…
Vers la fin du vingtième siècle, on a découvert que certains éléments chimiques se désintègrent avec le temps. Ils disparaissent en se transformant en d’autres éléments ! Pas tout d’un coup, mais graduellement, en émettant des rayonnements. Certains mettent des millions ou des milliards d’années à se transformer (l’uranium, par exemple). Pour d’autres, comme le radium, quelques microsecondes suffisent. On a alors à peine le temps de les voir ! Voilà, en gros, ce qu’on appelle la radioactivité.
Fin de la parenthèse !
Le carbone-14 est l’un de ces éléments radioactifs. Avec le temps, le carbone-14 se transforme en azote-14 et s’envole dans l’air ambiant. Dans l’atmosphère terrestre, il existe trois types de carbone différents : le carbone-12 (de loin le plus fréquent), le carbone-13 et notre fameux carbone-14 (très rare). Si on pigeait, au hasard 100 milliards d’atomes de carbone dans l’atmosphère, on aurait environ 99 milliards d’atomes de carbone-12 et un seul atome de carbone-14 !
En respirant et en mangeant, les plantes et les animaux absorbent de toutes petites quantités de carbone-14. Tous les êtres vivants contiennent donc un peu de carbone-14, nous y compris ! Et tant qu’on vit, cette proportion de carbone-14 par rapport au carbone-12 correspond à celle qu’on retrouve dans l’atmosphère (1 pour 99 000 000).
Mais lorsqu’on meurt, on ne mange plus. Tout ce carbone cesse alors de se renouveler et le carbone-14 de notre corps commence à disparaitre tout doucement.
On peut donc comparer la quantité de carbone-14 qui reste dans le corps à celui que renferme l’atmosphère. Plus le ratio est bas, plus la mort remonte à longtemps, puisque le carbone-14 a eu le temps de se désintégrer – il est, rappelons-le, radioactif !
Pour utiliser le carbone-14 en guise d’horloge, il faut donc savoir à quel rythme il se désintègre. C’est ce qu’on appelle sa demi-vie. Par exemple, la demi-vie du carbone-14 est de 5 730 ans. Concrètement, cela signifie qu’il lui faut 5 730 années pour réduire son nombre d’atomes de moitié. De façon encore plus concrète, si on a 10 000 atomes de carbone-14 enfermés dans une petite boîte, il n’en restera plus que 5 000 dans 5 730 ans. Dans 11 460 ans (deux demi-vies), ils ne seront plus que 2 500, et ainsi de suite…
Avec ces informations, il suffit de mesurer la quantité d’atomes de carbone-14 contenus dans une trouvaille archéologique (il existe des tests pour ça), puis d’effectuer quelques calculs pour connaître son âge. La méthode de datation au carbone-14 est très précise, mais elle est limitée: après quelques 70 000 ans, les quantités restantes sont trop faibles pour être mesurées. Heureusement, pour les objets plus vieux, il existe d’autres méthodes de datation qui impliquent d’autres éléments radioactifs.
Et le carbone-14 ne fonctionne toutefois que pour la matière organique, dans laquelle le carbone occupe une place prépondérante. On peut ainsi dater du bois, du tissu, des os, du cuir… bref, tout ce qui a déjà été vivant, mais pas des roches ou des statues de pierre, par exemple.