A toute fin utile je poste ici un petit résumé succinct du principe de datation au 14C
Qu'est-ce que le Carbone 14, dit aussi radiocarbone, ou C14 ?
Le Carbone est l'élément chimique de numéro atomique 6. Ce qui signifie que son noyau est toujours constitué de 6 protons, en plus d'un nombre variable de neutrons.
Le Carbone existe sous 3 formes sur Terre, des "isotopes" qui se distinguent par le nombre de neutrons contenus dans le noyau de l'atome, à côté des protons, qui sont toujours 6 (sinon c'est plus du Carbone).
Carbone 12 (6 protons, 6 neutron) et Carbone 13 (6 protons, 7 neutrons) sont des isotopes "stables". C'est à dire non-radioactifs (pour ce qu'est la radioactivité, on se rapportera à wikipedia...).
Le Carbone 12 (C12) est de très, très loin le plus abondant (près de 99%). Le Carbone 13 (C13) représente environ 1%.
Et le "reste" (infime) est constitué de Carbone 14 (C14).
Ce dernier est, lui, radioactif. C'est à dire qu'il se désintègre en permanence (en l'occurrence, en un isotope de l'Azote).
C'est ce qui lui permet d'être détectable bien que sa proportion soit totalement dérisoire par rapport au reste du Carbone sur Terre, et notamment au C12.
Le C14 de notre Terre se forme dans l'atmosphère, sous l'effet de bombardements cosmiques de neutrons qui viennent enrichir des noyaux atomiques.
Il "descend" ensuite sur Terre et se retrouve mêlé à notre environnement : il est dans l'air, dans l'eau, et dans la biosphère (parce qu'elle échange avec l'air et l'eau).
Le taux de C14 sur Terre est globalement constant : il s'en forme à peu près autant qu'il s'en désintègre à tout instant.
Si bien que le ratio C14/Ctotal est grosso modo constant dans l'atmosphère, l'eau et les organismes vivants.
La vitesse à laquelle il se désintègre est constante : on parle de "période" ou de "demie-vie" d'un élément radioactif.
https://fr.wikipedia.org//wiki/P%C3%A9riode_radioactive
Il s'agit du temps que va prendre la moitié des noyaux d'atomes radioactifs présents dans un pool de départ pour se désintégrer.
Et on peut le mesurer relativement facilement : il s'agit de mesurer la quantité d'émissions de baryons que produit un pool d'atomes d'un élément donné.
La demie-vie du C14 est de 5 730 ans +- 40.
A titre de comparaison : celle de l'Uranium 235 est d'un peu moins de 704 millions d'années.
Comment fonctionne la méthode de datation au radiocarbone ?
Les organismes vivants échangent en permanence avec leur environnement.
Nous mangeons, nous buvons, nous respirons.
Si bien que nous absorbons du C14 en permanence. Celui-ci se retrouve stocké dans notre corps.
C'est valable à la fois pour les animaux comme nous et pour les végétaux, champignons, ... tout être vivant.
Mais ce C14 se désintègre toujours : il est radioactif.
Ces deux phénomènes s'équilibrent et notre ratio C14/Ctotal reste grosso modo constant : il se désintègre, mais on en ré-absorbe en permanence.
On sait à la fois quel est le taux naturel de C14 présent dans les organismes vivants et à quelle vitesse il se désintègre.
On peut déjà insister sur un point : le radiocarbone ne permet de dater que des trucs qui ont été vivants.
Pas de cailloux par exemple. Contrairement à ce qu'on voit relativement souvent dans des films mal informés ou des documentaires créationnistes tout pourris.
Comment ca se passe alors ?
Nous mangeons, nous buvons, nous respirons : nous renouvelons notre stock de C14 en permanence pendant qu'il se désintègre en Azote en permanence également.
Et puis un jour, nous cessons d'échanger avec notre environnement : nous mourrons.
A partir de là, le C14 présent dans notre corps continue de se désintégrer, mais nous cessons de le renouveler : le ratio C14/Ctotal se modifie : il y a de moins en moins de C14 par rapport au Carbone total (essentiellement Carbone 12, comme on l'a vu).
Puisqu'on sait à la fois quel était le ratio de base contenu dans notre corps et à quelle vitesse le C14 se désintègre, il devient assez simple (en théorie) de calculer le moment de la mort de notre corps simplement en mesurant la quantité de C14 qu'il contient.
Si le taux est "normal" pour un être vivant, c'est que la mort vient à peine d'avoir lieu. Voir qu'on est toujours vivant...
Si le taux est nul, c'est que tout le C14 a déjà eu le temps de se désintégrer, et donc que la mort remonte à un petit bout de temps. Pas si longtemps que ca, à l'échelle du préhistorien ou du géologue.
En effet : avec une demie-vie aussi courte (5 730 ans +- 40.), il faut seulement environ 50 000 ans pour que l'ensemble du C14 présent dans un organisme disparaisse totalement.
En réalité c'est même en général un peu moins, parce qu'aux alentour de 40 000 ans après le décès de l'organisme, la quantité de C14 devient si faible qu'elle devient difficile à détecter. Et la datation beaucoup moins fiable.
On en fait donc peu pour ces périodes.
Au delà de ce seuil, on utilisera d'autres méthodes de datation : thermoluminescence, paléomagnétisme, résonance du spin, .... Mais aussi des méthodes qui se basent sur les mêmes principes radioactifs que la datation au radiocarbone, mais appliquées à d'autres éléments, qui ont des périodes plus longues : Uranium-Thorium, Uranium-Plomb, Potassium-Argon, Argon-Argon (deux isotopes de l'Argon).... etc.
La méthode souffre de plusieurs biais qui peuvent plus ou moins influencer les résultats et qui doivent être pris en compte pour effectuer des datations fiables.
On parlera alors de dates "calibrées" une fois qu'on aura corrigé tous les éventuels biais détectables.
Si il vous arrive de lire des articles d'archéologie comportant des datations, vous verrez peut être la mention "cal BP" suivant directement une datation.
Ca signifie que la datation est "calibrée" (c'est le cal.) et est calée en Before Present (avant le présent...), comme on le fait en général en archéologie.
Il faut savoir que le "présent" pour le C14, il se situe dans les années 1950 - c'est à dire quand on a commencé à utiliser la technique - pour des raisons que j'ai un peu la flemme de détailler.
Mais en général ca change pas grand chose au résultat final.
Parmi les problèmes rencontrés nécessitant souvent un recalibrage, on peut citer :
- Les variations du rayonnement cosmique qui, s’il augmente, est susceptible de produire légèrement plus de carbone 14 dans l’atmosphère
- l’ajout de carbone fossile dans l’air dû à la révolution industrielle et aux essais nucléaires. Mais ca, ca impacte surtout les datations récentes.
- Très chiant : le temps d’intégration du carbone dans les océans, ou "effet réservoir" . Le carbone de l’océan est plus vieux de quelques siècles (en général autour de 4) que celui de l’atmosphère
- Plus rigolo : l’effet "vieux bois" . Si un morceau de bois provient d’un arbre millénaire, la datation change selon que l'échantillon utilisé provienne des branches ou du cœur de l’arbre.
- L’enrichissement local en atomes radioactif dû à des phénomènes ponctuels, comme le volcanisme…
On peut faire nos datations sur globalement tout échantillon de tissu organique ayant été vivant à un moment.
Les plus utilisés sont le charbon de bois et fibres végétales, les os, les dents...
