Rencontres absolues

La datation absolue est le processus de détermination d'un âge sur une chronologie spécifiée en archéologie et en géologie . Certains scientifiques préfèrent les termes de datation chronométrique ou calendaire , car l'utilisation du mot « absolue » implique une certitude injustifiée de précision. La datation absolue fournit un âge ou une plage numérique, contrairement à la datation relative , qui place les événements dans l'ordre sans aucune mesure de l'âge entre les événements.

En archéologie, la datation absolue est généralement basée sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques des matériaux des artefacts, des bâtiments ou d'autres objets qui ont été modifiés par l'homme et par des associations historiques avec des matériaux dont les dates sont connues (comme les pièces de monnaie et les documents historiques ). Par exemple, les pièces de monnaie trouvées lors de fouilles peuvent porter leur date de production inscrite sur elles, ou il peut y avoir des documents écrits décrivant la pièce et la date à laquelle elle a été utilisée, ce qui permet d'associer le site à une année civile particulière. Les techniques de datation absolue comprennent la datation au radiocarbone du bois ou des os, la datation au potassium-argon et les méthodes de datation par charge piégée telles que la datation par thermoluminescence des céramiques émaillées.

En géologie historique , les principales méthodes de datation absolue impliquent l'utilisation de la désintégration radioactive d'éléments piégés dans des roches ou des minéraux, y compris des systèmes isotopiques provenant de restes organiques plus jeunes (datation au radiocarbone avec¹⁴
C ) à des systèmes tels que la datation uranium-plomb qui permettent de déterminer l’âge absolu de certaines des roches les plus anciennes de la Terre.

La datation radiométrique est basée sur le taux connu et constant de désintégration des isotopes radioactifs en leurs isotopes fils radiogéniques . Des isotopes particuliers sont adaptés à différentes applications en raison des types d'atomes présents dans le minéral ou autre matériau et de son âge approximatif. Par exemple, les techniques basées sur des isotopes ayant des demi-vies de plusieurs milliers d'années, comme le carbone 14, ne peuvent pas être utilisées pour dater des matériaux dont l'âge est de l'ordre de plusieurs milliards d'années, car les quantités détectables d'atomes radioactifs et de leurs isotopes fils désintégrés seront trop faibles pour être mesurées dans le cadre de l'incertitude des instruments.

L'une des techniques de datation absolue les plus utilisées et les plus connues est la datation au carbone 14 (ou radiocarbone ), qui permet de dater les restes organiques. Il s'agit d'une technique radiométrique puisqu'elle repose sur la désintégration radioactive. Le rayonnement cosmique pénétrant dans l'atmosphère terrestre produit du carbone 14, et les plantes absorbent du carbone 14 en fixant le dioxyde de carbone. Le carbone 14 remonte la chaîne alimentaire lorsque les animaux mangent les plantes et lorsque les prédateurs mangent d'autres animaux. Avec la mort, l'absorption du carbone 14 s'arrête.

Il faut 5 730 ans pour que la moitié du carbone 14 se désintègre en azote ; c'est la demi-vie du carbone 14. Au bout de 5 730 ans supplémentaires, il ne restera qu'un quart du carbone 14 d'origine. Au bout de 5 730 ans supplémentaires, il n'en restera qu'un huitième.

En mesurant le carbone 14 dans la matière organique , les scientifiques peuvent déterminer la date de mort de la matière organique dans un artefact ou un écofact .

La demi-vie relativement courte du carbone 14, 5 730 ans, rend la datation fiable jusqu'à environ 60 000 ans seulement. Cette technique ne permet souvent pas de déterminer la date exacte d'un site archéologique mieux que les documents historiques, mais elle est très efficace pour obtenir des dates précises lorsqu'elle est calibrée avec d'autres techniques de datation telles que la datation des cernes des arbres .

Un autre problème lié aux datations au carbone 14 des sites archéologiques est connu sous le nom de « problème du vieux bois ». Il est possible, en particulier dans les climats secs et désertiques, que des matières organiques telles que des arbres morts restent à l'état naturel pendant des centaines d'années avant que les hommes ne les utilisent comme bois de chauffage ou matériaux de construction, après quoi ils font partie des archives archéologiques. Ainsi, la datation d'un arbre particulier n'indique pas nécessairement la date à laquelle l'incendie a eu lieu ou la date à laquelle la structure a été construite.

C'est pourquoi de nombreux archéologues préfèrent utiliser des échantillons de plantes à courte durée de vie pour la datation au radiocarbone. Le développement de la spectrométrie de masse par accélérateur (AMS), qui permet d'obtenir une datation à partir d'un très petit échantillon, s'est avéré très utile à cet égard.

D’autres techniques de datation radiométrique sont disponibles pour les périodes plus anciennes. L’une des plus utilisées est la datation potassium-argon (datation K-Ar). Le potassium 40 est un isotope radioactif du potassium qui se désintègre en argon 40. La demi-vie du potassium 40 est de 1,3 milliard d’années, bien plus longue que celle du carbone 14, ce qui permet de dater des échantillons beaucoup plus anciens. Le potassium est commun dans les roches et les minéraux, ce qui permet de dater de nombreux échantillons d’intérêt géochronologique ou archéologique .

L'argon , un gaz noble, n'est généralement pas incorporé dans de tels échantillons, sauf lorsqu'il est produit in situ par désintégration radioactive. La date mesurée révèle la dernière fois que l'objet a été chauffé au-delà de la température de fermeture à laquelle l'argon piégé peut s'échapper du réseau. La datation K–Ar a été utilisée pour calibrer l' échelle de temps de polarité géomagnétique .

Le test de thermoluminescence permet également de dater les objets à la dernière fois où ils ont été chauffés. Cette technique repose sur le principe selon lequel tous les objets absorbent le rayonnement de l'environnement. Ce processus libère les électrons contenus dans les minéraux qui restent emprisonnés dans l'objet.

Le chauffage d'un objet à 500 degrés Celsius ou plus libère les électrons piégés , produisant de la lumière. Cette lumière peut être mesurée pour déterminer la dernière fois que l'objet a été chauffé.

Les niveaux de radiation ne restent pas constants au fil du temps. Des niveaux fluctuants peuvent fausser les résultats. Par exemple, si un objet a traversé plusieurs périodes de radiations élevées, la thermoluminescence renverra une date plus ancienne pour l'objet. De nombreux facteurs peuvent également altérer l'échantillon avant le test. L'exposition de l'échantillon à la chaleur ou à la lumière directe peut provoquer la dissipation de certains électrons, ce qui fait que l'objet est daté plus jeune.

En raison de ces facteurs et d'autres, la thermoluminescence est précise à 15 % au maximum. Elle ne peut pas être utilisée pour dater un site avec précision. Cependant, elle peut être utilisée pour confirmer l'ancienneté d'un objet.

La datation par luminescence stimulée optiquement (OSL) permet de déterminer le moment où les sédiments ont été exposés pour la dernière fois à la lumière. Pendant le transport des sédiments, l'exposition à la lumière du soleil « annule » le signal de luminescence. Une fois enfouis, les sédiments accumulent un signal de luminescence tandis que le rayonnement ambiant naturel ionise progressivement les grains minéraux.

Un échantillonnage minutieux dans des conditions d'obscurité permet d'exposer le sédiment à la lumière artificielle en laboratoire, ce qui libère le signal OSL. La quantité de luminescence libérée est utilisée pour calculer la dose équivalente (De) que le sédiment a acquise depuis son dépôt, qui peut être utilisée en combinaison avec le débit de dose (Dr) pour calculer l'âge.

La dendrochronologie ou datation des cernes des arbres est une méthode scientifique de datation basée sur l'analyse des cernes des arbres , également appelés anneaux de croissance . La dendrochronologie permet de dater le moment de la formation des cernes des arbres, dans de nombreux types de bois, à l'année calendaire près.

La dendrochronologie a trois principaux domaines d'application : la paléoécologie , où elle est utilisée pour déterminer certains aspects des écologies passées (notamment le climat) ; l'archéologie , où elle est utilisée pour dater de vieux bâtiments, etc. ; et la datation au radiocarbone , où elle est utilisée pour calibrer les âges au radiocarbone (voir ci-dessous).

Dans certaines régions du monde, il est possible de dater le bois de quelques milliers d'années, voire de plusieurs milliers. Actuellement, le maximum pour des chronologies entièrement ancrées se situe à un peu plus de 11 000 ans à partir du présent.

La datation par acides aminés est une technique de datation utilisée pour estimer l'âge d'un spécimen en paléobiologie , en archéologie , en médecine légale , en taphonomie , en géologie sédimentaire et dans d'autres domaines. Cette technique relie les changements dans les molécules d'acides aminés au temps écoulé depuis leur formation. Tous les tissus biologiques contiennent des acides aminés . Tous les acides aminés, à l'exception de la glycine (la plus simple), sont optiquement actifs et possèdent un atome de carbone asymétrique . Cela signifie que l'acide aminé peut avoir deux configurations différentes, « D » ou « L », qui sont des images miroir l'une de l'autre.

À quelques exceptions près, les organismes vivants conservent tous leurs acides aminés dans la configuration « L ». Lorsqu'un organisme meurt, le contrôle de la configuration des acides aminés cesse et le rapport D/L passe d'une valeur proche de 0 à une valeur d'équilibre proche de 1, un processus appelé racémisation . Ainsi, la mesure du rapport D/L dans un échantillon permet d'estimer depuis combien de temps le spécimen est mort.