La datation au carbone est un outil utile... mais imparfait

Rien ne dure - et le dernier cas en date est celui du carbone 14, un isotope radioactif présent dans l'atmosphère terrestre. Et en un sens c'est une excellente nouvelle pour les archéologues.

Au fil du temps, le carbone 14 se désintègre de manière prévisible. Et avec l'aide de la datation au radiocarbone, les chercheurs peuvent utiliser cette décroissance comme une horloge qui leur permet de scruter le passé et de déterminer des dates absolues pour tous les domaines, du bois à la nourriture, en passant par le pollen, les excréments et même les animaux morts et les restes humains.

NIVEAUX DE CARBONE

Lorsque les plantes sont en vie, elles absorbent du carbone par le processus de la photosynthèse. Les Hommes et les autres animaux ingèrent le carbone par le biais d'aliments d'origine végétale ou en mangeant d'autres animaux qui consomment des plantes. Le carbone est composé de trois isotopes. Le carbone 12, le plus abondant, reste stable dans l'atmosphère. Le carbone 14, lui, est radioactif et se désintègre en azote 14 avec le temps. Tous les 5 730 ans, la radioactivité du carbone 14 diminue de moitié.

Cette demi-vie est essentielle à la datation au radiocarbone. Étant donné que le carbone 12 ne se dégrade pas, il constitue un bon point de repère pour mesurer la disparition inévitable du carbone 14. Moins un isotope de carbone 14 émet de radioactivité, plus il est âgé. Et puisque les animaux et les plantes cessent d'absorber le carbone 14 lorsqu'ils commencent à se décomposer, le taux de radioactivité du carbone 14 laisse deviner leur âge.

Il y a un problème cependant : le carbone atmosphérique fluctue dans le temps, mais la quantité de carbone 14 contenu dans les cernes qui composent les troncs d'arbres peut aider les scientifiques à corriger ces fluctuations. Pour dater un objet, les chercheurs utilisent entre autres des spectromètres de masse pour déterminer le rapport carbone 14 / carbone 12. Le résultat est ensuite étalonné et présenté avec une marge d'erreur.

Le chimiste Willard Libby a compris le premier que le carbone 14 pouvait agir comme une machine à remonter le temps dans les années 1940. Il a remporté le prix Nobel de chimie en 1960 pour avoir mis au point cette méthode. Depuis la découverte de Libby, la datation au radiocarbone est devenue un outil précieux pour les archéologues, paléontologues et tout autre scientifique désireux de dater des matières organiques.

UNE MÉTHODE IMPARFAITE

La méthode a cependant ses limites : les échantillons peuvent être contaminés par d'autres matériaux contenant du carbone, tels que le sol entourant certains os ou des étiquettes contenant de la colle d'origine animale. L'analyse du radiocarbone ne permet pas de dater les matériaux non-organiques et la méthode peut être extrêmement coûteuse. Par ailleurs les échantillons de plus de 40 000 ans sont extrêmement difficiles à dater en raison des faibles niveaux de carbone 14 encore présents. S'ils sont vieux de plus de 60 000 ans, ils ne peuvent tout simplement pas être datés.

La calibration est un autre défi. À l'aube de l'ère industrielle, les Hommes ont commencé à émettre beaucoup plus de dioxyde de carbone, diluant la quantité de radiocarbone dans l'atmosphère. Les essais nucléaires ont également une incidence sur les niveaux de radiocarbone et ont considérablement augmenté les niveaux de carbone 14 à partir des années 1950. Les méthodes statistiques modernes et les bases de données actualisées régulièrement permettent aux scientifiques de prendre en compte les effets de l'activité humaine sur l'atmosphère terrestre. 

La datation au radiocarbone n'est pas une solution miracle : le contexte est primordial et il peut être difficile de déterminer s'il existe une relation temporelle entre deux objets sur un même site archéologique. Mais c'est l'outil de datation le plus précis dont disposent aujourd'hui encore les archéologues.

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.