Comment utiliser la théorie de décroissance radioactive au service de la datation des fossiles ?

Réponse :

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Décroissance radioactive du carbone 14


Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone.Sa période radioactive, temps au bout duquel la moitié de ces atomes s’est désintégrée en azote 14, est de 5 730 ans. Se formant dans la haute atmosphère de la Terre, il existe 1 atome de carbone 14 pour 1 000 milliards de carbone 12 (isotope non radioactif). Comme tout isotope du carbone, le carbone 14 se combine avec l’oxygène de notre atmosphère pour former alors du CO2 (dioxyde de carbone). Ce CO2 est assimilé par les organismes vivants tout au long de leur vie : photosynthèse, respiration, alimentation… 

En mourant, ils n’en assimilent plus. La quantité de carbone 14 assimilé diminue alors au cours du temps de façon exponentielle selon la loi A(t)=A0e-λoù A(t) correspond au rapport isotopique 14C/12C à l’instant de la mesure et A(0), au rapport isotopique 14C/12C initial qui est connu puisque le rythme de formation de ces atomes de carbone 14 est constant, tout comme le nombre d’atomes de carbone 12 (non radioactif). 

La lettre λ représente la constante radioactive, valant 1,2.10-4 /an pour le carbone 14.

La loi précédente peut donc donner le temps t, c’est-à-dire l’âge du spécimen étudié sous la forme t = - 1/λ [ln A(t)/A(0)] où A(t) est mesuré au spectromètre et A(0) = 10-12.


Enseignement scientifique physique chimie - Datation des fossiles au carbone 14Notion d'Âge carbone 14


La datation repose sur la comparaison du rapport entre les quantités de carbone 12 et de carbone 14 contenues dans un échantillon avec celui d’un échantillon standard de référence. On déduit de cette comparaison « l’âge carbone 14 » de l’échantillon qu’on cherche à dater. Cet « âge carbone 14 » est ensuite traduit en âge réel (ou « âge calendaire »), en le comparant à une courbe-étalon, réalisée par les chercheurs à force de nombreuses mesures complémentaires. On peut ainsi en déduire l'âge de l’objet étudié et remonter jusqu'à 50 000 ans environ car au-delà, la technique n’est pas assez précise.


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