SVT Séance 2 : Dater grâce au 14C
1) Origine du 14C a. notion d’isotope
!Les isotopes d’un atome présentent tous le même nombre de protons mais ont des nombres différents de neutrons) : il en résulte qu’ils diffèrent uniquement par leur masse.
Certains isotopes sont stables dans le temps. D’autres sont instables et sont le siège des phénomènes de radioactivité.
Ces noyaux radioactifs, instables, émettent des rayonnements qui peuvent être détectés et comptés.
b. Formation du 14C (& Doc 1 page 34)
A collisions rayons cosmiques atmosphère à
B collision …… et …… à
C combinaison …… et …… à
D absorption par la végétation :
E intégration dans les chaînes alimentaires
!Le carbone 14 (14C) est un isotope instable du Carbone, qui se forme dans la haute atmosphère et intègre le cycle du carbone, se retrouvant ainsi présent dans toutes les molécules carbonées
2) Les êtres vivants sont composés de C
!A la mort de l’individu, les échanges avec l’environnement cessent et la quantité de carbone 14 (14C) diminue, donc le rapport 14C /12C diminue
3) La désintégration du 14C a. la loi de décroissance radioactive
La diminution de la teneur en radiocarbone suit les lois de la radioactivité :
! méthode page 38 ; & Exercices 1 page 39, 5 page 41
Réaction
b. L’exemple du 14C (&doc2 page 34)
Connaissant la loi physique de la décroissance de la radioactivité qui régit la disparition progressive du 14C à raison de la moitié tous les 5568 ans,
Le carbone 14 : T1/2 : 5568 ans
La période de désintégration du carbone 14, c’est-à-dire la durée au cours de laquelle son activité radioactive décroît de moitié est 5730 ± 40 ans. Mais par convention internationale et, dans le but de divulguer des résultats comparables, on continue à utiliser la valeur initiale de 5568 ans adoptée, dès 1951, par W.F.
Libby* pour le calcul les âges.* & doc C page 35
!Il est possible, en mesurant le taux résiduel de carbone 14 dans un échantillon (Ax) et en la comparant à l’activité du carbone moderne (A0), d’en déduire le temps écoulé (tx) depuis sa
« mort » (fermeture du système)
! La méthode 14C est utilisée pour des objets relativement récents (max -50 000ans) d’origine biologique, riches en matière organique
" Réaliser une datation
La concentration en 14C de l’échantillon décroît de façon exponentielle selon la relation
& Exercice 2 page 40 NB : Calibration
Pour pouvoir calculer un âge, il faut connaître la concentration de 14C dans l'atmosphère du vivant de l'animal ou du végétal.
On a d'abord admis que cette concentration avait peu varié au cours des âges et on a pris comme référence sa valeur en 1950. Or on a pu montrer depuis, en particulier à partir d'échantillons de bois d'âge connu par d'autres méthodes, que la concentration atmosphérique en 14C avait
fortement baissé au XIXe siècle par suite du dégagement massif de gaz carbonique provenant de la combustion du charbon, carbone fossile débarrassé depuis longtemps de son 14C.
Inversement, depuis 1950, les essais nucléaires dans l'atmosphère ont fait remonter cette concentration.
Cette calibration est bien établie pour les dix mille dernières années à partir de l’étude de très vieux arbres. (Dendrochronologie)
Ceci a conduit en particulier à vieillir des objets datés : ainsi, le célèbre Rhinocéros de la Grotte Chauvet en Ardèche n’est plus âgé de 31000 ans mais de 36000 ans !
Conclusion
Depuis sa découverte, la méthode de datation par 14C est largement utilisée en archéologie et a livré des milliers de dates. Une grande majorité des sites fouillés sont systématiquement datés par cette méthode. Elle est devenue un outil essentiel aussi bien pour les périodes les plus anciennes, où les autres moyens d’approche de la chronologie sont rares, que pour les périodes les plus récentes où elle permet de répondre à de nombreuses questions. Elle fournit d’excellents résultats si les échantillons sont correctement choisis dès le prélèvement sur le terrain.
Le plus :
La radioactivité utilisée en médecine : & Exercice 6 page 42
