Datation radioactive
La datation radiométrique transforme une loi de décroissance nucléaire en mesure du temps. Mais le calcul n’a de sens que si l’on sait ce que l’horloge date réellement et si le système a conservé les isotopes nécessaires depuis l’événement étudié.
La loi exponentielle constitue l’horloge
N(t) = N0e−λt = N02−t/T½
λ est la constante de décroissance et T½ la demi-vie. Une demi-vie est le temps nécessaire pour que la quantité moyenne de noyaux parents soit divisée par deux dans une population suffisamment grande.
Lire une durée en nombre de demi-vies
Faites varier le nombre de demi-vies écoulées.
Les isotopes parents et fils portent l’information
Un radionucléide parent se transforme en produit fils selon une chaîne connue. Selon la méthode, on mesure la quantité de parent restante, la quantité de fils radiogénique accumulée ou des rapports isotopiques permettant d’éliminer certaines inconnues initiales.
Il ne suffit donc pas de connaître une demi-vie : il faut aussi une relation mesurable entre composition isotopique et temps écoulé.
La condition décisive est celle d’un système fermé
Après l’événement daté, les isotopes utilisés ne doivent pas avoir été ajoutés ou retirés d’une manière non prise en compte. Une perturbation géologique peut ouvrir partiellement le système et déplacer l’âge apparent.
Cette contrainte n’invalide pas la méthode : elle fait partie de l’interprétation géologique. Différents minéraux et systèmes isotopiques peuvent enregistrer des événements différents dans la même roche.
Choisir un système adapté à l’échelle de temps
Une demi-vie trop courte laisse très peu de parent pour des objets anciens ; une demi-vie extrêmement longue produit peu de changement mesurable pour des objets jeunes. Le bon système dépend donc de l’âge attendu, du matériau et de l’événement que l’on veut dater.
Le carbone-14 est adapté à des matières organiques relativement récentes. Pour des temps géologiques bien plus longs, on utilise d’autres systèmes isotopiques dans des minéraux appropriés.
Exercices résolus
1. Deux demi-vies
Quelle fraction du parent reste après deux demi-vies ?
Solution
(1/2)² = 1/4, soit 25 %.
2. Trois demi-vies
Un échantillon ne contient plus que 12,5 % du parent initial. Combien de demi-vies se sont écoulées ?
Solution
12,5 % = 1/8 = (1/2)³ : il s’est écoulé 3 demi-vies.
3. Système perturbé
Pourquoi une perte d’isotope fils peut-elle fausser un âge ?
Solution
Le rapport parent-fils ne retrace alors plus uniquement la décroissance depuis la fermeture : l’horloge a été perturbée par un transfert de matière.