Les méthodes de datation des archéologues

Pendant des décennies, nous avons cru que nos ancêtres avaient commencé à fabriquer des outils en pierre il y a 2,4 millions d’années. Cependant, une étude menée en 2015 a livré une tout autre conclusion. Des outils en pierre découverts au Kenya étaient en fait vieux de plus de 3 millions d’années! Cette découverte a repoussé de 700 000 ans la période du début de la fabrication d’outils en pierre. Elle a changé toute l’histoire de l’évolution de l’humanité!

Connaître l’âge d’un artefact peut être essentiel pour comprendre l’histoire d’un lieu, d’un groupe ou d’une région, voire l’histoire de l’humanité en général. Les personnes qui étudient l’histoire des êtres humains à partir de vestiges physiques s’appellent des archéologues.

Mais comment les archéologues font-ils pour établir l’âge de quelque chose? La réponse varie selon que la matière à analyser est organique ou inorganique. La matière organique provient d’êtres vivants;  la nourriture ou les végétaux sont des exemples de matière organique. La matière inorganique ne provient pas du vivant; la pierre est un exemple de matière inorganique.

La plupart des sites archéologiques contiennent des matières organiques. La méthode la plus répandue pour établir l’âge de ces matières est la datation au carbone 14. Pour les objets vraiment très anciens, les archéologues peuvent notamment utiliser la datation au potassium-argon. Examinons ces méthodes plus en détail.

Qu’est-ce que la datation au carbone 14?

La datation au carbone 14 mesure le niveau de carbone 14 (¹⁴C), un isotope instable du carbone qui est présent dans la matière organique. Les êtres vivants, comme les plantes, les animaux et les humains, absorbent le carbone 14 à travers l’air qu’ils respirent et les aliments qu’ils ingèrent. Dès qu’un organisme meurt, le carbone 14 qu’il contient commence à se dégrader et se transforme en carbone 12 (¹²C), un isotope stable du carbone. La demi-vie du carbone 14 est d’environ 5 730 ans. Cela signifie que 5 730 ans après la mort d’un être organique, ses os et ses tissus ne contiendront plus que 50 % du carbone 14 qui était présent à sa mort.

Le savais-tu?

Les archéologues se servent souvent des cercles de croissance (ou cernes) des arbres pour étudier l’histoire humaine ou écologique. On appelle cette méthode la dendrochronologie.

Imagine que tu travailles sur un site de fouilles archéologiques et que tu mettes à jour des ossements de wapiti. Tu pourrais utiliser ces ossements pour établir l’âge de ce site. Tout d’abord, tu dois prélever un petit échantillon d’os et le nettoyer soigneusement afin de le débarrasser de tous les éléments étrangers, comme les racines de plantes, la terre ou d’autres contaminants. Une fois l’échantillon propre, tu peux le placer dans un spectromètre de masse par accélérateur.

Cet appareil à haute sensibilité mesure les quantités de carbone 14 et de carbone 12 qui restent dans l’os. Tu peux ensuite comparer les chiffres obtenus avec des mesures de référence afin d’établir quand le wapiti est mort. Tu auras ainsi une très bonne idée de l’ancienneté du site de fouilles archéologiques. Par exemple, si l’os contient 50 % de carbone 14 et 50 % de carbone 12, tu peux estimer que l’os – et le site – date d’environ 5 730 ans.

Le savais-tu?

Les premiers résultats obtenus par datation au carbone 14 ont été publiés en 1949 par un chimiste américain du nom de Willard Libby. Willard Libby a reçu le prix Nobel de chimie en 1960 en reconnaissance de son travail. 

Qu’est-ce que la datation au potassium-argon?

La datation au carbone 14 peut être utilisée pour des objets datant au plus de 50 000 ans. Tout ce qui est plus ancien que cela ne contiendra plus de carbone 14. Dès lors, comment dater des fossiles et des matières inorganiques comme ces outils en pierre découverts au Kenya, dont on estime l’âge à trois millions d’années? Les archéologues peuvent dater ces matières en utilisant une méthode similaire appelée datation au potassium-argon. Quand la roche se crée, y compris les fossiles, elle emprisonne en elle du potassium 40 (⁴⁰K) qui se désintègre lentement en argon 40 (⁴⁰Ar). La demi-vie du potassium 40 est de 1,3 milliard d’années. Cela signifie que mesurer le rapport entre le potassium 40 et l’argon 40 permet de dater des objets vieux de plusieurs millions d’années.

Qu’est-ce que l’effet de réservoir marin?

Malheureusement, la datation au carbone 14 et les techniques dérivées ne sont pas parfaites. Ainsi, les archéologues doivent tenir compte de l’effet de réservoir marin. Les niveaux de carbone 14 varient avec le temps. Cela vient du fait que l’atmosphère où se crée le carbone 14 change au fil du temps. Cependant, les océans sont si profonds qu’il faut beaucoup de temps au carbone 14 de l’atmosphère pour en atteindre le fond. Par conséquent, tout lieu de l’océan qui se trouve à plus de 10 mètres de profondeur présente des niveaux de carbone 14 qui peuvent le faire paraître jusqu’à 400 ans plus âgé que ce qui se trouve à la surface.

Qu’est-ce que cela signifie pour les archéologues? Les archéologues doivent se rappeler que les restes d’humains et d’animaux ayant eu un régime alimentaire riche en produits de la mer auront des niveaux de carbone 14 qui les feront paraître plus anciens qu’ils ne le sont vraiment. Les archéologues tiennent compte de l’effet de réservoir marin en apportant de petites corrections aux résultats des mesures. Par exemple, les documents historiques indiquent que le roi Richard III d’Angleterre est mort et a été inhumé en 1485. Or, quand on a découvert son squelette, la datation au carbone 14 a indiqué que celui-ci avait été inhumé entre 1412 et 1449. Cependant, d’autres mesures ont montré que le squelette contenait des niveaux élevés de protéines marines. Donc, après avoir tenu compte de l’effet de réservoir marin, les chercheurs ont établi par datation au carbone 14 que la date d’inhumation était comprise entre 1475 et 1530. Ces résultats corrigés ont appuyé la théorie selon laquelle le squelette retrouvé était bien celui de Richard III.

Récapitulons...

La datation au carbone 14 a été utilisée pour la première fois à la fin des années 1940. Depuis, cette méthode est restée l’un des outils les plus importants des archéologues. Ce n’est qu’une méthode parmi d’autres, mais elle est la plus couramment utilisée, car la plupart des sites archéologiques contiennent des matières organiques. Cependant, pour des artefacts vraiment très anciens, les archéologues peuvent utiliser la datation au potassium-argon.

La datation radiométrique peut aider les archéologues à comprendre toutes sortes d’aspects du passé, notamment connaître les avancées technologiques, établir quand un groupe de personnes s’est déplacé vers une certaine région, ou même identifier un célèbre roi. Elle est la meilleure alliée de l’archéologue!