La datation au carbone-14 est couramment utilisée pour estimer l’âge d’un objet biologique, d’un évènement ou pour suivre des processus naturels. Il peut être comparé à un chronomètre ou un traceur et rend ainsi service aux domaines de l’art, de l’archéologie, de la climatologie, de la géologie, de la vulcanologie, de la sismologie, de l’océanographie, de l’œnologie, etc.

Le principe

Le carbone-14 se forme dans la haute atmosphère de la Terre : il existe 1 atome de carbone-14 pour 1 000 milliards d’atomes de carbone-12, un autre isotope du carbone, non radioactif. Le carbone-14 est un isotope radioactif du carbone. Sa période radioactive, qui correspond au temps au bout duquel la moitié des atomes se désintègre en azote-14, est de 5 730 ans.

Comme tout isotope du carbone, le carbone-14 se combine avec l’oxygène pour former du dioxyde de carbone (CO₂). Les organismes vivants absorbent cette molécule tout au long de leur existence, soit par les voies respiratoires, soit par leur alimentation. En mourant, ils n’en accumulent plus. La quantité de carbone-14 assimilé diminue ainsi progressivement, de façon exponentielle, alors que le carbone-12 reste en proportion constante.

La datation repose donc 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 du carbone-14 » de l’échantillon qu’on cherche à dater. Cet âge du carbone-14 est ensuite traduit en âge réel, en le comparant à une courbe-étalon. On peut ainsi en déduire l’âge de l’objet étudié et remonter jusqu’à 50 000 ans environ.

De nombreuses applications

La méthode de datation au carbone-14 est utilisée dans une grande variété de domaines de recherche :

• En archéologie, c’est un outil indispensable pour reconstituer la chronologie d’évènements passés (époque romaine, égyptologie, etc.).
• En climatologie, le carbone-14 permet de suivre l’évolution du cycle du carbone, étroitement lié aux variations climatiques à l’échelle planétaire. Grâce à l’analyse de sédiments par exemple, on peut dresser une chronologie précise des variations climatiques passées.
• En océanographie, les scientifiques peuvent, de la même façon, se servirent de la datation carbone-14 pour mieux comprendre le cycle du carbone planétaire : en datant certains fossiles océaniques ou les différents composés de la matière organique dans les sols.
• En sismologie et volcanologie, les scientifiques peuvent déterminer la fréquence d’événements passés (éruptions volcaniques…), pour mieux anticiper les risques futurs de ces mêmes phénomènes.
• Enfin, l’analyse du carbone-14 dans les écosystèmes permet l’étude de la radioactivité présente naturellement dans l’environnement.

D’autres techniques, comme la datation uranium-thorium, potassium-argon ou béryllium-10, permettant des datations sur de plus longues périodes et sur des objets non biologiques, comme des silex, des stalagmites, des épisodes volcaniques… ■