La datation au carbone entravée par la hausse des émissions de combustibles fossiles


Pour la datation au radiocarbone, un petit échantillon est prélevé sur un morceau d’os.Crédit : James King-Holmes/SPL

Les chercheurs qui suivent les niveaux toujours croissants de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ont cartographié une étape importante. À partir de 2021, la combustion de combustibles fossiles a officiellement modifié la composition des isotopes de carbone dans l’air de l’hémisphère nord suffisamment pour annuler un signal utile des essais d’armes nucléaires.1.

Cela peut poser des problèmes pour les précieuses techniques de datation au carbone. Les objets modernes ressemblent maintenant au début des années 1900 en termes de datation au radiocarbone, explique Heather Graven, physicienne chimiste à l’Imperial College de Londres, qui cartographie cet effet depuis des années. La tendance “pourrait rapidement rendre difficile de dire si quelque chose a 1 000 ans ou est moderne”, a déclaré Paula Reimer, spécialiste de la datation au radiocarbone à l’Université Queen’s de Belfast, au Royaume-Uni. Bien qu’il existe généralement d’autres indices sur la provenance d’un objet, “il y a souvent des découvertes errantes sans cette information”, dit Reimer, comme des restes humains non identifiés qui pourraient provenir d’un cimetière historique ou d’une personne récemment décédée.

Carbone modifié : graphique linéaire montrant la proportion de carbone 14 radioactif dans le dioxyde de carbone atmosphérique depuis les années 1950.

Source : Référence 1.

Le développement signifie également que les médecins légistes ne pourront plus utiliser les empreintes digitales au radiocarbone pour déterminer l’âge de matériaux tels que l’ivoire, les antiquités et le vin. “Si vous travaillez dans la médecine légale ou détectez des contrefaçons, c’est un moment très triste”, a déclaré Tom Higham, archéologue à l’Université de Vienne.

machine à remonter le temps

Les techniques de datation au carbone sont basées sur le fait qu’il existe plusieurs isotopes du carbone dans l’air. Le carbone 12 stable est le plus courant. Mais il y a aussi une petite quantité de carbone 14 radioactif, qui est principalement généré lorsque les rayons cosmiques interagissent avec l’atmosphère. La proportion de carbone 14 varie naturellement dans le temps.

Les êtres vivants absorbent les deux types de carbone. Après leur mort, les quantités relatives des deux isotopes commencent à changer à mesure que le radiocarbone 14 se désintègre avec une demi-vie de 5 700 ans. En mesurant la quantité de carbone 14 restant dans un objet, les chercheurs peuvent dater des matériaux organiques, tels que le bois, le tissu ou les os, à environ 55 000 ans. En règle générale, plus le rapport de carbone 14 est petit, plus le matériau est ancien.

Entre 1952 et 1962, les essais d’armes nucléaires ont libéré un pic de “carbone de bombe” qui a rapidement doublé la quantité de carbone 14 dans l’air. Depuis lors, ce carbone 14 a été lentement absorbé par les êtres vivants et l’océan. Dans le même temps, la combustion d’énergies fossiles produit rapidement du CO . libre2 qui ne contient pas de carbone 14.

Depuis 2021, ces deux effets se sont officiellement annulés dans l’hémisphère nord (voir ‘Modified Carbon’). Cela signifie que le taux de carbone 14 dans les matériaux modernes est désormais le même qu’à l’époque préindustrielle. Et parce que les combustibles fossiles sont toujours brûlés, la proportion de carbone 14 dans l’air va encore diminuer, imitant encore plus les conditions passées. D’ici 2050, Graves prédit1le taux de carbone 14 sera similaire à ce qu’il était au Moyen Âge (entre le Ve et le XVe siècle).

Lorsqu’il y a des fluctuations et des pics de la proportion de carbone 14 dans l’air au fil du temps, la datation au radiocarbone ne permet pas toujours de distinguer une date d’une autre. Ceci s’applique à la période de 800 avant JC jusqu’à 400 avant JCpar exemple : “Vous ne pouvez littéralement pas dater quoi que ce soit [precisely] au cours de ces 400 ans », déclare Higham. Le phénomène des combustibles fossiles éliminant le carbone des bombes présente une autre opportunité de confusion du radiocarbone.

Adieu la courbe de la bombe

Pour les objets modernes qui ne datent que de plusieurs décennies, la désintégration du carbone 14 est négligeable. Mais le pic rapide de carbone 14 libéré par les armes nucléaires a créé une « courbe de bombe » diagnostique des niveaux de carbone 14. “C’est la doublure argentée des tests de bombes”, dit Higham. Cela signifie que la quantité de carbone 14 dans un objet peut fournir un horodatage précis pour les matériaux organiques formés entre 1960 et 2020 environ. Entre autres choses, Higham l’a utilisé pour détecter le whisky contrefait et dater le thé chinois ; la technique a été appliquée à tout, des eaux souterraines aux cellules humaines2.

Les chercheurs savaient depuis longtemps que la fin de cette technique approchait, mais l’augmentation du CO2 les émissions ont accéléré le processus. Dans les décennies à venir, alors que l’utilisation des combustibles fossiles diminue et que la courbe de la bombe s’aplatit, la valeur du carbone 14 ne sera plus un diagnostic d’une date. “C’est tellement dommage”, dit Higham.

«Cet outil médico-légal de la faune; la fenêtre ferme son efficacité », a déclaré le paléoécologue Kevin Uno de l’Université de Columbia à New York, qui a utilisé la courbe de la bombe pour dater des échantillons d’ivoire et étudier le braconnage des éléphants.3. “C’est un peu déprimant.”

Le déclin de la courbe de la bombe signifie que les chercheurs devront de plus en plus s’appuyer sur d’autres techniques ou isotopes pour faire leur datation, y compris un troisième type de carbone, le carbone-13. “Il y a peut-être un autre radionucléide que nous pouvons utiliser”, dit Uno.

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