La datation en paléontologie

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En 1971 a été découvert le célèbre crâne Arago XXI dans la grotte de Tautavel.  Les chercheurs ont estimé qu’il s’agissait d’un homme âgé d’une vingtaine d’années mesurant environ 1,65m et pesant entre 45kg et 55kg. Cet homme aurait vécu il y a 300 000 à 450 000 ans. Comment les chercheurs parviennent-ils à dater des fossiles aussi âgés ?

            Il  existe de nombreuses méthodes permettant de dater les fossiles et les scientifiques combinent souvent plusieurs techniques afin d’être plus précis. Certaines méthodes utilisent notamment la radioactivité comme la datation le carbone 14 qui permet de les fossiles les plus récents (jusqu’à 50 000ans) ou grâce à l’uranium qui permet de dater des ossements plus anciens.

            La méthode de datation par l’uranium a en l’occurrence été utilisée pour dater le crâne Arago XXI. Mais comment fonctionne-t-elle ?

 

Crâne Arago XXI

photographie personnelle prise en octobre 2004, publiée pour wikipedia

 

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            Cette méthode se base sur la radioactivité de l’uranium 234. En effet, le noyau de l’atome d’uranium qui contient 234 nucléons (protons et neutrons) est  instable et cherche à se stabiliser en se désintégrant. Il va alors perdre 4 nucléons et former un atome de thorium (avec 230 nucléons). Les fossiles sont formés de cristaux de calcite qui renferment de l’uranium. Au cours du temps, les atomes d’uranium se désintègrent en thorium ce qui va engendrer une augmentation du taux de thorium. Cette augmentation est établie selon une loi physique qui permet d’associer le taux de thorium au temps qui s’est écoulé.

            Le noyau d’uranium 234 étant trop lourd, il cherche à perdre de la masse et va pour cela se scinder en deux : un atome de thorium 230 et un atome d’hélium, c’est ce que l’on appelle la radioactivité α. 

           

 

Graphique représentant l’évolution de l’uranium au cours du temps

   

           

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Sur une population non renouvelée, la quantité d’uranium décroît au cours du temps puisque les atomes se désintègrent en thorium au fur et à mesure. En général, on n’étudie pas l’évolution d’une seule espèce mais plutôt le rapport entre l’uranium et le thorium qui évoluer  au fil du temps en fonction de la désintégration de l’uranium. Toutefois, il faut connaître la quantité initiale d’uranium  et de thorium pour comparer le rapport initial et final, et donc obtenir le temps qui s’est écoulé. La population initiale d’uranium dans l’environnement  est cependant compliquée à déterminer puisqu’elle peut être différente de celle actuelle, il faut alors prendre un échantillon de référence datant de l’époque du fossile.

Il arrive que les cristaux de calcite aient des échanges d’uranium ou de thorium avec le milieu extérieur, on dit que le système est ouvert. Dans ce cas, la datation n’est pas fiable, ce qui explique l’utilisation de plusieurs méthodes.

La méthode est la même pour le carbone 14 qui fait partie des éléments radioactifs les plus utilisés pour la datation.

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article rédigé par Estelle P. et  Magdalena V.