• 1- LA MESURE DU TEMPS DANS L’HISTOIRE DE LA TERRE ET DE LA VIE

     

    122 - Période de l’isotope choisi pour l’analyse

    Une fois le système fermé, la quantité d’isotope susceptible de se désintégrer diminue. La datation n’est valide que si l’on mesure des durées allant du centième à dix fois la période de l’isotope choisi.

    1221 – la datation au Carbonne 14

    http://www.linternaute.com/science/technologie/comment/06/carbone-14/carbone-14.shtml

    C'est Willard Libby qui a mis au point la technique de datation au carbone 14. Il a d'ailleurs reçu le prix Nobel de chimie en 1960 pour son invention. En voici le principe simplifié

    1. En entrant dans l'atmosphère, les particules cosmiques (neutrons) entrent en collision avec des atomes d'azote. Lors de ce choc, l'atome d'azote perd un proton et se transforme en carbone 14. Cet atome n'est pas stable, il a tendance à perdre des neutrons au fil du temps : il est radioactif.

    2.Le carbone radioactif se lie avec de l'oxygène pour former du dioxyde de carbone. Son taux est stable, autour de 1,2 % du carbone de l'atmosphère. Le reste est en grande majorité du carbone 12, l'isotope normal du carbone.

    3. Le carbone radioactif est respiré par les plantes, qui l'utilisent pour leur croissance grâce à la photosynthèse. Aussi longtemps que la plante vit, elle continue de prélever du C-14, dont la proportion reste fixe (autour d'un atome de C-14 pour 750 milliards d'atomes de C-12)

    4. Quand la plante meure, son stock de C-14 n'est plus renouvelé : au fur et à mesure des désintégrations radioactives, il reste donc de moins en moins de carbone 14 dans la plante.

    5. Les animaux, humains, qui ont absorbé des plantes contiennent eux aussi du C-14 dans la même proportion et subissent donc le même phénomène.

    6. En déterminant combien il reste de C-14 dans un échantillon, on peut déterminer combien de désintégrations ont eu lieu depuis le taux normal, et donc la date de la mort de la plante ou de l'animal.

     

    http://lpsc.in2p3.fr/gpr/french/Radioactivite/radio/radio.html

    Un neutron du noyau AZX se désintègre en un proton, un électron e et un anti-neutrino. Ces deux derniers sont émis hors du noyau. Le noyau fils résultant de cette désintégration a donc Z+1 protons et toujours A nucléons (protons+neutrons) : AZ + 1X.

    Voir cours physique

    Elément instable => désintégration

    14C -> N14

    Courbe de désintégration

    Le carbone 14, du fait de sa demi-vie de 5 370 ans, est particulièrement bien adapté à la mesure de durées de l’ordre de quelques dizaines de milliers d’années au plus. Il est produit en haute atmosphère à partir de l’azote de l’air. On considère qu’il est produit régulièrement et qu’il est donc en proportion constante et connue dans tous les milieux et tous les êtres vivants. Lorsqu’un animal ou une plante meurt, son métabolisme cesse et son carbone n’est plus renouvelé ; le 14C qu’il contient au moment de sa mort se désintègre ; il en est de même pour le 14C d’un carbonate précipité et isolé, ou celui d’une masse d’eau isolée. En connaissant la proportion 14C/12C dans le milieu, la mesure de la proportion 14C/12C dans les restes d’êtres vivants (os, cheveux, bois, coquille) fournit la durée écoulée depuis la mort ou « l ’isolement » (fermeture du système). Au-delà de 30 000 à 40 000 ans, la quantité de 14C restante dans l’échantillon est insuffisante pour permettre une mesure fiable.

     

    § demi vie 14C = 5370 ans => pas de datation au delà de 30 000 ans

    => autre méthode

    1222 – La datation au 40K/40Ar

    Dans le cas du 14C, le calcul de l’âge est aisé, car la composition au moment de la fermeture est connue et on mesure la quantité d’isotope radioactif restant. Contrairement au 14C, dans le cas du couple K-Ar la quantité initiale de l’isotope issu de la désintégration radioactive est nulle ; ceci illustre le fait que pour calculer un âge il est équivalent de mesurer des rapports isotopiques exprimant le nombre d’isotopes disparus ou le nombre d’isotopes apparus lors de la réaction de désintégration radioactive. Enfin, la méthode au K-Ar montre qu'il y a des limites à la datation absolue : l’isotope de l’argon existe en quantité non négligeable dans l’atmosphère et les fluides circulants ; l’échantillon daté peut donc être contaminé et conduire à des dates erronées

    1223 – la datation au Rb/Sr

    Il est possible d’approcher empiriquement l’alignement des mesures dans le repère des rapports isotopiques en simulant les deux (ou plus) constituants du même échantillon par deux (ou plus) sacs de boules colorées contenant la même proportion de boules représentant 87Sr, 87Rb et 86Sr, mais contenant des quantités différentes.

    Le « vieillissement » est réalisé en effectuant des tirages au hasard dans le sac.

    Chaque fois qu’une boule 87Rb est tirée, elle est remplacée par une boule 87Sr ; chaque fois qu’une boule 87Sr ou 86Sr est tirée elle est remise dans le sac de départ (il est important de respecter un nombre suffisant de tirages pour satisfaire aux contraintes statistiques de ce type d’expérimentation).

    En effectuant plusieurs mesures du rapport isotopique après n, m et p tirages (au cours du vieillissement), on observe que la pente de la droite augmente : la pente de la droite est fonction de l’âge de l’échantillon.

    La méthode de datation la plus courante utilise un couple d’isotopes dont la quantité initiale d’isotopes est inconnue (nombre d’isotopes lors de la fermeture de l’échantillon). Ce cas général est plus complexe que les deux précédents puisque le problème de datation posé renferme deux inconnues :

    la quantité initiale d’isotope ;

    l’âge de l’échantillon.

    Pour résoudre ce problème il est nécessaire de disposer d’au moins deux équations. Pour ce faire, on effectue une mesure sur deux constituants équivalents du même échantillon. Pour éviter le problème posé par le fait que les quantités initiales dans les deux échantillons des isotopes impliqués dans les réactions radioactives sont différentes, on mesure les rapports isotopiques qui sont bien sûr identiques (mais inconnus) à l’origine. Un isotope de 87Rb donne par désintégration un isotope de 87Sr. La demi-vie est de 50 Ga. Le 87Sr est un isotope stable tout comme le 87Sr qui n’est impliqué dans aucune réaction de désintégration.


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