Par Corina Fiore Mis à jour le 24 mars 2022
De nombreuses roches et organismes contiennent des isotopes radioactifs instables, comme l'uranium-235 (U-235) et le carbone-14 (C-14). Ces isotopes se désintègrent à un rythme logarithmique prévisible, émettant des particules à partir de leurs noyaux et se transformant en isotopes filles stables. L'isotope instable d'origine est le parent, tandis que le produit de désintégration est la fille. La demi-vie est le temps nécessaire à la moitié des isotopes parents pour se désintégrer. Par exemple, le C-14 a une demi-vie de 5 730 ans, ce qui signifie que tous les 5 730 ans, un organisme perd la moitié de ses atomes de C-14 restants.
Lorsque des fossiles sont récupérés, ils se retrouvent souvent noyés dans les mêmes couches rocheuses (strates) que leur matrice environnante. Les scientifiques cataloguent soigneusement ces échantillons et les analysent avec un spectromètre de masse, qui détermine les types et les quantités précises d'isotopes présents. En mesurant le rapport entre les isotopes parents et filles et en comparant ce rapport à la demi-vie connue de l'isotope parent, les chercheurs calculent l'âge du fossile ou de la roche dans laquelle il est enfermé.
L'U‑235 est l'isotope le plus largement utilisé pour dater les roches et les fossiles plus anciens. Il se désintègre en plomb-207 (Pb-207) avec une demi-vie de 704 millions d'années, ce qui le rend idéal pour déterminer des âges bien au-delà de la plage du C-14. Le C‑14, qui se désintègre en carbone‑12 stable (C‑12), est présent dans tous les organismes vivants. Après la mort d’un organisme, sa teneur en C‑14 commence à se désintégrer. Étant donné que le C‑14 a une demi-vie relativement courte, ses niveaux mesurables deviennent négligeables après environ 50 000 ans, limitant son utilité aux artefacts et fossiles plus jeunes, en particulier ceux liés à l'activité humaine.