Pendant des décennies, les praticiens de la datation au radiocarbone ont exploité un signal surnommé la "doublure argentée" des tests d'armes atomiques effectués dans les années 1950. Au fur et à mesure que les débris de l'explosion se sont multipliés dans l'air, des particules de carbone 14 radioactif sont entrées dans l'atmosphère. Cette retombée a créé la soi-disant impulsion de bombe. La concentration atmosphérique de carbone 14 a atteint un pic au cours des années 1950 et au début des années 1960, suivie d'une baisse progressive après la signature du Traité d'interdiction limitée des essais nucléaires en 1963.
Le résultat est un saut distinctif dans la courbe du carbone 14, qui a été une aubaine pour le domaine de la datation au radiocarbone. Mais ces méthodes ont été mises en péril en 2021, lorsque les émissions de dioxyde de carbone (CO2) provenant de la combustion de combustibles fossiles ont sapé le signal. Par conséquent, les chercheurs peuvent avoir à s'appuyer sur des méthodes nouvelles ou supplémentaires pour dater les matériaux organiques.
La datation au radiocarbone exploite le fait que le carbone se présente sous plusieurs formes, dont le carbone 12 est la plus abondante. L'isotope radioactif carbone-14 est beaucoup moins courant. Le carbone 14 est produit lorsque le rayonnement cosmique entre en collision avec l'atmosphère. L'isotope descend ensuite à la surface de la Terre, où il est incorporé dans les plantes et autres matières organiques.
Au moment où un organisme meurt, une horloge radioactive commence à tourner. Les atomes de carbone 14 se désintègrent avec le temps, réduisant la concentration de carbone radioactif dans les tissus. En mesurant les quantités des deux isotopes, les scientifiques peuvent déterminer la date de mort d'un échantillon. Plus la concentration de carbone 14 est faible, plus l'échantillon est ancien.
La datation au radiocarbone peut être appliquée à des échantillons aussi vieux que 50 000 ans. Cependant, la méthode perd en précision au fur et à mesure que l'on sonde le passé lointain, avec des résultats suggérant souvent plusieurs âges possibles ou comportant de grandes incertitudes. L'impulsion de la bombe, en revanche, a permis de dater des échantillons récents à un ou deux ans près, un degré de précision étonnant.
"Alors que la datation au radiocarbone est généralement associée à l'archéologie et aux objets plus anciens, l'impulsion de la bombe était plus pertinente pour un large éventail de scénarios médico-légaux", a expliqué Fiona Brock. Elle est une ancienne chimiste au radiocarbone de l'Université d'Oxford et actuellement membre du Cranfield Forensic Institute de l'Université de Cranfield, où elle enseigne et conseille sur la datation au radiocarbone. Les chercheurs ont utilisé l'impulsion de la bombe pour identifier les victimes de la guerre de Corée, exposer les contrefaçons d'art et détecter les faux vins et whiskies.
Ironiquement, cet avantage inattendu de l'ingérence humaine dans l'environnement est victime d'un autre type d'ingérence :la combustion de combustibles fossiles. Les combustibles fossiles sont constitués de matière organique vieille de plusieurs millions d'années, assez vieille pour que tout son carbone 14 se soit décomposé. Ainsi, les gaz dégagés lors de la combustion de combustibles fossiles réduisent la concentration de carbone 14 dans l'atmosphère. L'utilisation généralisée des combustibles fossiles est en partie responsable de la diminution rapide de l'impulsion de la bombe après 1963.
En 2021, la concentration atmosphérique de carbone 14 est passée sous les valeurs d'avant la bombe pour la première fois depuis les années 1950. Cela signifie que les tissus organiques qui se forment aujourd'hui ont la même concentration de carbone 14 qu'un échantillon de 1955 - un effet problématique pour les chercheurs qui tentent de distinguer les échantillons de ces âges.
Alors que nous continuons à brûler des combustibles fossiles, le problème va s'aggraver. Dans trente ans à compter d'aujourd'hui, la matière organique nouvellement produite aura la même concentration en carbone 14 qu'un échantillon de 1050. Cela signifie que la datation au radiocarbone ne pourra pas faire la distinction entre une tunique viking et un t-shirt fraîchement sorti des étagères en 2050.
La perte de l'impulsion de la bombe affecte à la fois la recherche et les applications médico-légales. Par exemple, "les bons faussaires pourraient tirer le meilleur parti de la situation où une peinture moderne a la même date potentielle qu'une œuvre d'art historique, ou au moins manipuler la situation pour susciter un doute suffisant quant à savoir si quelque chose est authentique ou faux", dit Brock. .
L'impulsion de la bombe était vouée à s'estomper finalement lorsque le carbone 14 a été incorporé dans l'océan ou s'est décomposé, mais la combustion de combustibles fossiles a accéléré sa disparition. Cependant, la perte de l'impulsion de la bombe ne signifie pas la fin de la datation au radiocarbone. D'autres techniques peuvent compléter les données radiocarbone.
Une de ces solutions utilise le carbone 13, un autre isotope stable du carbone. Comme son frère radioactif, le carbone 13 est rare dans les combustibles fossiles, de sorte que sa concentration atmosphérique diminue à mesure que nous brûlons du charbon, du pétrole ou du gaz. En mesurant le carbone 13 aux côtés du carbone 14, les chercheurs peuvent déterminer si un échantillon est antérieur ou postérieur à la révolution industrielle. Alternativement, le césium 137 radioactif libéré lors des essais à la bombe peut identifier des échantillons formés après 1963.
Peter Köhler, physicien à l'Institut Alfred Wegener en Allemagne qui étudie les isotopes du carbone et la sensibilité au climat, estime que la datation au radiocarbone continuera d'être largement utilisée.
"Il faut faire preuve de bon sens", dit Köhler. "Les échantillons sont mesurés dans un contexte, et cela devrait donner suffisamment d'informations s'il y a un risque de confondre le moderne et l'ancien."
Caroline Hasler est un rédacteur scientifique pour Eos. Elle est diplômée de l'ETH Zurich et prépare actuellement son doctorat. à l'Université de Californie à Berkeley.
Cet article est republié de Eos sous une licence Creative Commons. Vous pouvez trouver le article original ici .
