Paléontologie : quand la radioactivité remet les pendules à l'heure

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C'est l'alpha et l'oméga des préhistoriens ! Pour affiner la datation des sites et des fossiles, ils disposent désormais de méthodes d'une précision inédite, exploitant la radioactivité naturelle à laquelle ces vestiges ont été exposés.

Cet article est extrait du n°204 des Indispensables de Sciences et Avenir, daté janvier/mars 2021.

"Il faut bien avoir conscience qu'on ne peut plus dater par certaines méthodes un crâne scanné aux rayons X", Jean-Jacques Bahain, professeur au Muséum national d'histoire naturelle, résume l'une des problématiques liées au rôle I grandissant de la physique et de la génétique dans la paléontologie : éviter que les analyses des uns ne perturbent celles des autres. L'autre défi de la datation étant de réduire la taille des échantillons tout en minimisant l'incertitude.

Jean-Jacques Bahain est spécialiste de la résonance de spin électronique (ESR). Le principe est le même que pour que la thermoluminescence (TL) et la luminescence stimulée optiquement (OSL) : "La radioactivité naturelle piège des électrons dans la matière minérale. En comptant leur nombre, on peut déterminer l'âge correspondant à cette accumulation", explique-t-il. Les minéraux fonctionnent alors comme des chronomètres dont on cherche à déterminer le top départ : un chauffage à plus de 450 °C, ou quelques minutes ou heures d'exposition au rayonnement du soleil, libèrent ces électrons et remettent le compteur à zéro. On peut ainsi dater le moment où le matériau a été chauffé ou exposé au soleil pour la dernière fois.

La thermoluminescence détermine le nombre d'électrons piégés par chauffage du minéral. Sous l'effet de la chaleur, les électrons piégés s'échappent et émettent un rayonnement dont l'intensité est proportionnelle à leur nombre. Pour l'OSL, les électrons sont libérés à l'aide de lumière.

L'horloge du carbone 14 n'est pas celle du temps

Avec l'ESR, l'échantillon est soumis à un champ magnétique qui oriente les électrons piégés en fonction de leur spin, c'est-à-dire de leur mouvement de rotation sur eux-mêmes. Sous l'effet de micro-ondes, la rotation s'inverse, et une partie de l'énergie de ces ondes est absorbée par l'échantillon, proportionnellement au nombre d'électrons piégés. "L'avantage de l'[...]

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