L'histoire d'aujourd'hui portera sur la méthodologie de la science, en particulier sur la façon dont nous pouvons déterminer l'âge des découvertes archéologiques, quelles méthodes de base sont utilisées et quels principes et processus physiques les sous-tendent.
La beauté des méthodes de datation scientifique est qu'elles sont complémentaires et mutuellement vérifiables, c'est-à-dire qu'avec l'aide d'une méthode, nous pouvons vérifier l'exactitude d'une autre et vice versa, en y apportant des modifications si nécessaire. En outre, ces «horloges» couvrent une vaste plage de temps - environ 9 ordres de grandeur (en fait plus, mais à des fins historiques, les horloges «rapides» sont inutiles, l'échelle du temps évolutif couvre sept ou huit ordres de grandeur).
Cela peut être comparé au travail des criminologues tardifs, où il n'y a pas de témoins directs de la "scène du crime", et qui n'ont trouvé que ses traces.

Il y a beaucoup de choses en science qui sont inaccessibles à l'observation directe. C'est l'une des raisons de la méfiance et de la résistance à la science au niveau «quotidien». Aujourd'hui, malgré l'écart toujours plus grand dans les connaissances entre les «scientifiques» et les «gens ordinaires», des efforts importants doivent être faits pour que les gens n'aient pas l'impression à la la"Ces scientifiques eux-mêmes ne peuvent rien expliquer, car ils utilisent les données des mêmes scientifiques qui ont pris ces données du plafond." Malheureusement, c'est précisément l'opinion qui existe en dehors du champ de la science, en particulier, parmi les nombreux «réfutants» de l'histoire - quelque part dans la cuisine ou dans le garage. Bien sûr, les doutes en science sont utiles, car toute théorie qui prétend être scientifique doit être fondamentalement falsifiée. Le problème est que pour mettre en doute les méthodes décrites ci-dessous, il est nécessaire de falsifier des faits issus de la biologie, de la physique, de la géologie, de l'archéologie, de l'histoire et de la chimie.
Toutes les montres peuvent être conditionnellement divisées en deux catégories - le comptage (par exemple, les oscillations d'un pendule ou d'un cristal de quartz dans une horloge domestique) - ou la mesure (par exemple, l'heure de l'écoulement de tout processus non cyclique). Et ces heures et d'autres à certains moments (heureusement, nécessaires pour nous) peuvent soit «zéro», soit s'arrêter, fixant les événements. Commençons par les heures les plus rapides.

Dendrochronologie.

À l'échelle dont nous avons besoin, par exemple, historique, les horloges de comptage utilisées en dendrochronologie sont très pratiques - ce sont des cernes annuels. Par exemple, ils peuvent être utilisés pour déterminer en quelle année un arbre a été abattu, qui a été utilisé pour construire une maison ou un culte il y a plusieurs siècles (en fait, il y a une échelle dendrochronologique continue d'environ 11 500 ans).
Comment fonctionne cette méthode? Beaucoup de gens savent que pour déterminer l'âge d'un arbre récemment abattu, vous devez compter les anneaux dans son tronc, en considérant l'anneau actuel comme l'anneau extérieur. Les anneaux reflètent les changements du taux de croissance à différentes saisons de l'année - en été ou en hiver, en saison sèche et en saison des pluies, et sont particulièrement prononcés aux hautes latitudes, où il y a une forte différence entre les saisons. Dans le même temps, pour déterminer l'âge, il n'est pas nécessaire d'abattre un arbre. Vous pouvez percer un trou au milieu de l'arbre et retirer l'échantillon. Mais un simple compte d'anneaux ne montrera pas à quel siècle le journal de votre maison ou du mât de votre navire était vivant. Si vous devez dater du bois mort depuis longtemps, vous devrez regarder un modèle caractéristique d'anneaux. Tout comme la présence d'anneaux signifie des cycles annuels, certaines années sont pires que d'autres, car le temps change chaque année:la sécheresse ralentira le taux de croissance et une année pluvieuse l'accélérera; il y a des années froides et chaudes, et même les années d'El Nino ou les éruptions de Krakatoa. Les années où les conditions climatiques sont mauvaises pour le bois produisent des anneaux plus étroits que les bons. Et le motif d'anneaux étroits et larges dans une région particulière, créé par une séquence spécifique d'années différentes, est une «empreinte» caractéristique qui marque avec précision les années de formation de ces anneaux, reconnaissables d'arbre en arbre. De plus, vous pouvez toujours prélever un échantillon du matériau de l'anneau souhaité pour la datation au radiocarbone (voir ci-dessous).créé par une séquence spécifique d'années différentes, est une «empreinte» caractéristique qui marque avec précision les années de formation de ces anneaux, reconnaissables d'arbre en arbre. De plus, vous pouvez toujours prélever un échantillon du matériau de l'anneau souhaité pour la datation au radiocarbone (voir ci-dessous).créé par une séquence spécifique d'années différentes, est une «empreinte» caractéristique qui marque avec précision les années de formation de ces anneaux, reconnaissables d'arbre en arbre. De plus, vous pouvez toujours prélever un échantillon du matériau de l'anneau souhaité pour la datation au radiocarbone (voir ci-dessous).
Tout cela, bien sûr, est bon, mais les rares arbres vivants étaient vivants au temps de Pierre le Grand, sans parler de l'âge du bronze ou avant. Il y a des arbres qui vivent depuis des millénaires, mais la plupart d'entre eux sont coupés alors qu'ils n'ont même pas cent ans. Comment une collection de bagues de référence est-elle créée pour des temps plus anciens? Je pense que vous l'avez déjà deviné.

Chevauchement. La corde peut avoir une centaine de mètres de long, mais ses fibres individuelles sont beaucoup plus courtes. Pour utiliser le principe de chevauchement, vous prenez des modèles de référence de modèles dont la date peut être définie sur des arbres modernes.
Ensuite, vous recherchez un motif de vieux anneaux d'arbres modernes et déterminez la correspondance du motif parmi les plus jeunes anneaux d'arbres morts depuis longtemps. Ensuite, vous identifiez le motif des anciens anneaux de ces arbres morts depuis longtemps et recherchez le même motif dans les jeunes anneaux d'arbres encore plus âgés, etc. En pratique, cette méthode n'est utilisée que dans les périodes archéologiques, à l'échelle de plusieurs milliers d'années.
Soit dit en passant, ce n'est pas le seul système qui promet une précision allant jusqu'à un an. Des couches sédimentaires se déposent dans les lacs glaciaires. Comme les anneaux annuels, ils varient selon les saisons et théoriquement, le même principe peut être utilisé ici, avec le même degré de précision. Les coraux ont également des anneaux de croissance, tout comme les arbres. Ils ont été utilisés pour déterminer les dates des anciens tremblements de terre. La plupart des autres systèmes de datation dont nous disposons, y compris toutes les méthodes de radio-isotopes, ne sont précis que dans la marge d'erreur, qui est proportionnelle à l'échelle du temps mesuré.

Radioisotopes.

Pour ceux qui ont réussi à oublier la physique, je vais d'abord vous donner des informations de base sur la structure de la matière et ce que sont les radio-isotopes, car ici nous avons affaire à des processus physiques.
Toute matière est constituée d'éléments qui interagissent chimiquement avec d'autres éléments. Dans la nature, il y a 92 éléments moins le technétium, un peu plus si l'on compte les éléments synthétisés artificiellement. La théorie atomique de la structure de la matière, qui, je pense, même les créationnistes l'acceptent, nous dit que les éléments sont constitués d'atomes caractéristiques, qui sont les plus petites particules en lesquelles un élément peut être divisé afin qu'il ne cesse pas d'être cet élément. À quoi ressemble un atome comme l'azote, le cuivre ou le carbone? ~~Sur une vague stationnaire.~~Vous pouvez uniquement utiliser des modèles pour aider à visualiser l'atome. Nous nous souvenons tous de l'école du modèle planétaire de l'atome proposé par Niels Bohr. Aujourd'hui, il est obsolète, mais comme un modèle convient à nos fins. Le rôle du "Soleil" est joué par le noyau, et les électrons tournant autour de lui, jouant le rôle de planètes. Comme dans le système solaire, presque toute la masse d'un atome est contenue dans le noyau («Soleil»), et presque tout le volume est occupé par l'espace vide qui sépare les électrons («planètes») du noyau. Les électrons sont négligeables par rapport au noyau, et l'espace entre eux et le noyau est énorme par rapport à la taille des deux.

L'atome se compose de trois types de particules, au moins dans le modèle de Bohr. Nous connaissons déjà les électrons. Deux autres particules, beaucoup plus grosses, sont appelées protons et neutrons, et elles se trouvent dans le noyau et leur taille est presque la même. Le nombre de protons est constant pour tout élément particulier et est égal au nombre d'électrons. Ce numéro est appelé numéro atomique et est écrit dans l'index inférieur près du nom de l'élément. C'est une caractéristique unique de l'élément, et il n'y a pas de lacunes dans la liste des numéros atomiques du célèbre système périodique [Mendeleev]. Chaque nombre qu'il contient correspond exactement à un et un seul élément. Le numéro atomique 1 est l'hydrogène, 2 est l'hélium, 3 est le lithium, et ainsi de suite, jusqu'à 92 pour l'uranium.
Les protons et les électrons portent une charge électrique de signe opposé. Nous appelons l'un d'eux positif et l'autre négatif, conformément à un accord arbitraire. Ces charges sont importantes dans la formation de liaisons chimiques d'éléments entre eux, principalement par l'interaction d'électrons. Les neutrons dans un atome sont connectés dans le noyau avec des protons et n'ont pas de charge, et ils ne participent pas aux réactions chimiques. Les neutrons, les protons et les électrons dans n'importe quel élément sont exactement les mêmes que dans n'importe quel autre. Il n'y a rien de tel qu'un proton d'oxygène, ni un électron de potassium, ni un neutron de cuivre. Proton - c'est partout un proton, mais ce qui fait un atome de cuivre, c'est qu'il contient exactement 29 protons (et 29 électrons). Ce que nous pensons au quotidien comme le cuivre est une question de chimie. La chimie est la danse des électrons. Toute son essence réside dans l'interaction des atomes à travers leurs électrons.Les liaisons chimiques sont facilement détruites et recréées, car seuls les électrons sont séparés ou échangés lors de réactions chimiques. Les forces d'attraction à l'intérieur des noyaux atomiques sont beaucoup plus puissantes. C'est pourquoi la «fission atomique» semble si inquiétante, mais elle peut se produire dans des réactions «nucléaires» (par opposition aux réactions chimiques), et l'horloge radioactive est basée sur elles.
Les électrons ont une masse insignifiante, donc la masse totale d'un atome, sa «masse atomique», est égale au nombre total de protons et de neutrons. En règle générale, il s'agit d'un peu plus du double du nombre atomique, car généralement, dans le noyau, il y a plus de neutrons que de protons. La masse atomique est écrite en exposant près de la désignation de l'élément dans le tableau périodique. Contrairement au nombre de protons, le nombre de neutrons dans un atome n'est pas une caractéristique unique d'un élément. Les atomes d'un élément particulier peuvent être dans différentes "versions" appelées isotopes, différant par le nombre de neutrons, mais toujours avec le même nombre de protons. Certains éléments, tels que le fluor, n'ont qu'un seul isotope naturel. Le numéro atomique du fluor est de 9 et sa masse atomique est de 19, d'où il ressort clairement qu'il a 9 protons et 10 neutrons.D'autres éléments ont plusieurs isotopes. Le plomb a cinq isotopes communs. Ils ont le même nombre de protons (et d'électrons) - 82, qui est le numéro atomique du plomb, mais avec des masses atomiques différentes - de 202 à 208. Le carbone a trois isotopes trouvés dans la nature. Le carbone-12 est du carbone ordinaire avec le même nombre de neutrons et de protons - 6. Il y a aussi le carbone -13, qui est de trop courte durée pour nous, et le carbone -14, qui est rare, mais pas suffisant pour être utile pour la datation d'échantillons organiques.Le carbone-12 est du carbone ordinaire avec le même nombre de neutrons et de protons - 6. Il y a aussi le carbone -13, qui est de trop courte durée pour nous, et le carbone -14, qui est rare, mais pas suffisant pour être utile pour la datation d'échantillons organiques.Le carbone-12 est du carbone ordinaire avec le même nombre de neutrons et de protons - 6. Il y a aussi le carbone -13, qui est de trop courte durée pour nous, et le carbone -14, qui est rare, mais pas suffisant pour être utile pour la datation d'échantillons organiques.
Le prochain fait théorique important est que tous les isotopes ne sont pas stables. Le plomb-202 est un isotope instable, et le plomb-204, -206, -207 et -208 sont stables. «Instable» signifie que les atomes se désintègrent spontanément en quelque chose d'autre, à une vitesse prévisible, bien qu'à des moments imprévisibles. La prévisibilité du taux de décroissance est la clé de toutes les montres radiométriques. Un synonyme du mot «instable» est «radioactif». Il existe plusieurs types de désintégration radioactive, adaptés comme horloges auxquelles participent les neutrons. Sous une forme (β ^--decay) un neutron se transforme en proton. Cela signifie que la masse atomique reste la même (les protons et les neutrons ont la même masse), et le nombre atomique augmente de un, donc l'atome devient un élément différent, une cellule à droite dans le système périodique. Par exemple, le césium 55 se transforme en baryum 56. Avec une autre forme de désintégration radioactive (désintégration β ⁺ ), au contraire, le proton se transforme en neutron. La masse atomique reste à nouveau la même, mais cette fois le nombre atomique diminue de un et l'atome devient l'élément suivant à gauche du système périodique. Le troisième type de désintégration radioactive ( capture d'électrons) a le même résultat. Un proton est capable de capturer l'un des électrons dans la coquille de son atome et de se transformer en neutron (émettant un neutrino). Encore une fois, il n'y a aucun changement dans la masse atomique, le nombre atomique diminue de un et l'atome se transforme en l'élément suivant à gauche du système périodique. Il existe également un type de désintégration plus complexe, dans lequelun atome émet une soi-disant particule alpha. Il se compose de deux neutrons et de deux protons «collés» ensemble (ou le noyau d'un atome d'hélium sans électrons). Cela signifie que la masse atomique diminue de quatre et le nombre atomique diminue de deux. Un atome se transforme en cet élément, qui est deux cellules à gauche du tableau périodique. Un exemple de désintégration alpha est la conversion d'un isotope très radioactif de l'uranium-238 (avec 92 protons et 146 neutrons) en thorium-234 (avec 90 protons et 144 neutrons).
Maintenant au point. Chaque isotope instable se désintègre à une vitesse connue avec précision, pour chaque isotope qui lui est propre. Dans tous les cas, la décroissance est exponentielle. La mesure généralement acceptée du taux de décroissance est la «demi-vie». C'est le temps nécessaire à la décomposition de la moitié de ses atomes. La demi-vie est la même et ne dépend pas du nombre d'atomes déjà en décomposition. Par exemple, la demi-vie (T½) du carbone 14 est de 5730 ± 40 ans. En 2010, l'âge maximum de l'échantillon, qui peut être déterminé avec précision par la méthode du radiocarbone, est d'environ 60 000 ans, soit environ 10 demi-vies de ¹⁴ C. Pendant ce temps, la teneur en ¹⁴ C diminue d'environ 1000 fois (environ 1 désintégration par heure par gramme de carbone) et nous devrons nous tourner vers une horloge plus lente.

Méthode à l'argon de potassium

L'isotope souvent utilisé sur une échelle de temps évolutive est le potassium-40 avec une demi-vie de 1,26 milliard d'années, et il sera utilisé comme exemple pour expliquer toute l'idée d'une horloge radioactive. Cette "horloge" est appelée potassium-argon, car l'argon-40 (c'est par cellule à gauche du système périodique) est l'un des éléments dans lesquels le potassium-40 se désintègre (l'autre, à la suite d'un autre type de désintégration radioactive, est le calcium-40, situé sur unité à droite du tableau périodique). Si vous commencez avec une certaine quantité de potassium-40, puis après 1260 millions d'années, la moitié du potassium-40 se décomposera en argon-40. C'est ce qu'on appelle la demi-vie. Dans 1,26 milliard d'années supplémentaires, la moitié de ce qui reste (1/4 de l'original) et ainsi de suite se désintégreront. Sur une période de temps inférieure à 1,26 milliard d'années,une plus petite quantité de potassium de départ se décomposera en conséquence. Supposons que nous ayons du potassium-40 dans un système fermé, sans argon-40. Après plusieurs centaines de millions d'années, le scientifique tombe sur cet espace clos et mesure les proportions relatives de potassium-40 et d'argon-40. A partir de cette fraction, quelles que soient les quantités absolues, connaissant la demi-vie du potassium-40 et supposant qu'il n'y avait pas d'argon au départ, on peut estimer le temps écoulé depuis le début du processus, c'est-à-dire à partir du moment où l'horloge a été `` remise à zéro ''. Notez que nous devons connaître le rapport des isotopes parent (potassium-40) et fille (argon-40). De plus, comme mentionné précédemment, il est nécessaire que notre montre soit remise à zéro.Après plusieurs centaines de millions d'années, le scientifique tombe sur cet espace clos et mesure les proportions relatives de potassium-40 et d'argon-40. A partir de cette fraction, quelles que soient les quantités absolues, connaissant la demi-vie du potassium-40 et en supposant qu'il n'y avait pas d'argon au départ, on peut estimer le temps écoulé depuis le début du processus, c'est-à-dire à partir du moment où l'horloge a été `` remise à zéro ''. Notez que nous devons connaître le rapport des isotopes parent (potassium-40) et fille (argon-40). De plus, comme mentionné précédemment, il est nécessaire que notre montre soit remise à zéro.Après plusieurs centaines de millions d'années, le scientifique tombe sur cet espace clos et mesure les proportions relatives de potassium-40 et d'argon-40. A partir de cette fraction, quelles que soient les quantités absolues, connaissant la demi-vie du potassium-40 et supposant qu'il n'y avait pas d'argon au départ, on peut estimer le temps écoulé depuis le début du processus, c'est-à-dire à partir du moment où l'horloge a été `` remise à zéro ''. Notez que nous devons connaître le rapport des isotopes parent (potassium-40) et fille (argon-40). De plus, comme mentionné précédemment, il est nécessaire que notre montre soit remise à zéro.vous pouvez estimer le temps écoulé depuis le début du processus, c'est-à-dire à partir du moment où l'horloge a été «remise à zéro». Notez que nous devons connaître le rapport des isotopes parent (potassium-40) et fille (argon-40). De plus, comme mentionné précédemment, il est nécessaire que notre montre soit remise à zéro.vous pouvez estimer le temps écoulé depuis le début du processus, c'est-à-dire à partir du moment où l'horloge a été «remise à zéro». Notez que nous devons connaître le rapport des isotopes parent (potassium-40) et fille (argon-40). De plus, comme mentionné précédemment, il est nécessaire que notre montre soit remise à zéro.
Mais qu'entend-on par "remise à zéro"? Le processus de cristallisation.
Comme toutes les horloges radioactives utilisées par les géologues, le comptage du temps potassium-argon ne fonctionne que pour les roches dites ignées. Les roches ignées se solidifient à partir des roches en fusion - magma souterrain dans le cas du granit, lave des volcans dans le cas du basalte. Lorsqu'une roche se solidifie, elle cristallise et forme du granit ou du basalte. En règle générale, ces petits cristaux transparents, comme le quartz, sont trop petits pour ressembler à des cristaux à l'œil nu. Certains d'entre eux, tels que les feldspaths et le mica, contiennent des atomes de potassium. Parmi eux se trouvent des atomes de l'isotope radioactif potassium-40. Lorsqu'un cristal se forme au moment de la solidification du magma (le système «se ferme »»), Le Potassium-40 est présent, mais il n'y a pas d'argon (on suppose que les bulles de ce gaz, le cas échéant, se sont élevées à la surface de la lave liquide et se sont mélangées à l'air atmosphérique). L'horloge est "mise à zéro" dans le sens où il n'y a pas d'atomes d'argon dans le cristal. Après des millions d'années, le potassium-40 se désintègre lentement et, l'un après l'autre, les atomes d'argon-40 remplacent les atomes de potassium-40 dans le cristal et y restent comme dans un piège. La quantité cumulée d'argon-40 est une mesure du temps écoulé depuis la cristallisation. Mais cette valeur n'a de sens que lorsqu'elle est exprimée comme le rapport du potassium-40 à l'argon-40. Lorsque la montre a été réinitialisée, le rapport était de 100% en faveur du potassium-40. Dans 1,26 milliard d'années, le rapport sera de 50 à 50. Après encore 1260 millions d'années, la moitié du potassium-40 restant se transformera en argon-40, et ainsi de suite.Les proportions intermédiaires indiquent les temps intermédiaires à partir desquels l'horloge à cristal a été réinitialisée. Ainsi, en mesurant le rapport⁴⁰ K / ⁴⁰ Ar dans un morceau de roche ignée aujourd'hui, on peut dire quand la roche s'est cristallisée. Les roches ignées, en règle générale, contiennent de nombreux isotopes différents, et pas seulement du potassium-40. Le point positif est que les roches ignées de cette pièce durcissent en même temps, remettant à zéro toutes les heures, ce qui est très pratique pour la datation. Cependant, pendant la cristallisation du minéral, une capture d'argon de l'extérieur peut se produire. Comment distinguer cet argon de ce qui s'est formé plus tard lors de la désintégration de l'isotope ⁴⁰ K? On peut supposer que l'argon capturé avait le même rapport isotopique ⁴⁰ Ar / ³⁶ Ar que dans l'atmosphère moderne. Mesurer la quantité de ³⁶Ar, vous pouvez alors calculer la quantité d'argon radiogène «pur» ⁴⁰ Ar.
Cependant, il y a un problème. Les fossiles sont extrêmement rares dans les roches ignées. Ils se forment dans des roches sédimentaires telles que le calcaire et le grès, qui ne sont pas de la lave solidifiée. On les retrouve dans des couches de boue, de limon ou de sable, déposées progressivement au fond de la mer, du lac ou de la rivière. Le sable ou le limon se condense sur plusieurs siècles et durcit comme la pierre. Les restes tombés dans la roche sédimentaire ont une chance de se fossiliser (de survivre en tant que fossile). Bien que seule une petite fraction des cadavres deviennent fossiles, les roches sédimentaires sont les seules qui contiennent des fossiles qui méritent d'être évoquées.
Malheureusement, ces roches ne peuvent pas être datées par radioactivité. Il est probable que les particules individuelles de limon ou de sable qui composent les roches sédimentaires contiennent ⁴⁰ K et d'autres isotopes radioactifs, mais, malheureusement, cette montre est inutile car elle n'est pas correctement réinitialisée ou réinitialisée à différents moments. Chaque grain de sable a une horloge mise à zéro à un moment donné, probablement bien avant la formation de ces roches et l'enfouissement des minéraux que nous essayons de dater. Donc, en termes de timing, la roche sédimentaire est un gâchis continu. Le mieux que nous puissions faire, et c'est un assez bon «meilleur», est d'utiliser l'âge des roches volcaniques qui sont proches ou enfouies dans les roches sédimentaires.
La datation d'un fossile ne nécessite pas littéralement de le trouver pressé entre deux plaques de roches ignées, bien que ce soit un excellent moyen d'illustrer le principe. En fait, une méthode plus sophistiquée est utilisée. Des couches reconnaissables de roches sédimentaires se trouvent partout dans le monde. Bien avant la découverte de la datation radioactive, ces couches ont été identifiées et nommées: Cambrien, Ordovicien, Dévonien, Jurassique, Crétacé, Éocène, Oligocène, Miocène. Les dépôts dévoniens sont reconnaissables comme dévoniens, non seulement dans le Devon (le comté du sud-ouest de l'Angleterre, qui leur a donné leur nom), mais aussi dans d'autres régions. Ils sont clairement similaires et contiennent les mêmes types de fossiles. Les géologues connaissent depuis longtemps l'ordre dans lequel ces dépôts ont été déposés. Avant l'avènement de l'horloge radioactive, nous ne savions tout simplement pas quand ils s'étaient formés.Nous pourrions les organiser dans l'ordre, car, évidemment, les dépôts plus anciens ont tendance à se situer en dessous des dépôts plus jeunes. Les dépôts dévoniens, par exemple, sont plus anciens que les dépôts de la période carbonifère (ainsi nommée parce que le charbon se trouve souvent dans cette couche), et nous le savons parce que dans les parties du monde où ces deux couches se rencontrent en un seul endroit, la couche dévonienne se trouve sous le carbonifère (des exceptions se trouvent dans des endroits où l'on peut dire, sur la base d'autres preuves, que les roches ont été inclinées, voire renversées). Il arrive rarement qu'un ensemble complet de couches soit trouvé - du Cambrien dans sa partie inférieure aux couches modernes tout en haut. Mais comme les couches sont si reconnaissables, leur âge relatif peut être déterminé en les construisant les unes après les autres et en les assemblant comme un puzzle à travers le monde.de toute évidence, les sédiments plus anciens tendent à se trouver sous les sédiments plus jeunes. Les dépôts dévoniens, par exemple, sont plus anciens que les dépôts de la période carbonifère (ainsi nommée parce que le charbon se trouve souvent dans cette couche), et nous le savons parce que dans les parties du monde où ces deux couches se rencontrent en un seul endroit, la couche dévonienne se trouve sous le carbonifère (des exceptions se trouvent dans des endroits où l'on peut dire, sur la base d'autres preuves, que les roches ont été inclinées, voire renversées). Il arrive rarement qu'un ensemble complet de couches soit trouvé - du Cambrien dans sa partie inférieure aux couches modernes tout en haut. Mais comme les couches sont si reconnaissables, leur âge relatif peut être déterminé en les construisant les unes après les autres et en les assemblant comme un puzzle à travers le monde.de toute évidence, les sédiments plus anciens tendent à se trouver sous les sédiments plus jeunes. Les dépôts dévoniens, par exemple, sont plus anciens que les dépôts de la période carbonifère (ainsi nommée parce que le charbon se trouve souvent dans cette couche), et nous le savons parce que dans les parties du monde où ces deux couches se rencontrent en un seul endroit, la couche dévonienne se trouve sous le carbonifère (des exceptions se trouvent dans des endroits où l'on peut dire, sur la base d'autres preuves, que les roches ont été inclinées, voire renversées). Il arrive rarement qu'un ensemble complet de couches soit trouvé - du Cambrien dans sa partie inférieure aux couches modernes tout en haut. Mais comme les couches sont si reconnaissables, leur âge relatif peut être déterminé en les construisant les unes après les autres et en les assemblant comme un puzzle à travers le monde.Les dépôts dévoniens, par exemple, sont plus anciens que les dépôts de la période carbonifère (ainsi nommée parce que le charbon se trouve souvent dans cette couche), et nous le savons parce que dans les parties du monde où ces deux couches se rencontrent en un seul endroit, la couche dévonienne se trouve sous le carbonifère (des exceptions se trouvent dans des endroits où l'on peut dire, sur la base d'autres preuves, que les roches ont été inclinées, voire renversées). Il arrive rarement qu'un ensemble complet de couches soit trouvé - du Cambrien dans sa partie inférieure aux couches modernes tout en haut. Mais comme les couches sont si reconnaissables, leur âge relatif peut être déterminé en les construisant les unes après les autres et en les assemblant comme un puzzle à travers le monde.Les dépôts dévoniens, par exemple, sont plus anciens que les dépôts de la période carbonifère (ainsi nommée parce que le charbon se trouve souvent dans cette couche), et nous le savons parce que dans les parties du monde où ces deux couches se rencontrent en un seul endroit, la couche dévonienne se trouve sous le carbonifère (des exceptions se trouvent dans des endroits où l'on peut dire, sur la base d'autres preuves, que les roches ont été inclinées, voire renversées). Il arrive rarement qu'un ensemble complet de couches soit trouvé - du Cambrien dans sa partie inférieure aux couches modernes tout en haut. Mais comme les couches sont si reconnaissables, leur âge relatif peut être déterminé en les construisant les unes après les autres et en les assemblant comme un puzzle à travers le monde.parce que dans les parties du monde où ces deux couches se rencontrent en un seul endroit, la couche dévonienne se trouve sous le Carbonifère (des exceptions se produisent dans des endroits où l'on peut dire, sur la base d'autres preuves, que les roches ont été inclinées, ou même renversées). Il arrive rarement qu'un ensemble complet de couches soit trouvé - du Cambrien dans sa partie inférieure aux couches modernes tout en haut. Mais comme les couches sont si reconnaissables, leur âge relatif peut être déterminé en les construisant les unes après les autres et en les assemblant comme un puzzle à travers le monde.parce que dans les parties du monde où ces deux couches se rencontrent en un seul endroit, la couche dévonienne se trouve sous le Carbonifère (des exceptions se trouvent dans des endroits où l'on peut dire, sur la base d'autres preuves, que les roches ont été inclinées, ou même renversées). Il arrive rarement qu'un ensemble complet de couches soit trouvé - du Cambrien dans sa partie inférieure aux couches modernes tout en haut. Mais comme les couches sont si reconnaissables, leur âge relatif peut être déterminé en les construisant les unes après les autres et en les assemblant comme un puzzle à travers le monde.de sorte qu'un ensemble complet de couches est trouvé - du Cambrien dans sa partie inférieure aux couches modernes tout en haut. Mais comme les couches sont si reconnaissables, leur âge relatif peut être déterminé en les construisant les unes après les autres et en les assemblant comme un puzzle à travers le monde.de sorte qu'un ensemble complet de couches est trouvé - du Cambrien dans sa partie inférieure aux couches modernes tout en haut. Mais comme les couches sont si reconnaissables, leur âge relatif peut être déterminé en les construisant les unes après les autres et en les assemblant comme un puzzle à travers le monde.

Revenons à la datation. Étant donné que l'ordre relatif des couches sédimentaires nommées est bien connu et que le même ordre se trouve partout dans le monde, vous pouvez utiliser des roches ignées qui se trouvent au-dessus ou au-dessous des couches sédimentaires, ou qui y sont intégrées, pour dater les couches sédimentaires nommées, et donc des fossiles à l'intérieur d'eux. Il n'est pas nécessaire de rechercher des roches ignées à proximité d'un fossile particulier pour le dater. Nous pouvons dire que nos fossiles appartiennent, disons, à la fin de la période dévonienne, selon leur position parmi les couches. Et nous savons par la datation radioactive des roches ignées découvertes en relation avec les couches dévoniennes du monde entier que la période dévonienne s'est terminée il y a environ 360 millions d'années.
Les horloges potassium-argon ne sont que l'une des nombreuses horloges disponibles pour les géologues qui utilisent le même principe à différentes échelles de temps. Les montres plus rapides, comme le carbone 14, fonctionnent de manière légèrement différente pour une raison intéressante, à savoir que ses fournitures sont constamment réapprovisionnées. Le rôle du carbone 14 dans la datation est quelque peu différent de celui des isotopes à vie plus longue. En particulier, que signifie «réinitialiser cette montre»?

Carbone

De tous les éléments chimiques, celui-ci semble être le plus important pour la vie, sans lequel la vie sur n'importe quelle planète est la plus difficile à imaginer en raison de sa remarquable capacité à former des chaînes, des anneaux et d'autres structures moléculaires complexes. Il est introduit dans les chaînes alimentaires avec la photosynthèse, un processus dans lequel les plantes vertes (et certaines bactéries et animaux) absorbent les molécules de dioxyde de carbone de l'atmosphère et utilisent l'énergie du soleil pour combiner des atomes de carbone avec de l'eau pour créer des sucres. Tout le carbone dans tous les êtres vivants provient, en fin de compte, des plantes, du dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Et il revient dans l'atmosphère quand nous expirons, quand nous respirons et quand nous mourons.
La majeure partie du carbone du dioxyde de carbone atmosphérique est du carbone 12, qui n'est pas radioactif. Cependant, environ un atome par billion est du carbone 14 radioactif. Il se désintègre assez rapidement, avec une demi-vie de 5730 ans, comme déjà mentionné, dans l'azote-14. Pour la biochimie végétale, il n'y a pas de différence entre les deux isotopes. Pour les plantes, le carbone n'est que du carbone. Ainsi, les plantes incorporent ces deux types d'atomes de carbone dans les sucres dans la même proportion qu'ils sont présents dans l'atmosphère. Carbone dans l'atmosphère (avec la même proportion d'atomes ¹⁴C) se propage rapidement (par rapport à sa demi-vie) dans la chaîne alimentaire lorsque les plantes sont consommées par les herbivores, les herbivores par les prédateurs, etc. Tous les êtres vivants, qu'ils soient végétaux ou animaux, ont un rapport à peu près égal à ¹⁴ C / ¹² C, ce qui est le même rapport que dans l'atmosphère.

Alors, quand cette montre est-elle remise à zéro? Au moment où un être vivant, que ce soit un animal ou une plante, meurt. En ce moment, il est coupé de la chaîne alimentaire et de l'afflux de ¹⁴ C. frais Au cours des siècles, le ¹⁴ C dans le cadavre, ou un morceau de bois, ou une partie du tissu, ou d'autres matières organiques se décompose constamment en azote-14. Par conséquent, le rapport de ¹⁴ C / ¹²C dans l'échantillon tombe progressivement en dessous du rapport standard que les créatures vivantes partagent avec l'atmosphère. En fin de compte, il ne restera que ¹² C, ou plutôt, la teneur en ¹⁴ C sera trop petite pour être mesurée. Et le rapport ¹⁴ C / ¹² C peut être utilisé pour calculer le temps qui s'est écoulé depuis le jour de la mort de la créature coupée de la chaîne alimentaire et de son échange avec l'atmosphère.

C'est très bien, mais cela ne fonctionne que parce qu'il y a une régénération continue de ¹⁴ C dans l'atmosphère. Sans cela, un ¹⁴ C avec une courte demi-vie aurait disparu depuis longtemps de la surface de la Terre, avec tous les autres isotopes naturels à courte durée de vie. ¹⁴Le C est spécial car il est créé en continu par des rayons cosmiques bombardant des atomes d'azote dans la haute atmosphère.

L'azote est le gaz le plus abondant dans l'atmosphère, et son numéro atomique est 14, le même que le carbone 14. La seule différence est que le carbone-14 a 6 protons et 8 neutrons, tandis que l'azote-14 a 7 protons et 7 neutrons (rappelez-vous, les neutrons ont presque la même masse que les protons). Les particules de rayons cosmiques sont capables, en bombardant un proton dans le noyau d'un atome d'azote, de le transformer en neutron. Lorsque cela se produit, l'atome devient le carbone 14, qui est une cellule à gauche de l'azote dans le système périodique. Le taux de cette conversion est à peu près constant (en fonction des fluctuations de l'activité solaire) et donc la datation au radiocarbone fonctionne. Heureusement, nous avons unel'étalonnage des fluctuations de l' apport de ¹⁴ C à l'atmosphère, et nous pouvons les corriger pour clarifier nos calculs de l'âge. N'oubliez pas que, pour à peu près la même période couverte par la datation au radiocarbone, il existe une méthode alternative pour la datation au bois - la dendrochronologie, qui est absolument exacte jusqu'à un an. En examinant les âges radiocarbone des échantillons de bois dont l'âge est déterminé indépendamment par datation à l'aide d'anneaux d'arbre, nous pouvons calibrer cette erreur fluctuante dans la datation au carbone. Nous pouvons maintenant utiliser ces mesures d'étalonnage lorsque nous revenons à des échantillons organiques pour lesquels nous n'avons pas de données sur les cernes (pour la plupart).

La datation au radiocarbone est une invention relativement récente et a été proposée par Willard Libby.en 1946 (Prix Nobel de chimie, 1960). Dans les premières années, des quantités substantielles de matière organique étaient nécessaires pour cette procédure. Ce n'est que dans les années 1970 qu'une technique appelée spectrométrie de masse a été adaptée pour la datation, et maintenant seules de petites quantités de matière organique sont nécessaires. Cela a révolutionné la datation archéologique. L'exemple le plus célèbre est le Suaire de Turin. Étant donné que le visage d'un barbu, humain (et, pour une raison quelconque, pour une raison quelconque dans une projection cylindrique), il semble mystérieusement, était imprimé sur ce morceau de tissu notoire, beaucoup de gens espéraient que cela pourrait arriver à partir du temps de Jésus. Elle apparaît pour la première fois dans le dossier historique au milieu du XIVe siècle en France, et personne ne sait où elle était avant. Elle est à Turin depuis 1578 et au Vatican depuis 1983.Lorsque la spectrométrie de masse a permis de dater sur un petit échantillon de linceul, plutôt qu'une pièce importante qui aurait été nécessaire auparavant, le Vatican a permis de couper une petite bande. Il a été divisé en trois parties et envoyé à trois grands laboratoires de datation au radiocarbone en Arizona, Oxford et Zurich. Travaillant en toute indépendance, sans comparer les dossiers, ces trois laboratoires ont présenté leurs rapports sur la date de mort du linge à partir duquel le tissu était tissé. Le laboratoire de l'Arizona a indiqué 1304, Oxford à 1200 et Zurich à 1274 après JC. Toutes ces dates sont dans l'erreur, compatibles entre elles et avec la date de 1350, dans laquelle le linceul a été mentionné pour la première fois dans l'histoire. La datation du linceul reste controversée, mais pas pour des raisons qui remettent en cause la technique même de la datation au radiocarbone. Par exemplele carbone dans le linceul aurait pu être introduit par un incendie survenu en 1532. C'est un bon exemple pour illustrer la méthode et le fait que, contrairement à la dendrochronologie, il n'a pas une précision allant jusqu'à un an, seulement jusqu'à un siècle environ.

Il existe de nombreuses montres différentes qui peuvent être utilisées, et elles fonctionnent mieux à des échelles de temps différentes mais qui se chevauchent. Une horloge radioactive peut être utilisée pour évaluer indépendamment l'âge d'un même morceau de roche, si vous vous souvenez que toutes les montres ont été remises à zéro en même temps que ce morceau de roche s'est cristallisé. Lorsque de telles comparaisons ont été faites, différentes horloges ont été comparées les unes aux autres - dans les marges d'erreur attendues. Cela donne une grande confiance dans l'exactitude de la montre. Ainsi, calibrée et testée mutuellement sur des roches connues, cette montre peut être appliquée en toute confiance à des problèmes de datation intéressants, tels que l'âge de la Terre elle-même. Actuellement établi par Claire Patterson en 1956, un âge de 4,55 ± 0,05 milliard d'années est une estimation à laquelle plusieurs heures différentes convergent.

L'histoire de l'établissement de l'âge de la Terre

[1946 .] (. . , ). , , . , , — . .
1948 . . — , , 1952 , — , .
, , , , . . . 1940- . , , , , . ( , , , .) , . : , . .
, , , , , . — ( ) .
, , . , - . , . , - , , . — , .
, , . 1953 . - — , , . , , , , .
— 4550 (- 70 ) — «, », . .
. , , , , , . : .
, , , , . . , , , , . , — - , — , . .
, — , , — . 90 % , , . . , 1923 , . , .
, , , (- ). , . , .
, 1923 , . . .
. «» . ( .) , , . , , , .
, . , 2000 The Nation, «» , « ». , , , , 1971 - .
, . 1970 « », 1986 . 80 %. - , , 625 , , . , , , - , . . « 44 », — . , , , 1993 .
« », , « », « » «» . ( 1962 « ».) , 2001 «» , « , ». — , , « ».
«» , , 2001 , 2000 25,1 ( 795 .), , 1999 (24,1 .), , 1998 (117 .). « , ». «» « .».
, , — , 1974 , , , (, ), , . , . , 27 . ? , , . 2010 .

1995 . . . , , , . , . ? . .
2001 Nature , .
, 1953 , .

La critique

Ainsi, les adeptes de «l'histoire alternative» peuvent dire, par exemple, que quelque chose ne va pas avec l'horloge potassium-argon. Et si le taux de désintégration moderne et très bas de ⁴⁰ K n'agissait qu'après l'inondation de Noah? Si avant elle la demi-vie de ⁴⁰ K était radicalement différente, et était, par exemple, plusieurs siècles, et non 1,26 milliard d'années? Une réserve spéciale dans une telle déclaration est frappante. Pourquoi les lois de la physique devraient-elles changer de cette façon, ad hoc- si pratique et si grand? Cela semble encore plus flashy si vous devez faire des réservations spéciales mutuellement convenues pour chacune des montres séparément. Actuellement, toutes les méthodes appliquées sont cohérentes les unes avec les autres pour déterminer la date de formation de la Terre dans la gamme entre quatre et cinq milliards d'années. Et ils sont basés sur l'hypothèse que la demi-vie est toujours la même, ce que nous fixons aujourd'hui, comme les lois bien connues de la physique les prescrivent directement. Les négateurs de l'histoire devraient jouer avec la demi-vie de tous les isotopes dans leurs diverses proportions afin qu'ils soient tous d'accord avec l'hypothèse que la Terre s'est formée il y a 6000 ans. C'est ce que j'appelle un avertissement spécial. Certaines autres méthodes ne sont même pas mentionnées ici, par exemple, la «datation de piste», qui conduit également au même résultat.Vous devez prendre en compte les énormes différences dans les échelles de temps des différentes horloges, réfléchir au degré de tension et à la difficulté d'adapter les lois de la physique, qui seraient nécessaires pour que toutes les horloges s'emboîtent dans une gamme de plusieurs ordres de grandeur, qui a 6000 ans pour la Terre, pas 4,55 milliards ! Étant donné que le seul motif d'un tel ajustement est le désir de maintenir le mythe de la création d'un groupe privé de tribus de l'âge du bronze, il n'est pas surprenant que la plupart des ignorants l'achètent.que le seul motif de tels ajustements soit le désir de soutenir le mythe de la création, qui appartient à un groupe privé de tribus de l'âge du bronze, il n'est pas surprenant que ce soient principalement des ignorants qui l'achètent.que le seul motif de tels ajustements soit le désir de soutenir le mythe de la création, qui appartient à un groupe privé de tribus de l'âge du bronze, il n'est pas surprenant que ce soient principalement des ignorants qui l'achètent.

Cependant, il y a toujours des erreurs. Les matières organiques enterrées peuvent être contaminées par du carbone étranger, à la fois «ancien» (avec une faible proportion de ¹⁴ C) et «jeune». Il en résulte, respectivement, des «erreurs de vieillissement» et des «erreurs de rajeunissement». De plus, le rapport ¹⁴ C / ¹² C dans l'atmosphère n'est pas constant. Par exemple, l'activité économique humaine et en particulier les essais nucléaires affectent fortement cette valeur. Le taux de formation de ¹⁴ C dans la haute atmosphère dépend de l'intensité du rayonnement cosmique et solaire, et ce sont des valeurs variables. Le rapport ¹⁴ C / ¹² C dépend de la concentration totale de CO ₂dans l'atmosphère, dont la composition change également. Cependant, toutes ces fluctuations naturelles ne sont pas très importantes et elles sont prises en compte. Un problème vraiment sérieux n'est que la possibilité de contamination de l'échantillon avec du carbone étranger. Après tout, la précision dépend des «personnes sur le terrain» et de l'assistant de laboratoire. C'est ici que les gens tentent de compromettre la science, en disant: «Les scientifiques ont déterminé l'âge d'un mouton vivant à 15 000 ans!», Silencieux sur la méthodologie incorrecte - un échantillon pourrait être prélevé sur un animal broutant près de l'autoroute. Et le carbone est entré dans les plantes par les gaz d'échappement des voitures, qui, en brûlant des produits pétroliers, libèrent du carbone d'organismes morts depuis longtemps.

En ce qui concerne le «marteau mésozoïque», «la chaîne en houille», «la trilobite écrasée par la botte» - lorsque vous évaluez vous-même le degré de fiabilité de ces «nouvelles», vous devez garder à l'esprit qu'il devrait y avoir un lien vers un article qui décrit en détail - où, quand, par qui et dans quelles circonstances la constatation a-t-elle été faite. Est-ce fait par le scientifique lui-même? Il devrait y avoir un contexte archéologique: une couche, dont les objets étaient à proximité et ainsi de suite.
Les informations obtenues grâce à une chaîne de «témoignages» sont les informations les plus inexactes (bien qu'elles soient parfois acceptées par les tribunaux). Un exemple typique d'une telle distorsion de l'information est le jeu pour enfants «téléphone cassé». Sans parler de notre perception imparfaite et de notre mémoire précaire.

Vérifiez l'horloge

L'inexactitude de la plupart des méthodes de géochronologie absolue ne permet pas de nier la validité de la datation en archéologie, paléontologie et biologie évolutive (comme, par exemple, les partisans du créationnisme, la «Nouvelle Chronologie» de Fomenko et d'autres concepts pseudoscientifiques le font). Le principal avantage de ces méthodes est qu'elles sont nombreuses. Et dans la grande majorité des cas, ils donnent néanmoins des résultats similaires, qui sont d'ailleurs remarquablement cohérents avec les données de géochronologie relative (l'ordre de disposition des couches géologiques). S'il n'en était pas ainsi, il n'y aurait rien à dire! C’est comme avec les chronomètres du navire: s’il est seul, il n’y a aucun moyen de déterminer quand il ment; s'il y en a deux, vous pouvez déjà comprendre que l'un d'eux ment, il n'est pas clair lequel des deux, et si trois ou plus, l'heure exacte peut être trouvée presque toujours.

Pour cette raison, dans la recherche scientifique, il est habituel de déterminer l'âge des objets en utilisant plusieurs méthodes indépendantes. Si cette règle est violée, le résultat semble controversé pour la plupart des spécialistes.

Enfin, je m'excuse pour le style de présentation quelque peu «capitaine» - il s'est avéré que ~~95% de la population,~~ beaucoup de gens n'ont aucune idée des méthodes de datation. Oui, et il était utile de comprendre ce sujet intéressant.

Littérature

1. Richard Dawkins' Le plus de spectacle sur Terre «
2. Site » Éléments «
3. Bill Bryson de » Une brève histoire de tout , ou presque "
4. Wikipedia

Temps gelé. Approches scientifiques de la datation