Jusqu'en 1949, lorsque les archéologues déterraient des os préhistoriques, des pointes en pierre, des restes de charbon de bois ou d'autres artefacts datant des débuts de l'histoire humaine, ils n'avaient aucun moyen de savoir exactement quel âge avaient ces objets. Le chimiste Willard Libby a changé la donne en mettant au point une méthode ingénieuse pour dater des objets anciens basée sur les types d’atomes de carbone qu’ils contiennent.
Libby et ses collègues ont basé leur idée sur le fait que les êtres vivants incorporent de petites quantités d'un certain isotope du carbone (C-14) de l'atmosphère dans leur structure; quand ils meurent, ils cessent d'ajouter du nouveau C-14 et la quantité qui reste à l'intérieur se dégrade lentement en un élément différent, l'azote 14. En déterminant que la demi-vie de C-14 (le temps nécessaire à la moitié d'une quantité donnée de C-14 pour se désintégrer en N-14) est de 5 730 ans, ils pourraient analyser chimiquement le rapport C-14 N-14 à l'intérieur d'un morceau de bois ou d'os et déterminez combien de temps il était mort.
Cette technique a révolutionné l'archéologie, l'anthropologie et d'autres domaines, nous permettant de déterminer l'âge absolu des objets jusqu'à environ 60 000 ans. Cependant, la précision de cette technique a toujours été limitée par le fait que la quantité de C-14 dans l'atmosphère a varié au fil du temps - et il n'a jamais été enregistré de grande quantité de sa fluctuation au cours des années.
Gardant cela à l'esprit, une équipe de scientifiques de l'Université d'Oxford et d'ailleurs était particulièrement enthousiasmée par les travaux d'excavation de feuilles et de carottes de couches de sédiments fossilisées sous le lac Suigetsu, au Japon. Ces échantillons pourraient ne pas sembler beaucoup, mais en raison de la stratification unique du sédiment et de son état vierge, cette découverte constitue un record complet sans précédent de C-14 atmosphérique d'il y a environ 11 200 à 52 800 ans. En d'autres termes, les échantillons de sédiments provenant de cet emplacement à la surface de la Terre nous permettront de dater de manière significative la datation d'anciens artefacts trouvés n'importe où sur la planète.
"Les nouveaux résultats offrent un raffinement important du registre de radiocarbone atmosphérique et placent l'échelle de temps du radiocarbone sur une base plus solide", a déclaré Jesse Smith, rédacteur en chef de Science, où les résultats ont été publiés aujourd'hui.
Image microscopique des couches de sédiments du lac Suigetsu. (Image via Gordon Schlolaut) Un ensemble spécifique de processus et de conditions qui se produisent dans le lac aide à expliquer pourquoi les carottes de sédiment et les échantillons de feuilles sont si précieux. Chaque hiver, de petites algues de couleur claire, appelées diatomées, meurent et recouvrent le fond du lac; chaque été, ils sont à leur tour recouverts d'une couche de sédiment plus sombre. Parce que le lac est extrêmement calme, pauvre en oxygène et n'a été perturbé par les glaciers ou l'activité géologique à aucun moment au cours des 52 800 dernières années, ces couches microscopiques constituent un enregistrement annuel complet préservé dans les carottes de sédiment.
De plus, les feuilles et autres matières organiques ayant été piégées entre les couches, les scientifiques ont pu utiliser la quantité de C-14 contenue dans chaque feuille pour dresser une image complète du C-14 atmosphérique au fil du temps. Auparavant, les enregistrements atmosphériques de C-14 provenaient d'échantillons marins (qui diffèrent de ceux qui se trouvent sur la terre) ou de cernes (datés d'il y a un peu plus de 12 000 ans). Ces noyaux vont donc considérablement améliorer la précision de la datation au radiocarbone pour des objets plus anciens. Les chercheurs ont «ancré» le nouvel enregistrement C-14 aux données précédentes en faisant correspondre les niveaux trouvés dans les couches les plus récentes des carottes à ceux déjà connus des cernes.
"Bien que cet enregistrement n'entraînera pas de révisions majeures des dates, par exemple en archéologie, des changements de détail de l'ordre de centaines d'années", a déclaré l'archéologue de l'Université d'Oxford, Bronk Ramsey, auteur principal de l'article. «De tels changements peuvent être très importants lorsque vous essayez d'examiner les réponses humaines au climat, souvent datés par d'autres méthodes, par exemple à travers les carottes de glace du Groenland. Une échelle de temps calibrée plus précise nous permettra de répondre à des questions d'archéologie auxquelles nous n'avions pas encore trouvé la résolution. "
Les chercheurs soupçonnaient que les conditions dans le lac Suigetsu pouvaient donner un tel record C-14 dès 1993, mais ils avaient jusqu'à présent rencontré des difficultés techniques pour extraire et analyser des carottes intactes. «C’est la concrétisation d’un rêve japonais de 20 ans», a déclaré le co-auteur Takeshi Nakagawa de l’Université de Newcastle upon Tyne en Angleterre. Bien qu'il ait fallu un certain temps pour récupérer les échantillons, ils aideront désormais les chercheurs à déterminer l'âge des spécimens et des artefacts beaucoup plus anciens.
