Trois cas d'école : les laves, les coraux et les météorites

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Trois cas d’école : les laves, les coraux et les météorites

La notion de temps origine est particulièrement claire pour le couple potassium- argon. Le potassium 40 (⁴⁰K), radioactif, engendre, par émission (β⁺, l’argon 40 (⁴⁰Ar). Ce dernier étant un gaz, il s’échappe aisément des roches lorsqu’elles sont à l’état liquide, alors qu’il est retenu dans le réseau cristallin des solides. C’est donc la date de solidification de la roche qui constitue le temps zéro à prendre en compte pour sa datation. Les conditions initiales sont également bien définies, puisqu’elles correspondent à une teneur nulle en ⁴⁰Ar. Le dosage de ⁴⁰K et de ⁴⁰Ar dans une lave permet ainsi de déterminer sans ambiguïté la date de l’éruption volcanique qui lui a donné naissance¹.

Dans un tout autre milieu, le cas des coraux marins est également très favorable. Dans le réseau cristallin de leur squelette, constitué majoritairement de carbonates, ces organismes marins piègent l’uranium des familles radioactives naturelles, présent dans l’eau de mer, sous forme de sels dissous, mais pas le thorium dont tous les sels sont insolubles. Le thorium 230 s’y accumule progressivement. Il est issu, par radioactivité a avec une période de 280 000 ans, de l’isotope ²³⁴U, qui descend lui-même de ²³⁸U. La mesure du rapport ²³⁰Th / ²³⁴U dans les coraux fossiles (qui n’ont plus d’échanges avec l’extérieur depuis leur mort) permet ainsi d’accéder à leur âge avec une précision d’environ un siècle.

Un autre cas très intéressant est celui des météorites, malheureusement beaucoup moins accessibles à l’expérience que les roches terrestres. Les météorites proviennent de la ceinture d’astéroïdes, ces innombrables corps célestes qui gravitent entre Mars et Jupiter. Lors de leur rencontre avec la Terre, celles qui résistent à l’abrasion lors de la traversée de l’atmosphère peuvent être retrouvées et analysées. Comme ces petits corps célestes ont été isolés de tout contact depuis leur formation, on admet que leur composition chimique n’a pas varié, sauf en ce qui concerne les effets de leurs interactions – nucléaires – avec les rayonnements cosmiques, et des décroissances des ra- dio-isotopes qu’ils contiennent. Cette hypothèse est validée par les observations expérimentales : la composition des diverses météorites qui ont été soumises aux analyses chimiques et isotopiques s’est avérée pratiquement la même. Ces messagers qui nous viennent du ciel sont donc des objets idéaux pour la datation, d’autant plus que les informations qu’ils apportent concernent, bien entendu, leur histoire, mais aussi celle de la Terre, c’est-à-dire la nôtre. Il est en effet admis, depuis 1955 et les travaux de Clair Patterson, que les astéroïdes, et les météorites qui en sont des fragments, ont été formés à partir d’un même « corps parent », qui aurait également donné naissance à notre planète. L’âge des météorites est donc celui de la séparation des astéroïdes de ce corps parent, et fournit une limite supérieure de celui de la Terre.

Beaucoup de travaux ont été consacrés à la datation des météorites, en particulier par la méthode rubidium-strontium. Les résultats convergent sur un âge de 4,55 milliards d’années, avec une incertitude de 10 millions d’années, c’est-à-dire très faible !