Une horloge universelle : De l'atmosphère aux fossiles : le cheminement du 14C
De l’atmosphère aux fossiles : le cheminement du 14C
Trois isotopes du carbone sont présents en permanence dans la nature. Il s’agi des deux isotopes stables 12C et 13C, et de l’instable 14C. Ce dernier est produit en permanence par interaction du rayonnement cosmique avec l’azote de la haute atmosphère. La réaction nucléaire qui lui donne naissance s’écrit :
14N + n à14C + p
où le symbole p désigne un proton et n un neutron. Celui-ci est d’origine secondaire, c’est-à-dire qu’il est déjà produit lui-même par interaction d’une particule primaire du rayonnement cosmique (électron, proton ou photon) avec un atome de l’atmosphère.
Le carbone 14 s’oxyde au contact de l’ozone présent, comme on le sait, dans la haute atmosphère, et se transforme en gaz carbonique 14C02. Les courants qui brassent en permanence les masses gazeuses vont rapidement l’amener en contact avec les océans, le sol, les plantes, bref avec la vie. Ce 14C02 se trouve alors mélangé avec tout le gaz carbonique de l’atmosphère dont l’immense majorité contient les isotopes stables 12C (98,9 %) et 13C (1,1 %). Dans ce mélange, le 14C ne représente finalement qu’environ un atome pour mille milliards de molécules de gaz carbonique. Par le mécanisme de la photosynthèse, il va s’incorporer dans les plantes en respectant cette proportion, puis il passera dans les autres organismes vivants par les mêmes mécanismes que l’ensemble du carbone. D’autre part, le gaz carbonique dissout dans l’eau de mer participera à l’édification des coquillages et des coraux, constitués principalement de carbonates. Tout être vivant possédera donc, dans ses cellules, un atome de 14C pour 1 000 milliards d’atomes de carbone, et cette proportion restera pratiquement constante pendant toute son existence. Mais à sa mort, les échanges entre ces cellules et l’extérieur seront coupés et la proportion de 14C se mettra à décroître lentement, suivant sa période radioactive. Ainsi, 5 730 années plus tard, elle aura diminué de moitié.
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