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La naissance de la datation absolue : un peu d'histoire

Dossier - Géologie : voyage dans le temps
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Pour connaître l'histoire de notre planète, le géologue doit savoir voyager dans le temps avec précision. La nature nous offre cette possibilité grâce aux chronomètres naturels, qui sont le résultat de la désintégration du noyau de certains atomes instables dans les roches.

  
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L'histoire de la géologie et de la datation absolue est liée à la notion de temps et à sa mesure. William Thomson, Henri Becquerel puis Pierre et Marie Curie, Ernest Rutherford et enfin Arthur Holmes : découvrez ceux qui contribuèrent à la naissance de la géochronologie à la fin du XIXe siècle.

Une fois que les géologues avaient élaboré des échelles stratigraphiques très détaillées (voir page précédente de ce dossier), il était frustrant de ne pas pouvoir donner d'âge aux divers évènements géologiques, comme par exemple la formation des chaînes de montagne ou bien l'ouverture des océans.

Au XIXe siècle, Pierre et Marie Curie isolèrent le radium et mirent en évidence la radioactivité, une étape clé dans l'histoire de la datation absolue. © DP

Histoire de la mesure du temps : de l'Antiquité à William Thomson

La notion de temps absolu a fait son chemin depuis qu'il existe des écrits. Avant que l'on sache mesurer le temps, ses évaluations ont plus ou moins bien collé avec la réalité, avec des périodes de progrès et des périodes de grande régression, sans doute parallèlement aux fluctuations de la culture et du savoir des sociétés qui se sont succédé depuis l'Antiquité.

On devrait d'ailleurs faire preuve de davantage d'humilité lorsque l'on porte un jugement sur la culture et le savoir de sociétés, soit anciennes, soit très différentes de la nôtre ; cela aurait évité, et éviterait encore aujourd'hui, un grand gâchis irréversible de la diversité culturelle sur notre planète !

Cette remarque pourrait paraître hors sujet, mais nous pouvons tirer leçon de l'histoire de l'évaluation du temps, du moins de ce que l'on en connait ! Ainsi, l'astronome grec Hipparque (190-120 avant J.-C.) proposait que la rotation complète de l'axe de rotation de la Terre autour d'un axe perpendiculaire au plan de l'écliptique se fasse en 36.000 ans.

En revanche, dans l'Ancien Testament, le monde s'est formé en six jours, il y a quelque 6.000 ans : faut-il prendre les chiffres à la lettre, comme le font aujourd'hui les créationnistes, ou en retenir la symbolique ? Certains en débattent, mais il est important de remarquer que cela semble avoir marqué suffisamment les esprits pour que des évaluations du temps plus réalistes, et aussi plus proches de celles proposées par les Anciens, mettent des siècles à être acceptées.

Le temps passe et sa dynamique nous empêche de rester au même instant de façon perpétuelle. Suivant ce raisonnement, il existe alors un moteur qui fait avancer les évènements. Mais est-il physique ou psychologique ? Futura-Sciences a posé la question au physicien Étienne Klein. Voici sa réponse en vidéo. © Futura-Sciences

Par exemple, Alphonse Des Vignoles, directeur de l'Académie des sciences de Berlin (1649-1744) disait : « J'ai recueilli plus de 200 calculs dont le plus court ne compte que 3.483 ans depuis la Création du Monde jusqu'à Jésus-Christ, et le plus long en compte 6.984 » ! Les chiffres de l'Ancien Testament sont dans son domaine d'incertitude !

Plus récemment, Lord Kelvin (ou William Thomson, 1864) se rapprochait un peu plus de la réalité lorsqu'il estima le temps nécessaire au refroidissement de la Terre, entre 20 à 400 millions d'années, à partir du gradient de température terrestre actuel en fonction de la profondeur (plus d'informations sur ce site en anglais).

Le comte de Buffon et l'âge de la Terre

L'une des premières expériences pour accéder au temps a été faite par le comte de Buffon (1707-1788), qui entreprit d'établir l'âge de la Terre... dans ses forges bourguignonnes. Il y emploie alors « le ministère de quatre ou cinq jolies femmes à la peau douce » qui tiennent « tour à tour dans leurs mains délicates » des globes « de toutes sortes de matières et de toutes sortes de densités » qui ont été préalablement chauffés au rouge.

Puis le comte Buffon mesure le temps de refroidissement de ces globes et extrapole ces mesures à la Terre. Il annonce en 1778 que la Terre était encore un astre incandescent il y a 75.000 ans, ce qui était révolutionnaire. Le plus intéressant ici, est que Buffon ne croyait pas à ce chiffre, mais à des durées considérablement plus grandes, de l'ordre de 10 millions d'années, qu'il n'osa pas révéler : « Quoiqu'il soit très vrai que plus nous étendrons le temps et plus nous approcherons de la vérité [...], néanmoins, il faut le raccourcir autant qu'il soit possible pour se conformer à la puissance limitée de notre intelligence ».

De gauche à droite : Henri Becquerel, Ernest Rutherford, Pierre et Marie Curie. © DR

Histoire de la datation absolue : Henri Becquerel, Marie et Pierre Curie, Ernest Rutherford

C'est à la fin du XIXe siècle que commence l'histoire de la datation absolue, avec la découverte du rayonnement de sels d'uranium, par Henri Becquerel, en 1896 (voir son portrait sur l'image ci-dessus, tout à gauche).

Puis Marie et Pierre Curie (photos de droite) isolent le radium, mettent en évidence la radioactivité ; Pierre Curie découvre que l'intensité des rayonnements décroît de manière exponentielle avec le temps.

Dans un cours à Harvard, Ernest Rutherford (1871-1937) - deuxième portrait en partant de la gauche sur l'image ci-dessus -suggère que les rapports uranium/hélium et uranium/plomb pourraient être utilisés pour calculer l'âge des roches. L'idée est lancée, il n'y a plus qu'à la mettre en pratique !

Arthur Holmes et la naissance de la géochronologie

C'est Arthur Holmes qui publie en 1911 des âges par la méthode uranium/plomb, basés essentiellement sur des mesures effectuées quelques années plus tôt par B. B. Boltwood, entre 340 et 1.640 millions d'années (plus d'informations sur ce site en anglais).

La géochronologie était née. Notons que ces âges mesurés par ces pionniers se situaient à environ 20 % des âges réels, ce qui était un progrès énorme par rapport aux estimations précédentes des géologues.