Que signifie cal BP?

Le terme scientifique "cal BP" est l'abréviation de "années calibrées avant le présent" ou "années civiles avant le présent" et c'est une notation qui signifie que la date brute de radiocarbone citée a été corrigée en utilisant les méthodologies actuelles.

La datation au radiocarbone a été inventée à la fin des années 40, et au cours des nombreuses décennies qui ont suivi, les archéologues ont découvert des ondulations dans la courbe du radiocarbone, car le carbone atmosphérique s'est révélé fluctuer dans le temps. Les ajustements à cette courbe pour corriger les ondulations («ondulations» est vraiment le terme scientifique utilisé par les chercheurs) sont appelés calibrations. Les désignations cal BP, cal BCE et cal CE (ainsi que cal BC et cal AD) signifient toutes que la date de radiocarbone mentionnée a été calibrée pour tenir compte de ces oscillations; les dates qui n'ont pas été ajustées sont désignées comme RCYBP ou «radiocarbone des années avant le présent».

La datation au radiocarbone est l'un des outils de datation archéologique les plus connus à la disposition des scientifiques, et la plupart des gens en ont au moins entendu parler. Mais il y a beaucoup d'idées fausses sur le fonctionnement du radiocarbone et la fiabilité de sa technique; cet article tentera de les éclaircir.

Comment fonctionne le radiocarbone?

Tous les êtres vivants échangent le gaz Carbon 14 (en abrégé C₁₄, 14C, et, le plus souvent, ¹⁴C) avec l'environnement qui les entoure - les animaux et les plantes échangent du carbone 14 avec l'atmosphère, tandis que les poissons et les coraux échangent du carbone avec ¹⁴C dans l'eau de mer et de lac. Tout au long de la vie d'un animal ou d'une plante, la quantité de ¹⁴C est parfaitement équilibré avec celui de son environnement. Lorsqu'un organisme meurt, cet équilibre est rompu. le ¹⁴Dans un organisme mort, le C se désintègre lentement à un rythme connu: sa «demi-vie».

La demi-vie d'un isotope comme ¹⁴C est le temps nécessaire à la moitié de se désintégrer: dans ¹⁴C, tous les 5 730 ans, la moitié disparaît. Donc, si vous mesurez la quantité de ¹⁴Dans un organisme mort, vous pouvez déterminer depuis combien de temps il a cessé d'échanger du carbone avec son atmosphère. Dans des circonstances relativement vierges, un laboratoire de radiocarbone peut mesurer avec précision la quantité de radiocarbone dans un organisme mort depuis environ 50 000 ans; les objets plus anciens ne contiennent pas assez ¹⁴C à gauche pour mesurer.

Wiggles et anneaux d'arbre

Les anneaux de croissance d'un arbre coupé horizontalement au sol peuvent être utilisés pour dater l'arbre et les objets en bois qui en sont issus. Ollikainen / iStock / Getty Images

Il y a cependant un problème. Le carbone dans l'atmosphère fluctue, avec la force du champ magnétique terrestre et de l'activité solaire, sans parler de ce que les humains y ont jeté. Vous devez savoir à quoi ressemblait le niveau de carbone atmosphérique (le `` réservoir '' de radiocarbone) au moment de la mort d'un organisme, afin de pouvoir calculer combien de temps s'est écoulé depuis la mort de l'organisme. Ce dont vous avez besoin, c'est d'une règle, d'une carte fiable du réservoir: en d'autres termes, un ensemble organique d'objets qui suivent la teneur annuelle en carbone atmosphérique, un objet sur lequel vous pouvez épingler une date en toute sécurité, pour mesurer son ¹⁴Contenu en C et ainsi établir le réservoir de référence dans une année donnée.

Heureusement, nous avons un ensemble d'objets organiques qui gardent une trace du carbone dans l'atmosphère sur une base annuelle-arbres. Les arbres maintiennent et enregistrent l'équilibre du carbone 14 dans leurs anneaux de croissance - et certains de ces arbres produisent un anneau de croissance visible pour chaque année où ils sont vivants. L'étude de la dendrochronologie, également connue sous le nom de datation en anneau, est basée sur ce fait de la nature. Bien que nous n'ayons pas d'arbres vieux de 50 000 ans, nous avons des ensembles d'anneaux d'arbres qui se chevauchent et qui remontent (jusqu'à présent) à 12 594 ans. Donc, en d'autres termes, nous avons un moyen assez solide pour calibrer les dates brutes de radiocarbone pour les 12,594 dernières années du passé de notre planète.

Mais avant cela, seules des données fragmentaires sont disponibles, ce qui rend très difficile de dater définitivement quelque chose de plus de 13 000 ans. Des estimations fiables sont possibles, mais avec des facteurs +/- importants.

La recherche d'étalonnages

Comme vous pouvez l'imaginer, les scientifiques ont tenté de découvrir des objets organiques qui peuvent être datés en toute sécurité assez régulièrement au cours des cinquante dernières années. D'autres ensembles de données organiques examinés ont inclus des varves, qui sont des couches de roche sédimentaire qui ont été déposées chaque année et contiennent des matières organiques; coraux océaniques profonds, spéléothèmes (dépôts de grottes) et téphras volcaniques; mais il y a des problèmes avec chacune de ces méthodes. Les dépôts et les varves dans les grottes ont le potentiel d'inclure le vieux carbone du sol, et il y a encore des problèmes non résolus avec les quantités fluctuantes de ¹⁴C dans les courants océaniques.

Une coalition de chercheurs dirigée par Paula J. Reimer du CHRONO Center for Climate, the Environment and Chronology, School of Geography, Archaeology and Paleoecology, Queen's University Belfast et publiée dans la revue Radiocarbone, a travaillé sur ce problème au cours des deux dernières décennies, développant un logiciel qui utilise un ensemble de données de plus en plus important pour calibrer les dates. Le dernier en date est IntCal13, qui combine et renforce les données des anneaux d'arbre, des carottes de glace, du téphra, des coraux, des spéléothèmes, et plus récemment, les données des sédiments du lac Suigetsu, au Japon, pour proposer un ensemble d'étalonnage considérablement amélioré pour ¹⁴C date d'il y a entre 12 000 et 50 000 ans.

Lac Suigetsu, Japon

En 2012, un lac au Japon aurait permis de raffiner davantage la datation au radiocarbone. Les sédiments formés annuellement du lac Suigetsu contiennent des informations détaillées sur les changements environnementaux au cours des 50 000 dernières années, qui, selon le spécialiste du radiocarbone PJ Reimer, sont aussi bons et peut-être meilleurs que les carottes de glace du Groenland..

Les chercheurs Bronk-Ramsay et al. a rapporté 808 dates AMS basées sur des varves de sédiments mesurées par trois laboratoires de radiocarbone différents. Les dates et les changements environnementaux correspondants promettent d'établir des corrélations directes entre d'autres enregistrements climatiques clés, permettant à des chercheurs tels que Reimer d'étalonner finement les dates de radiocarbone entre 12 500 jusqu'à la limite pratique de la datation c14 de 52 800..

Réponses et autres questions

Les archéologues aimeraient pouvoir répondre à de nombreuses questions qui se situent entre 12 000 et 50 000 ans. Parmi eux:

• Quand nos relations domestiques les plus anciennes ont-elles été établies (chiens et riz)?
• Quand les Néandertaliens ont-ils disparu?
• Quand les humains sont-ils arrivés aux Amériques?
• Le plus important, pour les chercheurs d'aujourd'hui, sera la capacité d'étudier plus en détail les impacts des changements climatiques antérieurs.

Reimer et ses collègues soulignent qu'il ne s'agit que du dernier-né des jeux d'étalonnage, et que d'autres améliorations sont à prévoir. Par exemple, ils ont découvert des preuves que pendant les jeunes Dryas (12 550-12 900 cal BP), il y avait un arrêt ou au moins une forte réduction de la formation des eaux profondes de l'Atlantique Nord, qui était sûrement le reflet du changement climatique; ils ont dû jeter des données pour cette période de l'Atlantique Nord et utiliser un ensemble de données différent.

Sources sélectionnées

• Adolphi, Florian et al. "Incertitudes relatives à l'étalonnage du radiocarbone au cours de la dernière déglaciation: aperçu des nouvelles chronologies d'arbres flottants." Avis sur Quaternary Science 170 (2017): 98-108. 
• Albert, Paul G. et al. "Caractérisation géochimique des marqueurs téphrostratigraphiques japonais tardifs du Quaternaire et corrélations avec les archives sédimentaires du lac Suigetsu (noyau SG06)." Géochronologie quaternaire 52 (2019): 103-31.
• Bronk Ramsey, Christopher et al. "Un record complet de radiocarbone terrestre pour 11,2 à 52,8 Kyr B.P." Science 338 (2012): 370-74. 
• Currie, Lloyd A. "L'histoire métrologique remarquable des datations au radiocarbone [II]." Journal de recherche de l'Institut national des normes et de la technologie 109,2 (2004): 185-217. 
• Dee, Michael W. et Benjamin J. S. Pope. "Ancrage de séquences historiques à l'aide d'une nouvelle source de points de liaison astro-chronologiques." Actes de la Royal Society A: Mathématiques, sciences physiques et sciences de l'ingénieur 472.2192 (2016): 20160263. 
• Michczynska, Danuta J., et al. "Différentes méthodes de prétraitement pour la datation au 14c des jeunes Dryas et du bois de pin d'Allerød (" Géochronologie quaternaire 48 (2018): 38-44. Impression.Pinus sylvestris L.).
• Reimer, Paula J. "Science atmosphérique. Affiner l'échelle de temps du radiocarbone." Science 338.6105 (2012): 337-38. 
• Reimer, Paula J. et al. "Courbes d'étalonnage de l'âge du radiocarbone Intcal13 et Marine13 0-50 000 ans Cal BP." Radiocarbone 55,4 (2013): 1869-1887.