Activité : la datation de l’Australopithèque Lucy
Les restes fossiles de Lucy
En 1973, des paléontologues découvrent dans des couches argileuses de l’Hadar (en Éthiopie) les restes d’un Autralopithecus afarensis : Lucy.
Objectif
Déterminer l'âge de Lucy.
Consignes
Expliquer pourquoi Lucy a été datée à l’aide de la méthode « Potassium-Argon » plutôt qu’avec la méthode « Carbone 14 » ou « méthode Rubidium-Strontium ».
Puis estimer l’âge de Lucy en expliquant la démarche utilisée.
Document 1 : les fossiles stratigraphiques la région de l’Hadar.
Dans la région où Lucy a été découverte, on trouve des fossiles stratigraphiques qui se sont déposés entre -3 et -4 Ma.
Document 2 : colonne stratigraphique de la région.
Le basalte et les cendres volcaniques contiennent des éléments chimiques comme le rubidium (Rb), le strontium (Sr), le potassium (K), l’argon (Ar).
Dans la coulée de basalte, le rapport 40Ar/40K est de 2,1x10-4 et dans les cendres volcaniques, il est de 1,7x10-4.
Le squelette de Lucy, comme tout composé issu d’un être vivant est riche en carbone.
Document 3 : les caractéristiques des géochronomètres.
Pour tout isotope radioactif, on appelle période radioactive (T) ou demi-vie, le temps nécessaire pour que la proportion d’élément père soit divisée par deux.
Au bout de 5 périodes, 98,5% des éléments pères radioactifs ont disparu. Au bout de 8 périodes, 99,9% des éléments pères ont disparu. Pour ces durées et au-delà, le géochronomètre n’est plus utilisé.
De plus, lorsque l’âge de l’échantillon est inférieur à un millième de la demi-vie, une trop faible proportion d’éléments pères se sont désintégrés pour obtenir une datation fiable.
Document 4 : quelques exemples de géochronomètres.
Document 5 : la méthode Potassium-Argon.
La méthode Potassium-Argon est basée sur la désintégration du 40K en 40Ar.
L’argon est un gaz rare qui s’échappe facilement des réseaux cristallins. De ce fait lors de la cristallisation du minéral liée au refroidissement du magma, le 40Ar s’échappe du système et sa quantité est alors considérée comme nulle jusqu’au moment où la roche n’échange plus d’éléments avec son environnement extérieur.
Ainsi, une fois le système fermé, la quantité de 40K diminue et celle de 40Ar augmente au cours du temps. Il suffit alors de mesurer le rapport 40Ar/40K, en tenant compte de la constante de radioactivité pour connaître l’âge de l’échantillon. Ce rapport, égal à 0 lors de la fermeture du système augmente avec le temps.
