Partie 1 • L'histoire de la détermination de l'âge de la Terre

▶ 1. a) La démarche de Buffon a eu le mérite de proposer un âge de la Terre plus éloigné que celui des 6 000 ans obtenu par interprétation littérale de la Bible. Or, à son époque, le xviii^e siècle, on avait commencé à étudier les grands bassins sédimentaires comme le bassin Parisien ou celui de Londres.

On savait, en mesurant les taux de sédimentation, que pour accumuler une dizaine de centimètres de sédiments, il fallait des milliers d'années. Aussi, en appliquant le principe de l'actualisme, on aurait dû arriver assez vite à la conclusion que l'âge des sédiments les plus profonds des grands bassins sédimentaires dépassait quelques millions d'années. Certains scientifiques proposaient alors des périodes de déluges au cours desquels la sédimentation aurait été accélérée, mais cela ne convainquait pas la ­communauté scientifique.

Enfin, au xix^e siècle, la théorie de l'Évolution – qui impliquait des changements lents des espèces – ne pouvait se concevoir dans un cadre temporel de quelques milliers d'années, là encore il fallait imaginer une évolution des espèces sur plusieurs millions d'années.

b) Buffon pense que la Terre et les planètes, animées d'un même mouvement anti-horaire, sont des morceaux de Soleil arrachés par sa collision avec une comète. Il suppose donc que la température à la surface de la Terre dépend de l'énergie emmagasinée lors de sa formation. Ainsi puisque la Terre se refroidit, elle atteindrait des températures très basses, incompatibles avec la vie.

c) La découverte de la radioactivité à la fin du xix^e siècle permet de comprendre que le flux d'énergie thermique diffusé par la Terre n'est pas seulement dû à l'énergie thermique initiale, mais aussi à la désintégration de certains noyaux radioactifs contenus dans les roches, principalement celles du manteau terrestre. On ne peut donc pas estimer l'âge de la Terre à partir de la durée de refroidissement d'une sphère magmatique initiale car il faut tenir compte de la chaleur produite par radioactivité en même temps qu'elle évacuait l'énergie thermique initiale. Pour atteindre son état actuel il a fallu plus de temps que ce que Buffon avait imaginé.

▶ 2. Considérées comme des restes non agrégés en planète du système solaire, les météorites sont les témoins de sa formation. Présentes dans le système solaire depuis sa formation, elles n'ont pas subi les remaniements liés à l'érosion et l'altération des roches de surface des planètes, ni les remaniements liés à la tectonique des plaques. Alors qu'il ne reste aucune roche témoin de l'origine de la Terre dans la croûte terrestre (même s'il reste quelques fragments très âgés), les météorites qui continuent de s'écraser sur Terre sont des témoins de la création du système solaire. Leur datation donne l'âge du système solaire et donc de la Terre.

Partie 2 • Datation de la fresque de Çatalhöyük

▶ 3. Le carbone 14 se forme en permanence dans l'atmosphère à partir de l'azote 14. C'est un isotope instable du carbone qui se désintègre au cours du temps. Le carbone 12, lui, est un isotope stable du carbone. On estime que le rapport carbone 14/carbone 12 reste constant au cours du temps.

Ainsi, par photosynthèse puis par transfert du carbone organique au sein des chaînes alimentaires, le ¹⁴C est intégré aux molécules organiques des êtres vivants. Il s'agit d'un échange permanent tout au long de la vie des êtres vivants. Lorsqu'un être vivant meurt, le « système se ferme » : le ¹⁴C contenu dans les tissus organiques se désintègre progressivement provoquant la baisse du rapport ¹⁴C/¹²C (car le ¹²C est stable). On connaît le rapport ¹²C/¹⁴C initial, puisque c'est le même que celui de l'atmosphère actuelle. On connaît l'équation de courbe de désintégration du ¹⁴C. En mesurant la teneur en ¹⁴C et en ¹²C des restes organiques, on en déduit l'âge de l'échantillon. La durée de demi-vie du ¹⁴C est courte : autour de 5 500 ans (voir le graphique), ainsi au bout de 50 000 ans, il reste trop peu de ¹⁴C pour pouvoir dater l'échantillon.

▶ 4. • La datation de peinture donne un âge compris entre 8 400 ans et 9 500 ans.

L'interprétation de la peinture fait l'objet d'une controverse : comme aucun élément ne permet de lui attribuer une échelle, le dessin tacheté orange pourrait représenter une peau de léopard.

Cependant il paraît plus logique qu'il s'agisse d'un volcan en éruption explosive surplombant la ville. Les motifs géométriques représenteraient alors des habitations, et les traits au-dessus un panache et des blocs projetés très haut. Enfin on sait qu'il existe un volcan à deux sommets à une centaine de kilomètres, ce qui n'est pas si loin quand on considère un volcan explosif dont le panache s'élève à plusieurs dizaines de kilomètres de hauteur.

Trois cristaux de zircon des roches d'un des sommets ont été datés : zircon 1 : 8 200 à 10 700 ans ; zircon 2 : 8 100 à 9 100 ans ; zircon 3 : 7 300 à 9 000 ans.

On constate que ces fourchettes d'âge recoupent l'âge de la peinture. Ainsi il paraît très probable que les peintres de Çatalhöyük, ont assisté à l'éruption du volcan Hasan Dagi et l'ont représentée, il y a environ 9 000 ans.