Quel âge a la Terre ? Pendant des siècles, les estimations sont allées de quelques milliers à quelques centaines de millions d’années. Physiciens, géologues et biologistes se sont longtemps contredits, jusqu’à ce que la découverte de la radioactivité fournisse une horloge fiable. Cette histoire montre comment une connaissance scientifique se construit et se corrige.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Retracer les grandes étapes de la détermination de l’âge de la Terre
- Comprendre les hypothèses et les limites des méthodes de Buffon et de Kelvin
- Connaître les arguments des géologues et de Darwin en faveur d’une Terre très ancienne
- Utiliser le principe de la radiochronologie
1. Les physiciens : une Terre qui refroidit
Buffon (XVIIIe siècle) suppose que la Terre est née sous forme d’une boule en fusion qui s’est refroidie. Il mesure la durée de refroidissement de boulets de fer de tailles différentes et extrapole à la taille de la Terre : il obtient environ 75 000 ans, un âge déjà bien supérieur aux estimations tirées des textes religieux de son époque.
Kelvin (XIXe siècle) reprend l’idée avec la physique de la conduction thermique et l’augmentation de la température avec la profondeur. Il aboutit à quelques dizaines de millions d’années (ses estimations ont varié entre 20 et 400 millions d’années, puis il a retenu les valeurs basses).
2. Les géologues et les biologistes : une Terre très ancienne
- Les géologues du XIXe siècle (comme Charles Lyell) observent que l’érosion et le dépôt des sédiments sont des processus lents : accumuler des kilomètres de couches demande des durées immenses.
- En estimant une vitesse de sédimentation et l’épaisseur totale des couches, ils obtiennent des âges de l’ordre de la centaine de millions d’années ou plus.
- Darwin (1859) explique la diversité du vivant par l’évolution graduelle par sélection naturelle, qui exige aussi des durées très longues.
Datation relative : Ordonner des événements géologiques les uns par rapport aux autres, sans leur donner d’âge chiffré. Exemple : principe de superposition : une couche sédimentaire est plus récente que celle qu’elle recouvre (en l’absence de renversement).
Estimer une durée de sédimentation
Une série de couches mesure 3 000 m d’épaisseur ; la vitesse de sédimentation est estimée à 0,1 mm par an.
- 3 000 m = 3 000 000 mm
- durée = 3 000 000 / 0,1 = 30 000 000 ans
Il faut environ 30 millions d’années, en supposant une vitesse constante et sans interruption.
3. La radiochronologie
La radioactivité, découverte par Henri Becquerel en 1896, fournit une horloge : un noyau radioactif « père » se transforme en un noyau « fils » avec une demi-vie connue, indépendante des conditions extérieures (température, pression).
N = avec n =
Dater un minéral
Un minéral contenait au départ N₀ noyaux pères ; il en reste , et le père a une demi-vie de 700 millions d’années.
- = : n = 2
- t = 2 × 700 = 1 400 millions d’années
Le minéral a environ 1,4 milliard d’années.
En 1956, Clair Patterson date des météorites, formées en même temps que la Terre, grâce aux isotopes du plomb issus de l’uranium : il obtient environ 4,55 milliards d’années. Les plus vieux minéraux terrestres connus (zircons d’Australie) ont environ 4,4 milliards d’années.
À retenir
- Buffon : refroidissement de boulets, environ 75 000 ans.
- Kelvin : conduction thermique, quelques dizaines de millions d’années ; il ignorait la radioactivité.
- Géologues (sédimentation) et Darwin (évolution) réclament des durées beaucoup plus longues.
- La radiochronologie utilise la décroissance radioactive : N = .
- Âge de la Terre : environ 4,55 milliards d’années (Patterson, 1956).
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.