La formation du Carbone 14 (¹⁴C)

Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, qui ne se trouve qu'en très petite quantité dans la nature. Nous allons voir dans cette partie où et comment ce carbone 14 est formé sur Terre, et pourquoi il est présent dans tous les organismes vivants.

Carbone 12, carbone 13, carbone 14 ?  

Le carbone qui est présent majoritairement a une masse atomique de 12 : le ¹²C. En effet, il représente 98,89% de la proportion totale ! Afin de former du CO₂, ce carbone se combine au dioxygène de l'atmosphère : cela donne du ¹²C0₂.

Mais il existe aussi du carbone 13, et bien sûr du carbone 14 ! Ces différents carbones sont appelés des isotopes, car ils détiennent le même nombre de protons mais leur nombre de neutrons diffèrent.
Il existe deux types d'isotopes :
- le carbone 12 (98,89%) et le carbone 13 (1,108%) sont dit "stables" : ils ne sont pas radiocatifs.
- le carbone 14 (seulement 1,2*10^-12) qui est radioactif, qui peut donc être utilisé dans les datations grâce à ses propriétés particulières (décrites dans la rubrique : "Procédé physique").

Le carbone 14 qui est radioactif est l'isotope utilisé dans les datations.

Comment le C14 peut-il être présent dans les organismes vivants ?  

Les gaz de la haute atmosphère sont bombardés par les rayons cosmiques : l'azote, qui est le principal composant de ces gaz, qui a une masse atomique de 14 (¹⁴N), se transforme alors en ¹⁴C, puis se combine avec le dioxygène pour former du ¹⁴CO2. Ce ¹⁴CO2 se mélange alors au ¹²CO2, qui vient des volcans ou même de la combustion d'hydrocarbures, et est par la suite "capté" par tous les organismes vivants.

La photosynthèse des végétaux nécessite en effet du CO₂ atmosphérique, mélange de ¹²CO2 et de ¹⁴CO2, et tous les animaux ou êtres humains consomment ces végétaux. Ainsi tous les corps organiques terrestres contiennent du carbone 14, en infime quantité, et c'est seulement ce carbone qui sera utilisé dans les datations radioactives.

http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html

Où se situe précisément le carbone sur Terre ?  

Le carbone est l'un des éléments les plus fréquents sur Terre. On le trouve à de nombreux endroits :
- dans l'atmosphère, sous forme de gaz carbonique (¹²CO2, ¹⁴CO2)
- dans la biosphère terrestre et marine, sous forme de composés organiques
- dans les océans, sous forme de gaz carbonique, de bicarbonates dissous et de carbonates.

Dans l'atmosphère ou les océans, la teneur en carbone est connue avec une grande précision. Il en est tout autre dans la biosphère terrestre, qui comprend la matière végétale vivante et morte : les végétaux et les sols, où l'on a peu d'informations.

http://carbon14.univ-lyon1.fr/

La teneur en C14 est-elle toujours constante ?  

Malheureusement, et contrairement à ce que l'on considère lors des datations, la teneur en carbone 14 de la planète à évoluée au cours du temps. En effet, deux phénomènes récents ont influencé cette concentration :
- de la moitié du 19^è siècle jusqu'en 1930, la combustion massive dans les industries (époque des révolutions industrielles) de carbone fossile non actif (pétrole, charbon) ont fait diminué de 4% cette teneur.
- depuis 1955, les nombreux essais nucléaires ont complètement faussés ces chiffres, en chargeant les océans de ¹⁴C : "On ne peut donc aujourd'hui déterminer les périodes des réservoirs qu'à partir de mollusques prélevés vivants avant 1955, année au cours de laquelle les essais ont commencé", explique Roger McNeely.

Ces erreurs de mesure se vérifient en datant un arbre à l'aide de la méthode de dendrochronologie, qui consiste à compter les anneaux des arbres, et au carbone 14 : les différences atteignent jusqu'à 20% ! Ainsi pour corriger cette erreur, on vieilli les âges obtenus de 10%, ce qui correspond à 2000-3000 ans pour une période de -30000 à -20000 ans.