Carbone 14 de haute qualité

2010/11/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Restes de Neanderthal dans une tombe au Musée archéologique d'Antalya, en Turquie. Ed. : © iStockphoto.com/R.V. Bulck.

Il existe deux façons d'analyser le radiocarbone d'un fossile, c'est-à-dire la quantité d'isotope de carbone 14, c'est-à-dire qu'un spectromètre d'accélérateur/masse peut être utilisé ou calculer la quantité de rayonnement émise par l'échantillon. « Nous l'avons utilisé pendant de nombreuses années, c'est une très bonne méthode si vous avez de gros échantillons », explique l'expert du laboratoire Rachel Wood RLAHA. "Mais à travers l'accélérateur, on peut analyser des échantillons beaucoup plus petits, comme c'est le cas en archéologie".

La quantité de carbone 14 dans un os fossile indique l'âge de l'os, car elle perd le carbone 14 qu'elle avait au début avec le temps. Un neutron de carbone devient proton et l'isotope devient 14 azote. La vitesse de ce processus est connue, donc en connaissant la quantité de carbone 14 d'un fossile, vous pouvez calculer l'année à laquelle il appartient. En théorie, c'est facile.

Mais, en réalité, la datation de l'os est très difficile pour les archéologues, car à l'origine il était une composante de l'os, le carbone, il faut l'extraire. En plus de l'original, il contient le carbone qui a absorbé l'environnement pendant des années. Le carbone naturel de l'os est une très petite quantité ; c'est le carbone des protéines originales, le collagène de 90%. "Dissoudre l'os dans un processus dans lequel les protéines passent à la dissolution. Dans cette solution, nous essayons d'isoler les fibres contenues dans le collagène et rejetons tout le reste ».

Cependant, c'est un travail délicat. C'est pourquoi, il y a une dizaine d'années, les experts du laboratoire RLAHA étaient préoccupés par le prétraitement d'entrée à l'accélérateur. D'une part, la perte de carbone d'origine de l'os, et d'autre part, la pollution au carbone externe, deux effets qui obligeaient à remettre en question l'exactitude de la datation. Dans le but d'améliorer la méthode, en 1988 un groupe canadien a trouvé une technique proposée : utiliser une ultrafiltration qui élimine la pollution externe. Il était habituel en biochimie mais pas en archéologie. L'équipe canadienne n'a pas non plus employé beaucoup cette technique. Mais ceux d'Oxford reprirent l'idée et améliorèrent la technique.

Actuellement, l'équipe du laboratoire RLAHA utilise des ultrafiltres en polyéthylène pour capter de petits agrégats de fibres de collagène. L'échantillon est centrifugé pour faire passer l'ultrafiltration, chaque fibre de collagène est une molécule d'environ 100 kilodalton, c'est-à-dire une petite protéine, et le réseau de polymère capte des groupes supérieurs de 30 molécules. On analyse ensuite le carbone 14 de ces protéines capturées pour leur datation.

Technique fine, résultats imprévus

Ce processus modifie considérablement la précision de la datation. "La différence entre le résultat de cette technique et celui de la technique conventionnelle peut être de 20.000 ans. C'est le maximum que nous avons atteint. En analysant un échantillon de 32.000 ans d'ancienneté par des méthodes conventionnelles avec la technique du carbone du collagène, il m'a donné un résultat de 50.000 ans ». Parfois, il n'y a pas autant de différence; lorsque l'os n'est pas contaminé, la méthode traditionnelle fonctionne très bien. Cependant, en cas de contamination, l'analyse du 14 carbone du collagène diffère beaucoup.

Rachel Wood à San Sebastian, travaillant avec les restes de la grotte de Labeko. Ed. : Aritza Villaluenga.

Avec la méthodologie de collagène, la précision de la technique du radiocarbone est très élevée dans les échantillons médiévaux, avec une erreur de 15-20 ans, tandis que dans les échantillons de 30 000 ans l'erreur est de 500-1.000 ans. « Le problème est que nous avons besoin d'un étalonnage temporaire car la quantité de CO 2 dans l'atmosphère fluctue tout au long de l'histoire. Ce facteur définit l'erreur de datation".

Le laboratoire RLAHA d'Oxford n'est pas le seul à isoler et analyser le carbone du collagène. De nombreux laboratoires extraient le collagène des os fossiles. Et il existe de nombreuses méthodes chimiques pour le faire. Dans le laboratoire de Gif-sur-Yvett (France), par exemple, ils éliminent le carboxylate des protéines par le traitement avec la molécule de ninhydrine et travaillent en phase gazeuse. Sinon, dans la plupart des laboratoires travaillent comme dans RLAHA mais sans filtrer l'échantillon. Cependant, la méthode d'ultrafiltration est la plus précise du moment. "Peu à peu, ils ont commencé à ultrarrápir dans de nombreux laboratoires et dans environ cinq ans, ce sera l'habitude", estime Wood.

Rachel Wood: "Il est agréable d'être au centre de tous les départements, c'est une combinaison de sciences archéologiques"

Chercheur de 26 ans, chimiste du laboratoire RLAHA d'Oxford et spécialiste en paléontologie et archéologie. L'Homme de Neandertal est le principal objet de recherche, dans lequel il collabore avec de nombreux groupes d'archéologues européens. Parmi eux se trouvent les archéologues de l'UPV/EHU, en raison de l'abondance des trésors archéologiques de l'époque étudiée par Rachel Wood dans les gisements du Pays Basque.

Vous vivez dans la ville d'Oxford, mais vous n'êtes pas anglais.

Je suis né en Afrique du Sud, mais je suis venu en Angleterre à quatre ans. Là, en Afrique du Sud, j'ai encore des proches, mais à la base je suis anglais.

Avez-vous toujours vécu à Oxford?

Non. Je me suis beaucoup déplacé d'un endroit à l'autre. Au début, je vivais à Luton, puis à Portsmouth, et j'ai fait la course à Durham. Oxford a été sa dernière résidence.

À Cambridge, il y a aussi un scientifique nommé Rachel Wood.

Oui, un géologue. Rachel Wood est un nom très commun en Angleterre.

Vous êtes un chimiste. Comment êtes-vous arrivé à travailler avec des archéologues?

L'histoire m'a toujours intéressé, même à l'école. J'ai donc appris un peu d'archéologie pour voir comment il est vraiment. Mais j'aime aussi la chimie, et dans la carrière j'ai étudié la chimie. Puis j'ai fait quelques masters d'archéologie. L'archéologie utilise beaucoup la chimie, la géologie et d'autres sciences. C'est une combinaison de sciences.

Dans les universités, les départements d'archéologie et de paléontologie se trouvent dans les facultés d'art et d'histoire.

Oui, mais notre département était proche des physiciens et des chimistes. Nous avons eu beaucoup à voir avec eux. Nombreux sont les étudiants qui ont obtenu un doctorat dans ces domaines, puis reviennent à nous. Cependant, nous ne pouvons pas dire que nous sommes physiques et chimiques, nous ne savons pas ce que signifient physiques ont quelques signes et à quelles questions il faut répondre. D'une certaine façon, le travail archéologique est plus pratique. Il est agréable d'être au centre de tous les départements (rires).

Vous travaillez à la limite de la technique de datation du radiocarbone. Pourquoi ?

(Photo: Jon Urbe/Argazki Press)

Parce que c'est intéressant. Parce que c'est difficile. La datation médiévale est simple avec la technique du carbone-14. Mais si vous reculez dans le temps, des problèmes de contamination apparaissent, car dans les échantillons il y a très peu de carbones-14.

D'où l'importance de la chimie du prétraitement des échantillons. Vous devez retirer tous les contaminants car ils ont une grande influence sur la datation. Étant donné que j'ai étudié la chimie, cette partie est la plus intéressante.

L'intérêt principal de son travail se trouve dans la péninsule ibérique. Pourquoi ?

Nos laboratoires ont beaucoup travaillé en Angleterre. Donc, avec mon projet, nous avons voulu l'étendre à l'Europe. Ils voulaient étudier la question de la durée des néandertaliens en Europe occidentale et m'a beaucoup intéressé.

Avez-vous trouvé beaucoup de concurrents dans d'autres états?

Pas précisément parce que je viens du laboratoire de radiocarbone. Nous ne sommes pas en concurrence avec les archéologues. Nous les aidons à répondre à des questions qui ne peuvent répondre. Nous pourrions aussi rivaliser avec d'autres laboratoires qui travaillent le radiocarbone, mais cela ne se produit pas non plus. Nos travaux sont complémentaires. Et, en général, le travail d'un laboratoire sert à contraster avec le résultat d'un autre et à obtenir un résultat cohérent entre les deux travaux.

Combien de laboratoires êtes-vous en Europe environ ?

Dans chaque localité il y a un ou deux laboratoires. Le nombre maximum de personnes travaillant est d'environ dix, celui du radiocarbone est un espace relativement réduit. L'appareil que nous utilisons, un spectromètre de masse AMS ( Accelerator Mass Spectrometer ) est extrêmement coûteux, c'est une ressource nationale qui ne peut avoir qu'un seul pays.

La situation aux États-Unis est-elle semblable ?

Aux États-Unis il y a des laboratoires. Mais ils ne sont pas spécialisés en archéologie, mais dans la recherche de la géographie physique (processus glaciaires, systèmes marins, etc.). ), surtout parce qu'il n'y a pas autant de gisements archéologiques qu'en Europe.

Quel travail fais-tu avec les archéologues de l'UPV?

Les signes de ma thèse et de la recherche principale que je vais avoir en mon pouvoir sont ceux prises en Occident européen: Allemagne, France, Portugal et Espagne. Je veux savoir quand les derniers neandertaliens ont disparu et quand les premiers hommes modernes sont arrivés. Nous analysons en particulier les industries de ces êtres humains, comme celles exposées dans la grotte de Labeko. Et dans des cas comme la grotte de Labeko, nous travaillons avec des archéologues de l'UPV. C'est pourquoi je suis venu ici.