Comment les archéologues déterminent l'âge et l'authenticité des artefacts anciens

Déterminer l'âge d'un objet et s'il est vraiment ancien sont deux questions distinctes mais liées. Les archéologues répondent à la première par un mélange d'observation de travail de terrain et de science de laboratoire, et à la seconde en comparant les matériaux et les marques de fabrication de l'objet à ce que l'on sait avoir été possible à sa période réclamée.

Étape un : datation relative dans le sol

Avant tout test de laboratoire, les archéologues s'appuient sur la stratigraphie, l'étude des couches de sol. Selon une ressource pédagogique des Archives des relations humaines de l'Université Yale (eHRAF), la stratigraphie suppose que les couches s'accumulent au fil du temps, de sorte que le matériel trouvé dans une couche plus profonde est généralement plus ancien que le matériel au-dessus. C'est ce qu'on appelle la datation relative : elle établit qu'un artefact est plus ancien ou plus jeune qu'un autre sans produire une année précise.

La datation relative seule ne peut pas dire combien d'années séparent deux couches. Pour cela, les archéologues se tournent vers les méthodes de datation absolue, que la ressource eHRAF décrit comme produisant 'des dates d'origine spécifiques et des plages de temps, comme une plage d'âge en années'. Le séquençage stratigraphique et les méthodes absolues sont normalement utilisés ensemble, les couches de sol fournissant du contexte et les tests scientifiques fournissant des chiffres.

Étape deux : mettre un chiffre sur l'âge

La datation au radiocarbone est la méthode absolue la plus largement utilisée pour les restes organiques. Les organismes vivants absorbent le carbone-14 de l'atmosphère ; une fois qu'ils meurent, l'isotope se désintègre à un rythme fixe. Le laboratoire de radiocarbone Beta Analytic déclare que des échantillons tels que l'os, les dents, le charbon de bois et le bois peuvent être testés de cette manière, et que les laboratoires et les archéologues doivent s'accorder sur une stratégie d'échantillonnage avant l'excavation pour éviter la contamination. L'installation de Beta Analytic mesure maintenant tous les échantillons soumis par spectrométrie de masse par accélérateur (AMS), qui compte directement les atomes de carbone-14 plutôt que de mesurer leur désintégration radioactive.

Le carbone-14 a une demi-vie de 5.700 ans, plus ou moins 30 ans, selon le résumé de Wikipedia de la valeur scientifique acceptée. La datation au radiocarbone est généralement limitée à des échantillons d'environ 50.000 ans, bien que la préparation spécialisée puisse parfois étendre la méthode à 60.000 ans ou, dans de rares cas, près de 75.000 ans avant le présent, car au-delà de ce point, il reste trop peu de carbone-14 pour être mesuré de manière fiable.

Pour le bois, la dendrochronologie, l'étude des cernes des arbres, peut être plus précise que la datation au radiocarbone. Une ressource d'archéologie de l'Université d'Oxford explique que les arbres produisent un cerne de croissance par an, la largeur variant selon le climat, et que les motifs de cernes chevauchants de différents bois permettent aux chercheurs de construire de longues séquences de référence régionales. Dans les échantillons bien conservés, note la source, la date d'abattage d'un arbre peut être réduite 'presque à la semaine ou au jour'. La méthode nécessite au moins cinquante ans de cernes pour établir un motif fiable, et ne fonctionne que là où une séquence de référence régionale existe déjà ; la ressource d'Oxford note que de nombreuses périodes et régions, y compris l'Âge de fer britannique, en manquent.

Les objets en terre cuite comme la poterie et les briques sont datés différemment, par thermoluminescence (TL). Un guide publié par le service de données archéologiques explique que cuire une poterie dans un four réinitialise une 'horloge' de radiations naturelles à l'intérieur de ses minéraux à zéro ; ensuite, l'argile accumule lentement de l'énergie des éléments radioactifs en elle-même et dans le sol environnant. Mesurer cette énergie stockée et la diviser par la dose de rayonnement annuelle connue au site de découverte donne un âge. Le même guide note que les résultats de TL sont plus solides lorsque plusieurs mesures et techniques sont combinées plutôt que de s'appuyer sur une seule lecture.

Confirmer l'authenticité : est-ce vraiment ce qu'il prétend être ?

Une date scientifique n'est pas la même chose qu'une preuve d'authenticité. Les spécialistes examinent également comment un objet a été fabriqué. Une étude de 2008 de chercheurs de l'Université de Cardiff en collaboration avec le Musée britannique, l'Institution Smithsonienne et l'Université de Kingston a enquêté sur deux fameux 'crânes de cristal aztèques', l'un détenu par le Musée britannique et l'autre par l'Institution Smithsonienne, selon un rapport de ScienceDaily. En utilisant l'analyse au microscope électronique des marques d'outils, l'équipe a découvert que les deux crânes avaient été coupés avec des outils à disque rotatif inconnus en Mésoamérique précolombienne. Les tests de composition ont en outre montré que le quartz utilisé pour le crâne du Musée britannique provenait du Brésil ou de Madagascar plutôt que du Mexique ; le rapport ne précisait pas une source de quartz pour le crâne de l'Institution Smithsonienne. Les chercheurs ont conclu, selon ScienceDaily, que le crâne du Musée britannique avait été fabriqué en Europe au XIXe siècle, tandis que le crâne de l'Institution Smithsonienne avait été fabriqué peu avant son achat à Mexico en 1960.

L'affaire du crâne de cristal illustre un point plus large : dater un matériau n'est pas la même chose que dater le moment où il a été taillé ou assemblé sous sa forme actuelle. Le guide de thermoluminescence du service de données archéologiques note qu'un objet récemment cuit porte beaucoup moins d'énergie de radiation stockée qu'un objet véritablement ancien, ce qui est une raison pour laquelle la méthode peut aider à signaler les objets fabriqués au cours du dernier siècle ; elle recommande également de combiner les mesures de TL avec d'autres techniques plutôt que de s'appuyer sur une seule lecture.

• L'analyse des marques d'outils sous un microscope électronique à balayage, pour vérifier si la technique de coupe ou de polissage existait à la période réclamée, comme utilisée dans l'étude du crâne de cristal de 2008 rapportée par ScienceDaily.
• Les tests d'approvisionnement en matériaux, pour voir si la pierre, le métal ou le pigment correspond à des sources dont on sait qu'elles ont été utilisées dans la région et l'époque réclamées, comme avec les tests d'origine du quartz sur le crâne de cristal du Musée britannique.

Pourquoi les deux questions sont liées

En pratique, les archéologues et les scientifiques de la conservation traitent la datation et l'authentification comme des vérifications complémentaires plutôt que comme un seul test. Une date ancienne authentique de l'analyse au radiocarbone ou à la TL réduit le moment où la matière première existait ; l'analyse des marques d'outils et des matériaux aide ensuite à évaluer si l'objet lui-même a été façonné pendant cette période plutôt que plus récemment à partir d'un matériau plus ancien. La ressource pédagogique eHRAF note que combiner les méthodes relatives et absolutes donne aux archéologues une image plus complète de la place d'un artefact dans son contexte d'origine.