Comment les archéologues déterminent l'âge des artefacts et des sites historiques

Aucun instrument unique ne dit à un archéologue l'âge d'un os, d'un tesson de poterie ou d'un mur enterré. Au lieu de cela, les chercheurs s'appuient sur une gamme de méthodes de datation, largement divisées en datation relative, qui ordonne les objets du plus ancien au plus récent sans donner une année, et datation absolue, qui attribue une plage d'âge numérique. La méthode choisie dépend du matériau qui subsiste et de l'ancienneté supposée du site.

Datation relative : Lire l'ordre des dépôts

La méthode relative la plus courante est la stratigraphie. Selon les Archives des zones de relations humaines (HRAF) de l'Université Yale, elle suppose que les couches de sol d'un dépôt s'accumulent les unes sur les autres, de sorte que les couches inférieures sont plus anciennes que les couches au-dessus d'elles. En cartographiant dans quelle couche un objet a été trouvé, les archéologues peuvent placer les artefacts en séquence l'un par rapport à l'autre, même avant que toute date absolue ne soit connue.

Le HRAF énumère également deux autres techniques relatives : la sériation, qui suit les changements de style des artefacts tels que la décoration de la poterie au fil du temps, et la datation au fluor, qui mesure l'absorption chimique de fluor dans les os enterrés. Aucune de ces méthodes ne produit une date calendaire par elle-même ; elles montrent quelles trouvailles sont venues plus tôt ou plus tard dans une séquence.

Datation au radiocarbone : Compter une horloge radioactive

La datation au radiocarbone est la méthode absolue la plus connue pour les restes organiques. L'Unité d'accélération du radiocarbone d'Oxford explique que le radiocarbone (carbone-14) se forme dans l'atmosphère et est absorbé par les organismes vivants tout au long de leur vie ; une fois qu'un organisme meurt, il cesse de remplacer le carbone, et le radiocarbone qu'il contient commence à se décomposer à un rythme connu. En mesurant le rapport entre le radiocarbone et le carbone stable dans un échantillon, les chercheurs calculent depuis combien de temps l'organisme est mort. L'unité note que ce chiffre brut n'est pas une « véritable âge calendaire » et doit être calibré par rapport à un matériau d'âge déjà connu pour corriger les variations passées des niveaux de radiocarbone atmosphérique. Parce que la méthode dépend du carbone organique, elle ne peut pas dater directement la pierre, le métal ou la poterie à moins que des résidus organiques ne soient préservés sur eux.

La technique a été développée par le chimiste de l'Université de Chicago Willard Libby, qui l'a proposée en 1946, travail pour lequel il a reçu le prix Nobel de chimie de 1960, selon National Geographic. Les sources décrivent des limites externes légèrement différentes pour la méthode : l'unité d'Oxford affirme que la technique couvre le matériel datant de quelques centaines d'années à environ 50 000 ans, tandis que National Geographic rapporte que la précision diminue pour les échantillons de plus de 40 000 ans et que la méthode ne peut pas être utilisée au-delà d'environ 60 000 ans. Les deux sources notent que la contamination — provenant du sol, de produits chimiques de conservation ou, dans certains cas, de retombées d'essais nucléaires — peut fausser les résultats et doit être éliminée avant la mesure.

Dendrochronologie : Les anneaux des arbres comme calendrier naturel

La dendrochronologie attribue des dates calendaires aux anneaux de croissance annuels des arbres. Le Service des parcs nationaux des États-Unis décrit la méthode comme étant l'appariement du motif des anneaux d'un échantillon de bois inconnu par rapport à une chronologie régionale établie construite à partir d'arbres d'âge connu. La précision dépend du climat : les arbres dans les régions à précipitations irrégulières produisent des anneaux qui varient considérablement en largeur d'une année à l'autre, ce qui facilite l'appariement précis de leurs motifs, tandis que les arbres dans les environnements tempérés et constamment humides développent des anneaux plus uniformes qui sont plus difficiles à dater. Le Service des parcs avertit également qu'un anneau d'arbre daté ne montre que le moment où ce bois a grandi, non pas quand l'arbre a été abattu ou utilisé dans la construction, car le bois était parfois réutilisé des années après la mort d'un arbre.

Datation par luminescence : Poterie, argile cuite et sédiment enterré

La datation par thermoluminescence (TL) mesure le temps écoulé depuis qu'un matériau cristallin, comme la poterie ou la lave, a été chauffé pour la dernière fois, ou depuis que le sédiment enterré a été exposé pour la dernière fois à la lumière solaire. Le rayonnement de l'environnement environnant fait que les électrons se piègent dans les imperfections au sein d'un cristal au fil du temps ; le chauffage de l'échantillon en laboratoire libère ces électrons sous forme d'un éclat de lumière mesurable, et l'intensité de cette lumière reflète la dose de rayonnement accumulée. En divisant cette dose par le taux de rayonnement annuel connu au site de découverte, on obtient une estimation d'âge. La méthode fonctionne sur la céramique, le silex brûlé, les coulées de lave et les sédiments, mais elle détruit une partie de l'échantillon, est sensible aux variations du rayonnement de fond local et ne peut que distinguer le matériau ancien du matériau moderne plutôt que de produire une année précise.

Le HRAF note que les archéologues utilisent également la datation potassium-argon et argon-argon, qui mesurent les rapports d'isotopes dans la roche volcanique, et la datation archéomagnétique, qui suit les changements du champ magnétique terrestre enregistrés dans les matériaux cuits. Parce que chaque méthode comporte sa propre marge d'erreur et ses propres exigences de matériau, les sites sont rarement datés avec une seule technique ; les chercheurs combinent généralement le séquençage stratigraphique avec une ou plusieurs méthodes absolues pour réduire une plage d'âge et vérifier les résultats les uns par rapport aux autres.