La datation par argon-argon est une technique couramment utilisée par les scientifiques pour déterminer quand s’est produit un événement géologique, comme une éruption volcanique. Le problème, c’est qu’elle est difficile à appliquer à des occurrences récentes. Pour répondre à ce défi, une équipe de chercheurs s’est tournée vers un écrivain romain antique pour obtenir de l’aide.
Dans une étude publiée vendredi dans Science Advances, des scientifiques ont utilisé la datation par argon-argon pour dater des échantillons de pierre ponce issus de l’éruption du Vésuve. Ils ont comparé cet âge à la date historique — le 24 août 79 après J.-C., selon Pline le Jeune, qui a été témoin du drame à distance — ce qui leur a permis d’affiner le calibrage de la technique argon-argon. Leur succès à appliquer la méthode de datation par argon-argon à un événement géologique relativement récent ouvre la voie à la datation d’autres éruptions volcaniques récentes, avec des implications pour estimer les risques futurs.
« Nous voulions voir à quel point nous pouvions dater avec précision et exactitude quelque chose de très récent », a déclaré Paul Renne, auteur principal de l’étude et chercheur au Berkeley Geochronology Center, à Gizmodo. « Une partie de cette étude consistait simplement à vérifier si nous pouvions reproduire l’âge historique de l’éruption du Vésuve qui a enseveli Pompéi. » En géochronologie, 79 apr. J.-C. c’est « comme hier », explique Renne.
Ajustement fin de la datation par argon-argon
Pourtant, tout le monde n’est pas d’accord avec la datation de Pliny pour l’éruption du Vésuve. Par exemple, certains historiens émettent l’hypothèse qu’une pièce retrouvée à Pompéi n’aurait été frappée qu’en septembre de cette année-là, ce qui impliquerait que la tragédie est survenue plus tard dans l’automne. En comparaison avec d’autres pièces romaines contemporaines, toutefois, Caroline Hasler, autre chercheuse au Berkeley Geochronology Center et coauteure de l’étude, a déterminé que la pièce avait probablement été fabriquée avant septembre. Cela, combiné à d’autres recherches, a rassuré l’équipe sur la fiabilité de la référence du 24 août 79 apr. J.-C. comme point de référence.
Vint ensuite la datation par argon-argon. On sait que l’isotope (ou version) du potassium-40 contenu dans les minéraux se transforme naturellement par radioactivité en argon-40 à un taux précis. Dans des chambres magmatiques extrêmement chaudes, l’argon s’échappe des cristaux minéraux sous forme de gaz. Mais une fois que le volcan entre en éruption et que les minéraux sont expulsés et commencent à se refroidir, l’argon est piégé à l’intérieur du minéral et commence à s’accumuler. Ainsi, les chercheurs peuvent utiliser l’accumulation d’argon-40 pour déterminer quand l’éruption a eu lieu. C’est pourquoi il est plus facile de dater des éruptions plus anciennes — il y a plus d’argon à mesurer.
En utilisant la date de Pline le Jeune comme référence et huit échantillons de matériel volcanique du Vésuve, l’équipe a pu affiner la technique de datation par argon-argon pour estimer que le volcan avait connu une éruption vers 87 apr. J.-C., avec une marge d’erreur de ±13 ans. Autrement dit, la méthode de datation nouvellement calibrée peut être utilisée pour dater des événements aussi « récents » que la destruction de Pompéi « jusqu’à une décennie près, ce qui est plutôt impressionnant », a souligné Renne. Leur réussite a également permis à l’équipe de calculer avec plus de précision le taux de désintégration du potassium-40 en argon-40.
Pourquoi les datations comptent
Les techniques de datation fiables sont particulièrement importantes pour les scientifiques qui étudient les conséquences d’événements géologiques très anciens. Lorsqu’ils recherchent un lien entre deux événements — par exemple une éruption volcanique et une extinction massive d’animaux — un alignement chronologique exact constitue souvent la preuve la plus directe à laquelle ils peuvent aspirer.
De plus, en éclairant l’histoire éruptive d’un volcan, les scientifiques peuvent mieux prévoir les futures éruptions et ainsi atténuer les risques pour les populations environnantes. Cela peut aussi aider à résoudre une autre question géochronologique. Les deux techniques de datation les plus fiables dans le domaine sont la datation par argon-argon et une autre méthode similaire qui observe la transformation de l’uranium en plomb. Ces deux « horloges rocheuses », toutefois, ne donnent pas le même âge pour le même événement.
« Je veux dire, c’est proche, mais nous pouvons faire mieux », a déclaré Renne. « Nous avons entrecalibré ces deux systèmes assez bien, mais il y a toujours de la place pour l’amélioration, et ce morceau de preuve particulier pourrait être intégré à cette technique. » Plus tard, l’étude pourrait même aider à aligner d’autres méthodes de datation, comme le carbone-14 (utilisé pour dater du matériel organique). « C’est agréable d’avoir toutes vos horloges différentes qui vous donnent la même réponse », a-t-il conclu.
