La datation radiométrique des roches et des minéraux utilisant des isotopes radioactifs naturels à longue durée de vie est troublante pour les créationnistes de la jeune terre parce que ces techniques ont fourni des preuves accablantes de l’antiquité de la terre et de la vie. Quelques soi-disant scientifiques créationnistes ont essayé de montrer que la datation radiométrique ne fonctionne pas sur des raisons théoriques (par exemple, Arndts et Overn 1981 ; Gill 1996) mais telles tentatives ont invariablement des failles fatales (voir Dalrymple 1984 ; York et Dalrymple 2000). D’autres créationnistes se sont concentrés sur les cas dans lesquels la datation radiométrique semble donner des résultats incorrects. Dans la plupart des cas, ces efforts sont défectueux parce que les auteurs ont mal compris ou mal représenté les données qu’ils essaient d’analyser (par exemple, Woodmorappe 1979 ; Morris HM 1985 ; Morris JD 1994). Ce n’est que rarement qu’un créationniste trouve réellement un résultat radiométrique incorrect (Austin 1996 ; Rugg et Austin 1998) qui n’a pas déjà été révélé et discuté dans la littérature scientifique.
L’approche créationniste consistant à se concentrer sur des exemples où la datation radiométrique donne des résultats incorrects est curieuse pour deux raisons. Premièrement, elle ne fournit aucune preuve que ce soit pour soutenir leur affirmation que la terre est très jeune. Si la Terre n’avait que 6 000 à 10 000 ans, il devrait sûrement y avoir des preuves scientifiques pour confirmer cette hypothèse ; or, les créationnistes n’en ont pas produit la moindre trace jusqu’à présent. Où sont les données et les calculs d’âge qui aboutissent à un ensemble cohérent d’âges pour toutes les roches de la terre, ainsi que pour celles de la lune et des météorites, ne dépassant pas 10 000 ans ? Manifestement absents, semble-t-il.
Deuxièmement, c’est une approche vouée à l’échec dès le départ. Les créationnistes semblent penser que quelques exemples d’âges radiométriques incorrects invalident tous les résultats de la datation radiométrique, mais une telle conclusion est illogique. Même les choses qui fonctionnent bien ne fonctionnent pas bien tout le temps et dans toutes les circonstances. Essayez, par exemple, de porter une montre qui n’est pas étanche en nageant. Elle ne fonctionnera probablement pas, mais qu’est-ce qu’une personne raisonnable pourrait en conclure ? Que les montres ne fonctionnent pas ? Difficilement.
Quelques exemples vérifiés d’âges radiométriques incorrects sont tout simplement insuffisants pour prouver que la datation radiométrique est invalide. Tout ce qu’ils indiquent, c’est que les méthodes ne sont pas infaillibles. Ceux d’entre nous qui ont développé et utilisé des techniques de datation pour résoudre des problèmes scientifiques sont bien conscients que les systèmes ne sont pas parfaits ; nous avons nous-mêmes fourni de nombreux exemples de cas où les techniques échouent. Nous les testons souvent dans des conditions contrôlées pour savoir quand et pourquoi elles échouent afin de ne pas les utiliser de manière incorrecte. Nous avons même discrédité des techniques entières. Par exemple, après des tests approfondis sur de nombreuses années, il a été conclu que la datation à l’uranium-hélium est très peu fiable car le petit atome d’hélium se diffuse facilement hors des minéraux au cours du temps géologique. Par conséquent, cette méthode n’est pas utilisée, sauf dans des applications rares et hautement spécialisées. D’autres techniques de datation, telles que K-Ar (potassium-argon et sa variante plus récente 40Ar/39Ar), Rb-Sr (rubidium-strontium), Sm-Nd (samarium-néodynium), Lu-Hf (lutécium-hafnium) et U-Pb (uranium-plomb et sa variante Pb-Pb), ont toutes résisté à l’épreuve du temps. Ces méthodes fournissent des données d’âge précieuses et valides dans la plupart des cas, bien qu’il existe un petit pourcentage de cas où même ces méthodes généralement fiables donnent des résultats incorrects. Ces échecs peuvent être dus à des erreurs de laboratoire (les erreurs arrivent), à des facteurs géologiques non reconnus (la nature nous trompe parfois), ou à une mauvaise application des techniques (personne n’est parfait). Afin d’accomplir leur but de discréditer la datation radiométrique, cependant, les créationnistes sont confrontés à la tâche intimidante de montrer qu’une prépondérance des âges radiométriques est fausse – que les méthodes sont indignes de confiance la plupart du temps. En plus, ils doivent montrer les failles dans les études de datation qui fournissent des preuves indépendantes corroborantes que les méthodes radiométriques fonctionnent. C’est un défi de taille et les créationnistes n’ont fait aucun progrès jusqu’à présent.
Il est rare qu’une étude impliquant la datation radiométrique contienne une seule détermination d’âge. Habituellement, les déterminations d’âge sont répétées pour éviter les erreurs de laboratoire, sont obtenues sur plus d’une unité rocheuse ou plus d’un minéral d’une unité rocheuse afin de fournir une contre-vérification, ou sont évaluées à l’aide d’autres informations géologiques qui peuvent être utilisées pour tester et corroborer les âges radiométriques. Les scientifiques qui utilisent la datation radiométrique utilisent généralement tous les moyens à leur disposition pour contrôler, recontrôler et vérifier leurs résultats, et plus les résultats sont importants, plus ils sont susceptibles d’être contrôlés et recontrôlés par d’autres. Par conséquent, il est presque impossible d’être complètement trompé par un bon ensemble de données d’âge radiométrique recueillies dans le cadre d’une expérience bien conçue.
Le but de cet article est de décrire brièvement quelques études typiques de datation radiométrique, parmi des centaines d’exemples possibles documentés dans la littérature scientifique, dans lesquelles les âges sont validés par d’autres informations disponibles. J’ai sélectionné quatre exemples tirés de la littérature récente, principalement des études impliquant mon travail et celui de quelques collègues proches, car il était facile de le faire. J’aurais pu sélectionner beaucoup plus d’exemples mais alors cela se serait transformé en un livre plutôt que le court article prévu.
L’impact de la météorite de Manson et le schiste de Pierre
Au Crétacé, une grande météorite a frappé la terre à un endroit proche de la ville actuelle de Manson, dans l’Iowa. La chaleur de l’impact a fait fondre certains cristaux de feldspath dans les roches granitiques de la zone d’impact, remettant ainsi à zéro leurs horloges radiométriques internes. Ces cristaux fondus, et donc l’impact, ont été datés par la méthode 40Ar/39Ar à 74,1 Ma (millions d’années ; Izett et autres 1998), mais ce n’est pas tout, loin de là. L’impact a également créé des cristaux de quartz choqués qui ont été projetés dans l’air et sont ensuite tombés à l’ouest dans la mer intérieure qui occupait une grande partie du centre de l’Amérique du Nord à cette époque. Aujourd’hui, on trouve ce quartz choqué dans le Dakota du Sud, le Colorado et le Nebraska, dans une fine couche (le membre de Crow Creek) au sein d’une épaisse formation rocheuse connue sous le nom de schiste de Pierre. Le schiste de Pierre, qui est divisé en lits sédimentaires identifiables appelés membres, contient également d’abondants fossiles de nombreuses espèces d’ammonites, ancêtres du nautile à chambres. Les fossiles, combinés à la cartographie géologique, permettent de reconstituer les différentes sections exposées du schiste de Pierre dans leurs positions relatives correctes pour former une section composite complète (figure 1). Le schiste de Pierre contient également des cendres volcaniques qui ont été éjectées des volcans et qui sont ensuite tombées dans la mer, où elles ont été préservées sous forme de minces lits. Ces lits de cendres, appelés bentonites, contiennent du feldspath sanidine et de la biotite qui ont été datés à l’aide de la technique 40Ar/39Ar.
Figure 1
Les résultats de l’étude de datation de l’impact de Manson et du schiste de Pierre (Izett et autres 1998) sont présentés à la figure 1. Il y a trois choses importantes à noter à propos de ces résultats. Premièrement, chaque âge est basé sur de nombreuses mesures ; les erreurs de laboratoire, s’il y en a eu, seraient facilement visibles. Deuxièmement, les âges ont été mesurés sur deux minéraux très différents, la sanidine et la biotite, provenant de plusieurs des lits de cendres. La plus grande différence entre ces paires de minéraux, dans la cendre du membre Gregory, est inférieure à 1 %. Troisièmement, les âges radiométriques concordent, à l’intérieur d’une erreur analytique, avec les positions relatives des lits de cendres datés, telles que déterminées par la cartographie géologique et les assemblages de fossiles ; c’est-à-dire que les âges vieillissent de haut en bas comme ils le devraient. Enfin, l’âge présumé du quartz choqué, déterminé à partir de l’âge du feldspath fondu dans la structure d’impact de Manson (74,1 ± 0,1 Ma), est en très bon accord avec les âges des lits de cendres situés au-dessus et en dessous. Comment tout cela pourrait-il être ainsi si la technique de datation 40Ar/39Ar ne fonctionnait pas ?
Les âges des météorites
Les météorites, dont la plupart sont des fragments d’astéroïdes, sont des objets très intéressants à étudier car ils fournissent des preuves importantes sur l’âge, la composition et l’histoire des débuts du système solaire. Il existe de nombreux types de météorites. Certaines proviennent d’astéroïdes primitifs dont la matière est peu modifiée depuis leur formation à partir de la nébuleuse solaire primitive. D’autres proviennent d’astéroïdes plus gros qui sont devenus assez chauds pour fondre et envoyer des coulées de lave à la surface. Quelques-uns proviennent même de la Lune et de Mars. Les météorites les plus primitives sont appelées chondrites, car elles contiennent de petites sphères de cristaux d’olivine appelées chondres. En raison de leur importance, les météorites ont fait l’objet de nombreuses datations radiométriques ; la grande majorité d’entre elles semblent avoir entre 4,4 et 4,6 Ga (milliards d’années). Certaines météorites, en raison de leur minéralogie, peuvent être datées par plus d’une technique de datation radiométrique, ce qui permet aux scientifiques de vérifier la validité des résultats. Les résultats de trois météorites sont présentés dans le tableau 1. On peut en trouver beaucoup d’autres, plus une discussion sur les différents types de météorites et leurs origines, dans Dalrymple (1991).
Tableau 1Il y a 3 choses importantes à savoir sur les âges du tableau 1. La première est que chaque météorite a été datée par plus d’un laboratoire – Allende par 2 laboratoires, Guarena par 2 laboratoires, et St Severin par quatre laboratoires. Cela élimine pratiquement tout biais de laboratoire significatif ou toute erreur d’analyse majeure. Deuxièmement, certains des résultats ont été répétés à l’aide de la même technique, ce qui constitue une autre vérification des erreurs d’analyse. La troisième est que les trois météorites ont été datées par plus d’une méthode – deux méthodes pour Allende et Guarena, et quatre méthodes pour St Severin. Il s’agit d’une vérification extrêmement puissante de la validité de la théorie et de la pratique de la datation radiométrique. Dans le cas de St Severin, par exemple, nous avons 4 horloges naturelles différentes (en fait 5, car la méthode Pb-Pb fait intervenir 2 isotopes radioactifs d’uranium différents), chacune fonctionnant à un rythme différent et chacune utilisant des éléments qui réagissent aux conditions chimiques et physiques de manière très différente. Et pourtant, elles donnent toutes le même résultat, à quelques pour cent près. S’agit-il d’une coïncidence remarquable ? Les scientifiques ont conclu que non ; il s’agit plutôt d’une conséquence du fait que la datation radiométrique fonctionne réellement et fonctionne très bien. Les créationnistes qui veulent contester la conclusion selon laquelle les météorites primitives, et donc le système solaire, ont environ 4,5 Ga d’âge ont certainement du pain sur la planche !
Les Tektites K-T
L’une des découvertes scientifiques les plus passionnantes et les plus importantes depuis des décennies a été la découverte en 1980 qu’un gros astéroïde, d’environ 10 kilomètres de diamètre, a heurté la terre à la fin du Crétacé. La collision a projeté de nombreuses tonnes de débris dans l’atmosphère et a peut-être entraîné l’extinction des dinosaures et de nombreuses autres formes de vie. Les retombées de cet énorme impact, y compris le quartz choqué et de fortes concentrations de l’élément iridium, ont été trouvées dans des roches sédimentaires à plus de 100 endroits dans le monde, à l’emplacement stratigraphique précis de la limite Crétacé-Tertiaire (K-T) (Alvarez et Asaro 1990 ; Alvarez 1998). Nous savons maintenant que le site d’impact est situé dans la péninsule du Yucatan. Mesurer l’âge de cet événement d’impact indépendamment des preuves stratigraphiques est un test évident pour les méthodes radiométriques, et un certain nombre de scientifiques dans des laboratoires du monde entier se sont mis au travail.
Tableau 2 En plus des grains de quartz choqués et des fortes concentrations d’iridium, l’impact K-T a produit des tektites, qui sont de petites sphérules de verre qui se forment à partir de la roche instantanément fondue par un grand impact. Les tektites K-T ont été éjectées dans l’atmosphère et se sont déposées à une certaine distance. Les tectites sont facilement reconnaissables et ne se forment d’aucune autre manière. La découverte d’un lit sédimentaire (la formation de Beloc) en Haïti qui contenait des tectites et qui, d’après les preuves fossiles, coïncidait avec la limite K-T a fourni un candidat évident pour la datation. Les scientifiques de l’US Geological Survey ont été les premiers à obtenir des âges radiométriques pour les tektites et des laboratoires de Berkeley, Stanford, du Canada et de la France ont rapidement suivi. Les résultats de tous les laboratoires étaient remarquablement cohérents, les âges mesurés n’allant que de 64,4 à 65,1 Ma (tableau 2). Des tektites similaires ont également été trouvées au Mexique, et le laboratoire de Berkeley a constaté qu’elles avaient le même âge que les tektites d’Haïti. Mais l’histoire ne s’arrête pas là.
La limite K-T est enregistrée dans de nombreux lits sédimentaires à travers le monde. Le charbon Z, le charbon Ferris et le charbon Nevis dans le Montana et la Saskatchewan se trouvent tous immédiatement au-dessus de la limite K-T. De nombreux lits minces de cendres volcaniques sont présents dans ces charbons, à quelques centimètres seulement de la limite K-T, et certains de ces lits de cendres contiennent des minéraux qui peuvent être datés par radiométrie. Les lits de cendres de chacun de ces charbons ont été datés par des méthodes 40Ar/39Ar, K-Ar, Rb-Sr et U-Pb dans plusieurs laboratoires aux États-Unis et au Canada. Étant donné que les lits de cendres et les tektites se trouvent soit à la limite K-T, soit très près de celle-ci, comme le déterminent les fossiles diagnostiques, les tektites et les lits de cendres devraient avoir très près du même âge, et c’est le cas (tableau 2).
Il y a plusieurs choses importantes à noter à propos de ces résultats. Tout d’abord, les périodes du Crétacé et du Tertiaire ont été définies par les géologues au début des années 1800. La limite entre ces périodes (la limite K-T) est marquée par un changement abrupt dans les fossiles trouvés dans les roches sédimentaires du monde entier. Son emplacement exact dans la colonne stratigraphique d’une localité n’a rien à voir avec la datation radiométrique – il est localisé par une étude minutieuse des fossiles et des roches qui les contiennent, et rien de plus. Deuxièmement, les 187 mesures d’âge radiométrique ont été effectuées sur 3 minéraux différents et sur du verre par 3 méthodes de datation nettement différentes (K-Ar et 40Ar/39Ar sont des variantes techniques qui utilisent le même schéma de désintégration parent-fille), chacune impliquant des éléments différents avec des demi-vies différentes. En outre, la datation a été effectuée dans 6 laboratoires différents et les matériaux ont été collectés dans 5 endroits différents de l’hémisphère occidental. Et pourtant, les résultats sont les mêmes, à une erreur d’analyse près. Si la datation radiométrique ne fonctionnait pas, alors des résultats aussi magnifiquement cohérents ne seraient pas possibles.
Datation de l’éruption du Mt Vésuve
En début d’après-midi du 24 août 79 de notre ère, le Mt Vésuve est entré violemment en éruption, envoyant des coulées de cendres chaudes à toute vitesse sur ses flancs. Ces coulées ont enseveli et détruit Pompéi et d’autres villes romaines proches. Nous connaissons le jour exact de cette éruption car Pline le Jeune a soigneusement consigné l’événement. En 1997, une équipe de scientifiques du Centre de géochronologie de Berkeley et de l’Université de Naples a décidé de voir si la méthode de datation radiométrique 40Ar/39Ar pouvait mesurer avec précision l’âge de ce matériau volcanique très jeune (selon les normes géologiques). Ils ont séparé des cristaux de sanidine d’un échantillon de l’une des coulées de cendres. Des expériences de chauffage incrémentiel sur 12 échantillons de sanidine ont donné 46 points de données qui ont permis d’obtenir un âge isochrone de 1925 94 ans. L’âge réel de la coulée en 1997 était de 1918 ans. S’agit-il d’une simple coïncidence ? Non – c’est le résultat d’analyses extrêmement minutieuses utilisant une technique qui fonctionne.
Ce n’est pas la seule étude de datation à avoir été réalisée sur une coulée de lave historique. Deux études approfondies réalisées il y a plus de 25 ans ont consisté à analyser la composition isotopique de l’argon dans de telles coulées pour déterminer si la source de l’argon était atmosphérique, comme il faut le supposer dans la datation K-Ar (Dalrymple 1969, 26 coulées ; Krummenacher 1970, 19 coulées). Les deux études ont détecté, dans quelques coulées, des déviations de la composition isotopique atmosphérique, le plus souvent sous la forme d’un excès de 40Ar. La majorité des coulées, cependant, ne présentaient pas d’excès de 40Ar détectable et ont donc donné des âges corrects, comme prévu. Parmi la poignée d’écoulements qui contenaient un excès de 40Ar, seuls quelques-uns le faisaient en quantité significative. La coulée de 122 avant J.-C. de l’Etna, par exemple, a donné un âge erroné de 0,25 0,08 Ma. Notez cependant que même une erreur de 0,25 Ma serait insignifiante dans une coulée de 20 Ma avec une teneur en potassium équivalente. Austin (1996) a documenté un excès de 40Ar dans la coulée de dacite de 1986 du Mont St Helens, mais les quantités sont insuffisantes pour produire des erreurs significatives dans toutes les roches sauf les plus jeunes.
La coulée du Mt Vésuve de 79 CE, dont la datation est décrite ci-dessus, contenait également un excès de 40Ar. La méthode isochrone 40Ar/39Ar utilisée par les scientifiques de Berkeley ne nécessite cependant aucune hypothèse sur la composition de l’argon piégé dans la roche lors de sa formation – elle peut être atmosphérique ou toute autre composition d’ailleurs. Ainsi, toute erreur potentielle due à un excès de 40Ar a été éliminée par l’utilisation de cette technique, qui n’était pas disponible lorsque les études de Dalrymple (1969) et de Krummenacher (1970) ont été réalisées.
Donc, la grande majorité des coulées de lave historiques qui ont été étudiées donnent des âges corrects, comme prévu, ou présentent des quantités de 40Ar radiogénique en excès qui seraient insignifiantes dans toutes les roches, sauf les plus jeunes. La technique 40Ar/39Ar, qui est maintenant utilisée à la place des méthodes K-Ar pour la plupart des études, a la capacité de détecter automatiquement, et dans de nombreux cas de corriger, la présence d’un excès de 40Ar, si elle est présente.
Résumé
Dans ce court article, j’ai brièvement décrit 4 exemples d’études de datation radiométrique où il existe des preuves internes et indépendantes que les résultats ont donné des âges valides pour des événements géologiques importants. Ce sont ces études, et beaucoup d’autres comme elles documentées dans la littérature scientifique, que les créationnistes doivent aborder avant de pouvoir discréditer la datation radiométrique. Leurs chances de succès sont proches de zéro. Même si, contre toute attente, ils devaient réussir, cela ne prouverait toujours pas que la Terre est jeune. Ce n’est que lorsque les créationnistes jeune-terre produiront des preuves quantitatives et scientifiques convaincantes que la Terre est jeune qu’ils vaudront la peine d’être écoutés sur cette importante question scientifique.