Activité 5 : L’ÂGE DE LA TERRE

Depuis que l’Homme a commencé à explorer l’Univers, il s’est intéressé à l’âge de la Terre. Pour les scientifiques de l’Antiquité, la Terre se serait formée rapidement, à la suite d’une série de catastrophe. Les océans et les continents seraient installés comme l’heure actuel. Grâce à ses estimations, un ecclésiastique James Usher établit que la Terre se serait formée en 4004 av. JC. Au XIXème siècle, bien que l’idée d’un âge supérieur à celui de la Bible soit établit, la question de l’âge de la Terre suscite encore des controverses.

Comment ont évolue les estimations de l’âge de la Terre entre le XVIème siècle et aujourd’hui?
Quels développements des connaissances et des techniques ont permis une amélioration des estimations de l’âge de la Terre?

Quels démarches James Ussher et Buffon ont utilisé pour définir l'âge de la terre et qu'est-ce que les distingue ?

Différences :

• Méthode utilisée :

Ussher se base sur des textes religieux pour établir l’âge de la Terre, en particulier la Bible. Il utilise une méthode chronologique en comptant les générations et événements racontés dans les Écritures, ce qui fait de son approche une démarche dogmatique et scripturale. À l’opposé, Buffon adopte une approche scientifique et expérimentale. Il réalise des expériences physiques, comme le refroidissement de boulets de canon, pour extrapoler et estimer l’âge de la Terre. Sa méthode repose sur des observations concrètes et des calculs basés sur des principes de la physique.

• Nature de la démarche :

La démarche de Ussher est subjective, car elle dépend de son interprétation des textes sacrés et de ses convictions religieuses. Elle n'est pas testée ou validée par des données empiriques. En revanche, Buffon utilise une démarche rationnelle et fondée sur l’expérimentation. Ses conclusions sont basées sur des données mesurables et des calculs physiques, ce qui lui confère une approche plus objective que celle de Ussher.

Incarner un géologue ou un biologiste du XIXe siècle et convaincre un physicien de l'époque que son estimation de l’âge de la Terre semble erronée.

Contexte :

En tant que géologue ou biologiste, je dois argumenter contre l’estimation de Lord Kelvin (20 à 400 millions d’années). Ses calculs supposent que la Terre se refroidit uniquement par conduction thermique et ne prennent pas en compte la convection ni la chaleur générée par la radioactivité.

Argumentation :

• 1. Incomplétude des hypothèses thermiques :
• John Perry a montré que la convection dans les couches profondes de la Terre est un mode de transfert thermique beaucoup plus efficace que la conduction seule. Cela signifie que le refroidissement de la Terre est plus complexe que ce que Kelvin supposait.


• La convection prolonge la dissipation de chaleur, ce qui rend plausible une Terre bien plus ancienne.

• 2. Découverte de nouvelles sources d’énergie interne :
• Depuis la découverte de la radioactivité en 1896 par Becquerel, il est prouvé que certaines désintégrations radioactives produisent de la chaleur. Ces processus internes modifient considérablement le calcul du temps de refroidissement terrestre.

• 3. Preuves géologiques et biologiques :
• Les observations stratigraphiques montrent des cycles géologiques de plusieurs millions d’années. Ces cycles s’accumulent pour suggérer des échelles de temps bien supérieures à celles calculées par Kelvin.


• La théorie de l’évolution de Darwin nécessite des milliards d’années pour expliquer la diversité actuelle des espèces. Cette durée est incompatible avec les estimations de Kelvin.

Conclusion :

Kelvin n’a pas pris en compte toutes les variables affectant la dissipation de chaleur de la Terre. Avec ces nouvelles données (convection, radioactivité), il est clair que son estimation sous-évalue largement l’âge réel de notre planète.

Les différentes étapes de la méthode utilisée par Clair Patterson pour dater la formation de la Terre et l’intérêt d’utiliser des météorites pour déterminer l’âge de la Terre.

Étapes de la méthode de Clair Patterson :

• Analyse des isotopes du plomb :
• Patterson mesure les isotopes de plomb (206Pb, 207Pb, et 204Pb) présents dans des météorites.
• Utilisation de la datation uranium-plomb :
• L’uranium (235U et 238U) se désintègre en isotopes stables de plomb (207Pb et 206Pb) avec des périodes respectives de 704 millions d’années et 4,47 milliards d’années.


• Les rapports isotopiques (207Pb/206Pb) sont utilisés pour déterminer le temps écoulé depuis la formation de la roche.
• Courbe isochrone :
• Patterson compare les rapports isotopiques des échantillons de différentes météorites.


• L’inclinaison de la droite isochrone permet de calculer précisément l’âge de la Terre.

Intérêt des météorites :

• Formation simultanée :
• Les météorites et la Terre se sont formées à partir de la même nébuleuse solaire. Elles partagent donc le même âge initial.
• Systèmes clos :
• Les météorites ont été isolées depuis leur formation, conservant les ratios isotopiques initiaux, ce qui en fait des horloges f-yiables pour dater les événements.

Résultat :

Clair Patterson a déterminé en 1953 que l’âge de la Terre est de 4,55 milliards d’années, une estimation confirmée et précisée par des recherches ultérieures.