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LA DATATION DE PEINTURES RUPESTRES

Exercice d'application


Une longue histoire de la matière

  • Exercice : La datation des peintures rupestres de la grotte Chauvet

    Découverte en Ardèche, en 1994, la grotte Chauvet est célèbre pour ses peintures rupestres réalisées par des êtres humains préhistoriques. Ces peintures comptent parmi les plus anciennes connues. Leur âge a été estimé par la méthode de datation au carbone 14.

     

    Partie 1 : Du carbone dans la matière organique

    Document 1 : Deux rhinocéros qui s’affrontent représentés sur le panneau des chevaux dans la salle Saint-Hilaire de la grotte Chauvet

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    Un mouchage est un frottement de la torche sur la paroi de la grotte pour retirer la partie carbonisée qui asphyxie la flamme.

    Les analyses des pigments ont révélé que les peintures ont été réalisées avec des fragments de charbon de bois (traits noirs) et des minéraux :

    - Le rouge est constitué d’oxydes de fer (Fe2O3)

    - Le noir de dioxyde de manganèse (MnO2)

    Sources : Dossier Pour La Science n°42 janvier Mars 2004 Hélène Valladas, Jean Cottes et Jean-Michel Geneste

     

    Document 2 : Les constituants du bois

    Les parois cellulaires très épaisses donnent au bois ses propriétés. Ces parois sont formées de deux constituants principaux, la cellulose et la lignine.

    La cellulose est une macromolécule composée d’un enchainement de plusieurs glucoses de formule C6H12O6, comme le montre le schéma ci-dessous.

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    Source : http://p7.storage.canalblog.com/70/91/309207/14102700_p.jpg

     

    À partir de vos connaissances et des informations apportées par les documents 1 et 2, répondre aux questions suivantes.

    1) Justifier que les oxydes minéraux ne peuvent pas être datés par la méthode du carbone 14, alors que la datation est possible pour le charbon de bois.

    2) Nommer le mécanisme biologique à l’origine de la synthèse du glucose par les plantes terrestres et donner l’équation de réaction de cette synthèse de matière végétale (on veillera à ajuster les nombres stœchiométriques de l’équation). Préciser les organes impliqués dans les échanges entre la plante et son milieu.

     

    Partie 2 : Radioactivité et datation par le carbone 14 (14C)

    Document 3 : datation par le carbone 14

    L'isotope 14C de l'élément carbone se désintègre en azote 14N et se régénère régulièrement en haute atmosphère à partir de l'azote de l'air : il se retrouve donc en proportion constante dans tous les milieux et tous les êtres vivants. Lorsqu'un être vivant meurt, son métabolisme s’interrompt et son carbone n'est plus renouvelé. En raison de la désintégration radioactive, pour un échantillon donné, le rapport P/ P0 du nombre d'atomes 14C résiduel (P) sur le nombre d’atomes présents moment de la mort (P0) décroît au cours du temps.

    Deux ensembles de mesures ont été réalisés pour la grotte Chauvet.

    - le premier, réalisé sur des fragments de charbon de bois prélevés sur les peintures, fournit des valeurs P/P0 comprises entre 1,5 % et 2,5 %.

    - le second ensemble de mesures, réalisé à partir des prélèvements sur les mouchages de torche, fournit des valeurs comprises entre 3,5 % et 4,5 %.

     

    Les réponses aux questions suivantes s’appuieront sur vos connaissances et sur les informations apportées par le document 3.

     

    3) Trouver la proposition exacte pour chaque question du questionnaire à choix multiple suivant :

    QCM : La date de désintégration d’un noyau individuel de 14C dont on connaît la date de création (prise comme origine) est :

    - aléatoire.

    - égale à 5730 ans.

    - prévisible.

    - comprise avec certitude entre 100 et 10 000 ans.

     

    4) Trouver la proposition exacte pour chaque question du questionnaire à choix multiple suivant :

    QCM : La durée nécessaire à la désintégration radioactive de la moitié des noyaux radioactifs d’un échantillon dépend :

    - du nombre initial de noyaux.

    - de la nature chimique des noyaux.

    - du volume de l’échantillon.

    - de la température.

     

    Figure 1 : Rapport P/P0 du nombre d’atomes 14C résiduel sur le nombre d’atomes 14C présent au moment de la mort en fonction du temps. L’encart permet de mieux visualiser la période entre 20 000 et 40 000 ans

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    5) Estimer par un encadrement l’ancienneté des traces de l’habitation de la grotte Chauvet par les êtres humains préhistoriques en datant les mouchages de torche et les traits réalisés à l’aide de charbons de bois.

    6) Expliquer en quelques phrases comment la méthode de datation par le carbone 14 utilisée en archéologie illustre l’intérêt de la coopération entre plusieurs champs disciplinaires scientifiques

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