Datation des peintures rupestres de la grotte Chauvet, enseignement scientifique, classe de première générale.

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Partie 1 : Du carbone dans la matière organique.
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.
Les oxydes minéraux ne contiennent pas l'élément carbone.
Le charbon de bois contient de la cellulose, donc l'élément carbone est présent. La datation par la méthode du carbone 14 est possible.
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. Préciser les organes impliqués dans les échanges entre la plante et son milieu.
Equation de la réaction de photosynthèse :
6CO2 + 6 H2O ---> C6H12O6 + 6O2.
Les feuilles prélèvent le dioxyde de carbone de l'atmosphère ; L'eau est prélevée du sol par les racines ; la chlorophyle des feuilles utilise l'énergie solaire.
 
Partie 2 : Radioactivité et datation par le carbone 14 (14C).
3 - Cocher la proposition exacte pour chaque question du questionnaire à choix multiple donné ci-dessous.
QCM1 : La date de désintégration d’un noyau individuel de14C dont on connaît la date de création (prise comme origine) est :
- aléatoire. Vrai.
- prévisible.
- égale à 5730 ans.
 - comprise avec certitude entre 100 et 10000 ans.

QCM2 : La durée nécessaire à la désintégration radioactive de la moitié des noyaux radioactifs d’un échantillon dépend :
- du nombre initial de noyaux.
- du volume de l’échantillon.
- de la nature chimique des noyaux. Vrai.
- de la température.

Un graphique représentant le rapport P/P0 du nombre d’atomes 14C résiduel sur le nombre d’atomes 14C présent au moment de la mort en fonction du nombre d’années écoulées depuis la mort est donné.
4 - En exploitant le graphique de la figure 1 (et le zoom inséré) , estimer, après l’avoir définie, la demi-vie du carbone 14.
La demi-vie ou période radioactive est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs initiaux se sont désintégrés.

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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.
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 %.

L'occupation de cette grotte par les êtres humains se situe entre 25800 ans et 34500 ans.

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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.
Physique et chimie : la désintégration du  carbone 14 a été étudié depuis le début du XXème siécle.
Il a fallu développer des instruments permettant de mesurer avec précision les faibles quantités de carbone 14 présentes dans des échantillons très anciens.
Biologie : dans un organisme vivant la proportion de carbone 14 est constante, du fait des échanges entre l'orgaanisme et son environnement. Elle décroît au cours du temps après la mort.
Paléontologie :  l'étude des cernes de croissance du bois permet de vérifier la datation au carbone 14.
 


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