Aller au contenu

L’âge de la Terre : valeur, méthodes et histoire

L’essentiel

L’âge de la Terre est d’environ 4,54 milliards d’années. Cette valeur vient de la radiochronologie, appliquée aux météorites par Clair Patterson en 1956. Avant cela, Buffon proposait environ 75 000 ans et Kelvin entre 20 et 400 millions d’années, sans connaître la radioactivité.

Quel est l’âge de la Terre ?

L’âge de la Terre est estimé à 4,54 milliards d’années, à 50 millions d’années près. La formule courte « 4,5 milliards d’années » est donc correcte.

Tu liras parfois 4,57 ou 4,6 milliards d’années : c’est l’âge du système solaire, mesuré sur les plus anciens solides des météorites. La Terre s’est formée juste après, par accumulation de matière. L’écart n’est pas une erreur : il s’agit de deux événements différents.

Repères sur l’histoire ancienne de la Terre
ÉvénementÂge approximatif
Plus anciens solides du système solaire4,57 milliards d’années
Formation de la Terre4,54 milliards d’années
Plus anciens minéraux terrestres connus (zircons d’Australie)4,4 milliards d’années
Plus anciennes roches terrestres connues (Canada)4,0 milliards d’années

L’histoire des estimations de l’âge de la Terre

Chaque estimation dépend de la méthode et des connaissances de son époque. Cette histoire est au programme d’enseignement scientifique de première.

De quelques milliers d’années à plusieurs milliards
AuteurDateMéthodeRésultat
James Ussher1650Addition des générations de la BibleCréation en 4004 avant notre ère
Buffon1778Refroidissement de boulets de fer chauffés, étendu à la taille de la TerreEnviron 75 000 ans
Charles Darwin1859Durée de l’érosion d’une région d’AngleterreEnviron 300 millions d’années pour cette seule érosion
Lord Kelvin1862Calcul du refroidissement d’une Terre d’abord fondueEntre 20 et 400 millions d’années
Arthur Holmes1946Radiochronologie à partir du plomb de mineraisEnviron 3 milliards d’années
Clair Patterson1956Radiochronologie du plomb de météorites4,55 milliards d’années

Pourquoi Kelvin s’est trompé

Le calcul de Kelvin était rigoureux, mais son modèle reposait sur des hypothèses fausses. Il considérait une Terre sans source interne de chaleur, qui se refroidit seulement par conduction.

Or la radioactivité, découverte par Henri Becquerel en 1896, produit de la chaleur dans les roches. De plus, le manteau se déplace par convection, ce qui évacue la chaleur autrement que ne le pensait Kelvin. La Terre pouvait donc rester chaude bien plus longtemps.

Un résultat scientifique n’est pas plus fiable que les hypothèses de son modèle.

La radiochronologie : comment dater une roche

Un atome radioactif, dit père, se désintègre en un atome fils à un rythme constant, qui ne dépend ni de la température ni de la pression. Ce rythme se résume par la demi-vie : la durée au bout de laquelle la moitié des atomes pères s’est désintégrée. En mesurant les quantités de pères et de fils dans un minéral, on calcule son âge.

Après n demi-vies, il reste (1/2)ⁿ des atomes pères de départ.

Demi-vies de quelques couples père-fils
Élément pèreÉlément filsDemi-vieUsage
Uranium 238Plomb 2064,47 milliards d’annéesRoches très anciennes, zircons
Uranium 235Plomb 207704 millions d’annéesRoches très anciennes, zircons
Potassium 40Argon 401,25 milliard d’annéesRoches volcaniques
Carbone 14Azote 145 730 ansRestes organiques récents, inutilisable pour dater la Terre
  • Un minéral contient 25 % des atomes de potassium 40 de départ. Or 25 % = (1/2)², donc 2 demi-vies se sont écoulées : 2 × 1,25 = 2,5 milliards d’années.

Pourquoi dater des météorites plutôt que des roches terrestres

Aucune roche ne date de la formation de la Terre. La surface se renouvelle sans cesse : érosion, subduction et fusion effacent les archives les plus anciennes.

Les météorites, elles, sont des fragments d’astéroïdes qui ont peu changé depuis la naissance du système solaire. Patterson a supposé qu’elles et la Terre s’étaient formées à partir de la même matière et en même temps. En comparant le plomb de météorites, dont celle de Canyon Diablo en Arizona, à celui de sédiments marins récents, il a obtenu 4,55 milliards d’années.

Astuce : Pour ses mesures, Patterson a dû créer une salle ultra-propre, car le plomb de l’essence polluait ses échantillons. Il a ensuite milité contre l’essence au plomb.

Les erreurs à éviter

  • On a daté la Terre avec le carbone 14. On l’a datée avec les couples uranium-plomb.

    La demi-vie du carbone 14, 5 730 ans, est bien trop courte : après quelques dizaines de milliers d’années, il n’en reste presque plus.

  • On a daté la plus vieille roche de la Terre pour trouver son âge. On a daté des météorites.

    Les roches de la formation de la Terre ont disparu, recyclées par la dynamique du globe.

  • Kelvin a mal fait ses calculs. Ses calculs étaient corrects, mais son modèle était incomplet.

    Il ignorait la radioactivité et la convection dans le manteau.

Exercices corrigés

  1. 1. Quel est l’âge de la Terre admis aujourd’hui ?

    Voir la correction

    4,54 milliards d’années. La Terre a environ 4,54 milliards d’années. La valeur de 13,8 milliards est l’âge de l’Univers.

  2. 2. Quelle découverte a invalidé le calcul de Kelvin ?

    Voir la correction

    La radioactivité. La radioactivité produit de la chaleur dans la Terre, ce que le modèle de Kelvin ignorait.

  3. 3. Sur quel matériau Patterson a-t-il mesuré l’âge de la Terre ?

    Voir la correction

    Des météorites. Les météorites conservent la composition de la matière d’origine du système solaire.

  4. 4. Un élément a une demi-vie de 700 millions d’années. Quelle part en reste-t-il après 2,1 milliards d’années ?

    Voir la correction

    1/8. 2 100 ÷ 700 = 3 demi-vies, et (1/2)³ = 1/8.

  5. 5. Dans un minéral, il reste 12,5 % du potassium 40 initial. Sachant que la demi-vie vaut 1,25 milliard d’années, quel est son âge ?

    Voir la correction

    3,75 milliards d’années. 12,5 % = 1/8 = (1/2)³, soit 3 demi-vies : 3 × 1,25 = 3,75 milliards d’années.

  6. 6. Pourquoi 4,57 milliards d’années ne contredit-il pas 4,54 milliards d’années ?

    Voir la correction

    L’un concerne le système solaire et l’autre la Terre, formée juste après. Les premiers solides du système solaire se sont formés avant que la Terre n’atteigne sa masse.

Questions fréquentes

Quel âge a la Terre ?

La Terre a environ 4,54 milliards d’années, à 50 millions d’années près.

Comment a-t-on déterminé l’âge de la Terre ?

Par radiochronologie : on compare les quantités d’éléments radioactifs et de leurs produits de désintégration. Patterson l’a fait en 1956 sur le plomb de météorites.

Quelle était l’estimation de Buffon ?

Buffon a chauffé des boulets de fer et mesuré leur refroidissement. Il en a déduit un âge d’environ 75 000 ans pour la Terre, publié en 1778.

Quelle est la différence entre l’âge de la Terre et l’âge de l’Univers ?

L’Univers est bien plus ancien : environ 13,8 milliards d’années. La Terre s’est formée environ 9 milliards d’années plus tard.

Pour aller plus loin