AGE DE LA TERRE

INTRODUCTION

AGE DE LA TERRE

Objectifs

http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-DF/IdP2011/03_Krivine.pdf

La Terre a un âge et cet âge a une histoire peu banale. Calculé à 4000 ans avant J.-C. à la Renaissance, … il est maintenant fixé à 4,55 milliards d’années. Comment notre planète a-t-elle pu vieillir de plus de 4 milliards d’années en 400 ans ?

INTRODUCTION

AGE DE LA TERRE

Consigne

- comment la science construit et perfectionne peu à peu sa compréhension de la nature, en exploitant des faits nouveaux apparus successivement. - qu’une question scientifique complexe est résolue grâce à la participation de plusieurs domaines de spécialité.

Il s’agit de montrer :

Objectifs

bon voyage !

• le contributeur (son nom, son domaine de spécialité)
• la période de datation
• le principe de sa méthode
• l'âge attribué à la Terre
• d'éventuelles sources d’erreurs (révélées par la suite)
• d'éventuelles polémiques suscitées

A partir des différents sauts temporels que vous pourrez réaliser, aidez chaque contributeur à estimer ou calculer un âge de la Terre

consigne

N'oubliez pas de prendre des notes sur

Des rivières aux océans

Etape 6

Les premières propositions

Etape 1

Trouver les codes en reprenant les travaux des différents contributeurs au cours du temps. Bonne chance!!

Cratère en Arizona

Labo de RUTHERFORD

Labo de KELVIN

Fort Hill camp

Des formations sédimentaires en Grande-Bretagne

Dans les grandes forges de BUFFON

Aujourd'hui

Etape 8

Etape 7

Etape 5

Etape 4

Etape 3

Etape 2

PERCER LE MYSTÈRE DE L'AGE DE LA TERRE EN RÉALISANT DIFFÉRENTS sauts dans le temps

...à la Renaissance

Aristote

Le monde d'Aristote

Etape 1 De l'Antiquité ...

Nous sommes en 350 av J.-C. et Aristote est l'un des penseurs les plus influents du monde occidental

De l'Antiquité ...

...et les scientifiques

Etape 1 ...à la Renaissance

La datation biblique...

Le contexte

La Bible contient une chronologie détaillée des premières générations : Adam a vécu 930 ans, il enfanta Seth à l’âge de 130 ans, qui engendra Énoch à 105 ans, qui engendra Qénân à 90 ans, etc... Il est alors facile de déduire la date de naissance de Noé : 1 056 ans après la création. Comme Noé avait 600 ans quand arriva le Déluge, ce dernier est daté de 1 656 ans après la Création. Abraham naît 292 années plus tard. Jusque-là, la précision est totale. Ensuite la chronologie est beaucoup plus floue. Il faut alors la raccorder à l’histoire profane, supposée véridique, du règne de Nabuchodonosor II au VIe siècle av. J.-C.

Un exemple célèbre, James Ussher

La datation biblique...

Johannes Kepler (1571-1630), connu quant à lui pour avoir étayé la thèse de l’héliocentrisme (concept de la Terre tournant autour du soleil), estime que notre planète est née en 3993 av.J-C.

Le contexte religieux empêchait une approche par la datation scientifique, la version biblique faisant autorité. L'âge officiel de la Terre était estimé à 6 000 ans par l’Église. Les scientifiques cherchaient malgré tout à préciser la question. Simplement, cet âge devait concorder avec le texte biblique. .

Sir Isaac Newton (1642-1727) est connu pour sa découverte des lois de la gravitation, mais cela n’empêche pas cet éminent scientifique d’être également un grand religieux, très intéressé par la théologie. Se basant sur un mélange entre considérations bibliques et considérations astronomiques, Newton va alors estimer l’âge de la Terre à 3998 avant Jésus Christ.

...et les scientifiques

Qui donna l'âge le plus précis de la Terre ? Tapez l'initiale de son nom

...à la Renaissance

Etape 1 De l'Antiquité ......

bravo ! vous pouvez passer à la mission suivante

Qui donna l'âge le plus précis de la Terre ?

...à la Renaissance

Etape 1 De l'Antiquité ......

Vous pouvez à nouveau tenter votre chance ou remonter dans le temps

Qui donna l'âge le plus précis de la Terre ?

...à la Renaissance

Etape 1 De l'Antiquité ......

Des rivières aux océans

Etape 6

Les premières propositions

Etape 1

Trouver les codes en reprenant les travaux des différents contributeurs au cours du temps. Bonne chance!!

Cratère en Arizona

Labo de RUTHERFORD

Labo de KELVIN

Fort Hill camp

Des formations sédimentaires en Grande-Bretagne

Dans les grandes forges de BUFFON

Aujourd'hui

Etape 8

Etape 7

Etape 5

Etape 4

Etape 3

Etape 2

PERCER LE MYSTÈRE DE L'AGE DE LA TERRE EN RÉALISANT DIFFÉRENTS sauts dans le temps

START

L'expérience

Etape 2 Les grandes forges de Buffon

Nous sommes en 1774. Renseignez vous sur l'expérience réalisée par BUFFON afin de dater la Terre !

Georges Louis LECLERC comte de BUFFON

Déterminer par extrapolation l'âge de la Terre selon BUFFON en 1775

Buffon face à la pression

Tâche à réaliser

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

bravo ! vous pouvez passer à la mission suivante

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

Entrer l'âge de la Terre obtenu en arrondissant le résultat trouvé au millier d'années près

NON ! vous devez retourner en 1774

Des rivières aux océans

Etape 6

Les premières propositions

Etape 1

Trouver les codes en reprenant les travaux des différents contributeurs au cours du temps. Bonne chance!!

Cratère en Arizona

Labo de RUTHERFORD

Labo de KELVIN

Fort Hill camp

Des formations sédimentaires en Grande-Bretagne

Dans les grandes forges de BUFFON

Aujourd'hui

Etape 8

Etape 7

Etape 5

Etape 4

Etape 3

Etape 2

PERCER LE MYSTÈRE DE L'AGE DE LA TERRE EN RÉALISANT DIFFÉRENTS sauts dans le temps

L'expérience

START

Nous sommes en 1830. Renseignez vous sur la méthode de Charles LYELL pour trouver l'âge de la Terre !

Etape 3 Les roches sédimentaires en Grande-Bretagne

Que dois-je faire maintenant ?

Entrer les 2 premiers chiffres du plus grand résultat que vous avez obtenu

Entrer les 2 premiers chiffres du plus grand résultat que vous avez obtenu

Entrer les 2 premiers chiffres du plus grand résultat que vous avez obtenu

bravo ! vous pouvez passer à la mission suivante

* *

Entrer les 2 premiers chiffres du plus grand résultat que vous avez obtenu

* *

Entrer les 2 premiers chiffres du plus grand résultat que vous avez obtenu

NON ! Retourner d'où vous venez, en 1830!

Des rivières aux océans

Etape 6

Les premières propositions

Etape 1

Trouver les codes en reprenant les travaux des différents contributeurs au cours du temps. Bonne chance!!

Cratère en Arizona

Labo de RUTHERFORD

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Des formations sédimentaires en Grande-Bretagne

Dans les grandes forges de BUFFON

Aujourd'hui

Etape 8

Etape 7

Etape 5

Etape 4

Etape 3

Etape 2

PERCER LE MYSTÈRE DE L'AGE DE LA TERRE EN RÉALISANT DIFFÉRENTS sauts dans le temps

START

Nous sommes en 1859. Renseignez vous sur Charles DARWIN afin de trouver l'âge qu'il a donné à le Terre !

Etape 4 Fort Hill camp

Besoin d'aide ?

Vérifier le calcul de Darwin

La vallée du Weal

La pensée de Darwin

NON !!! RETOUR EN 1859

Pour retrouver la sortie...

... en millions d'années

cherchez le bon...

70

130

Age

300

Pour retrouver la sortie...

Publication

1859

cherchez l'année de ...

1589

1986

Pour retrouver la sortie...

trouvez la clé

trouvez la clé

Des rivières aux océans

Etape 6

Les premières propositions

Etape 1

Trouver les codes en reprenant les travaux des différents contributeurs au cours du temps. Bonne chance!!

Cratère en Arizona

Labo de RUTHERFORD

Labo de KELVIN

Fort Hill camp

Des formations sédimentaires en Grande-Bretagne

Dans les grandes forges de BUFFON

Aujourd'hui

Etape 8

Etape 7

Etape 5

Etape 4

Etape 3

Etape 2

PERCER LE MYSTÈRE DE L'AGE DE LA TERRE EN RÉALISANT DIFFÉRENTS sauts dans le temps

START

Nous sommes en 1863. Renseignez vous sur la méthode de KELVIN afin de trouver l'âge qu'il a donné à le Terre !

Etape 5 Laboratoire de Kelvin

Que faire?

Votre résultat en millions d'années ?

formule de la chaleur

Carnet de laboratoire

Le graphique ci-dessous montre mes résultats des gradients thermiques calculés pour 4 âges différents de la Terre

C’est un « gradient de température » que l’on a alors de la surface vers le cœur. Donc plus on s’enfonce sous Terre, plus cela se réchauffe. Aux origines, sous Terre, on passait très rapidement à la température élevée du cœur, mais ce gradient s’est refroidi au fil du temps, il faut davantage se rapprocher du cœur pour obtenir les 3.900°C. J'ai donc utilisé l’équation de chaleur afin de relier ce taux de refroidissement au temps.

L’hypothèse de Buffon pourrait être envisgaeable....il a également cherché à estimer le temps de refroidissement de la Terre... Mais en étudiant d’un peu plus près les lois physiques, j'ai réussi à décrire la diffusion de la chaleur au sein des roches... Il est difficile d’expliquer simplement la formule mathématique (équation de Fourier), mais il est en tout cas possible de bien comprendre ma démarche. Si la Terre était à l’origine une boule de roches en fusion, donc à 3.900°C, sa surface s’est rapidement refroidie aux alentours de 15°C . En revanche, au cœur de la Terre, la température est la même qu’à l’origine.

**

***

**

***

bravo ! vous pouvez passer à la mission suivante

***

NON ! vous devez retourner en 1863

Des rivières aux océans

Etape 6

Les premières propositions

Etape 1

Trouver les codes en reprenant les travaux des différents contributeurs au cours du temps. Bonne chance!!

Cratère en Arizona

Labo de RUTHERFORD

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Aujourd'hui

Etape 8

Etape 7

Etape 5

Etape 4

Etape 3

Etape 2

PERCER LE MYSTÈRE DE L'AGE DE LA TERRE EN RÉALISANT DIFFÉRENTS sauts dans le temps

Edmond Halley

John Joly

Nous sommes en 1899. Renseignez vous sur la méthode appliquée par John JOLY pour estimer l'âge de le Terre

Etape 6 Des rivières aux océans

Retour à la datation de John Joly

Edmond Halley

A vérifier

Retour à la datation de John Joly

Les données utilisées par John Joly

Les calculs de John Joly

Pour vérifier les calculs ...

100

âge

... en millions d'années

cherchez le bon...

1000

10

D'autres échanges de sel que ceux prévus par Halley

Bravo ! et pour préparer la suite ...

Le modèle de John Joly : simple mais erroné

Sélectionnez la bonne proposition : - Il y a des pertes de sel dans les océans et l’âge de la Terre est plus grand que celui calculé par Joly - Il y a des pertes de sel dans les océans et l’âge de la Terre est plus petit que celui calculé par Joly - Il y a d’autres entrées de sel dans les océans et l’âge de la Terre est plus grand que celui calculé par Joly - Il y a d’autres entrées de sel dans les océans et l’âge de la Terre est plus petit que celui calculé par Joly

Le modèle de John Joly : simple mais erroné

et pour préparer la suite ...

bravo ! vous etes prets pour la mission suivante

NON ! vous devez reprendre vos claculs

NON ! vous avez le droit à un autre essai

Des rivières aux océans

Etape 6

Les premières propositions

Etape 1

Trouver les codes en reprenant les travaux des différents contributeurs au cours du temps. Bonne chance!!

Cratère en Arizona

Labo de RUTHERFORD

Labo de KELVIN

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Des formations sédimentaires en Grande-Bretagne

Dans les grandes forges de BUFFON

Aujourd'hui

Etape 8

Etape 7

Etape 5

Etape 4

Etape 3

Etape 2

PERCER LE MYSTÈRE DE L'AGE DE LA TERRE EN RÉALISANT DIFFÉRENTS sauts dans le temps

Nous sommes en 1906. Renseignez vous sur le travail de RUTHERFORD et sa datation de le Terre

Etape 7 Laboratoire de Rutherford

START

1906

Entrez l'âge attribué à la Terre par Rutherford en millions d'années!

Entrez l'âge attribué à la Terre par Rutherford en millions d'années!

Entrez l'âge attribué à la Terre par Rutherford en millions d'années!

**

Entrez l'âge attribué à la Terre par Rutherford en millions d'années!

***

Entrez l'âge attribué à la Terre par Rutherford en millions d'années!

Entrez l'âge attribué à la Terre par Rutherford en millions d'années!

**

Entrez l'âge attribué à la Terre par Rutherford en millions d'années!

***

Entrez l'âge attribué à la Terre par Rutherford en millions d'années!

***

bravo ! vous pouvez passer à la dernière mission

***

NON!!!! RETOURNER EN 1906

Des rivières aux océans

Etape 6

Les premières propositions

Etape 1

Trouver les codes en reprenant les travaux des différents contributeurs au cours du temps. Bonne chance!!

Cratère en Arizona

Labo de RUTHERFORD

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Aujourd'hui

Etape 8

Etape 7

Etape 5

Etape 4

Etape 3

Etape 2

PERCER LE MYSTÈRE DE L'AGE DE LA TERRE EN RÉALISANT DIFFÉRENTS sauts dans le temps

Clair PATTERSON

Etape 8 Le cratère "Canyon Diablo" en Arizona

Nous sommes en 1950. Renseignez vous sur les travaux de PATTERSON et la météorite du canyon DIABLO afin de trouver l'âge de le Terre!

START

Le contexte

Les roches du plancher océanique sont renouvelées en moins de 200Ma. Les roches continentales sont également en remaniement permanent, ne serait-ce que par l’érosion. Cela laisse peu de chances de découvrir des roches formées en même temps que la Terre, même si l’on s’intéresse aux cratons, c’est-à-dire aux régions continentales reconnues comme les plus stables et les mieux préservées de l’érosion.

Clair Patterson comprend que les plus vieilles roches accessibles à la surface de la Terre ne fournissent pas forcément l’âge de la Terre.Il utilise alors d’autres éléments du système solaire : les météorites. Ce sont des fragments d'astéroïdes, qui peuvent s'écraser à la surface de la planète. Les astéroïdes se sont formés en même temps que la Terre au sein du système solaire.

Le principe de la radiochronologie (déjà appliqué par Rutherford) Les roches contiennent naturellement des isotopes radioactifs comme 40K, 235U,238U, 87Rb ... Au cours du temps, les isotopes radioactifs (dits isotopes pères) se désintègrent (en isotopes fils). Ainsi, 87Rb se désintègre en 87Sr. La quantité de l'isotope père diminue (alors que celle de l'isotope fils augmente) selon une vitesse caractéristique de cet isotope. Un couple d'isotopes (père/fils) constitue alors un véritable chronomètre : connaître la quantité d'isotopes permet d'en déduire le temps écoulé depuis le début de la désintégration.

Dans cette méthode, une construction graphique permet - de vérifier que des échantillons ont le même âge - de trouver leur âge. Il s'agit de représenter graphiquement les rapports 207Pb/204Pb en fonction de 206Pb/204Pb pour les échantillons considérés. Si les échantillons ont le même âge, les points les représentant sont alignés sur une droite appelée "isochrone". Son coefficient directeur dépend de l'âge des échantillons.

Tâche à réaliser

Entrer l'âge de la Terre en milliards d'années

Entrer l'âge de la Terre en milliards d'années

**

Entrer l'âge de la Terre en milliards d'années

***

Entrer l'âge de la Terre en milliards d'années

Entrer l'âge de la Terre en milliards d'années

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Entrer l'âge de la Terre en milliards d'années

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Entrer l'âge de la Terre en milliards d'années

ENCORE bravo ! vous avez mené à bien votre dernière mission !

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NON!! RETOURNER EN 1950

Des rivières aux océans

Etape 6

Les premières propositions

Etape 1

Trouver les codes en reprenant les travaux des différents contributeurs au cours du temps. Bonne chance!!

Cratère en Arizona

Labo de RUTHERFORD

Labo de KELVIN

Fort Hill camp

Des formations sédimentaires en Grande-Bretagne

Dans les grandes forges de BUFFON

Aujourd'hui

Etape 8

Etape 7

Etape 5

Etape 4

Etape 3

Etape 2

PERCER LE MYSTÈRE DE L'AGE DE LA TERRE EN RÉALISANT DIFFÉRENTS sauts dans le temps

- Compléter le questionnaire de synthèse

Nous sommes en 2025, il vous reste à :

- Réaliser une frise chronologique retraçant l'avancée des connaissances sur l'évolution de l'âge de la Terre (dates des travaux, noms des contributeurs, méthodes utilisées)

On utilise : 1 pouce = 2,54 cm 1) Convertir la vitesse de pouce/siècle en cm/an Commencer par convertir 0,46 pouce en cm. 2) Rappel : si v = d/t alors t = d/v 3) Avec une vitesse en cm/an, il faut exprimer la distance en cm également

Calcul de l'âge de la Terre d'après Darwin :La vallée du Weald étudiée par Darwin est large de 35 km. Il estime que la vitesse du creusement de cette vallée aurait été de 0,46 pouce par siècle (1 pouce = 2,54 cm). Calculer le temps nécessaire au creusement de la vallée de Weald selon Darwin et, comme Darwin, en déduire un âge minimum de la Terre.

d'après Wikipedia

Clair Cameron Patterson (2 juin 1922 à Mitchellville, Iowa, États-Unis - 5 décembre 1995 à Sea Ranch, en Californie) est un géochimiste américain. Utilisant ses connaissances en géochimie et spectroscopie, il développe dans les années 1950 la datation à l'uranium-plomb, ce qui lui permet d'établir l'âge de la Terre en milliards d'années. Par la suite, profitant de ses connaissances sur le plomb, il étudie sa concentration à la surface de la Terre et en vient à militer pour la réduction de son usage dans l'essence et les contenants alimentaires (telles les boîtes de conserve). Son action mènera à la mise en œuvre de différentes mesures de contrôle aux États-Unis.

Ernest Rutherford (30 août 1871 à Brightwater, Nouvelle-Zélande - 19 octobre 1937 à Cambridge, Angleterre) est un physicien et chimiste néo-zélandais, considéré comme le père de la physique nucléaire. Il découvre les rayonnements alpha, les rayonnements bêta ; il découvre aussi que la radioactivité s'accompagne d'une désintégration des éléments chimiques, ce qui lui vaut le prix Nobel de chimie en 1908. C'est encore lui qui met en évidence l'existence d'un noyau atomique dans lequel sont réunies toute la charge positive et presque toute la masse de l'atome. Dès 1905, dans son cours à l'université Yale, Rutherford propose de dater des minéraux grâce à la radioactivité. La première tentative est basée sur la mesure de l'hélium produit par la désintégration du radium. Grâce à cette méthode, il attribue à un échantillon un âge de 40 Ma. En 1905, il révise cet âge à 140 Ma, puis en 1906 à près de 500 Ma.

William Thomson, mieux connu sous le nom de Lord Kelvin (Belfast, 26 juin 1824 - Largs, 17 décembre 1907), premier baron Kelvin, est un physicien britannique d'origine irlandaise reconnu pour ses travaux en thermodynamique. Il a laissé son nom à l'échelle de température, dite absolue, ou température « thermodynamique », mesurée en Kelvin (K). Il fut l'un des deux principaux ingénieurs électriciens à participer à la pose des premiers câbles télégraphiques transatlantiques en 1865–1866. Parmi les travaux de Thomson ayant suscité le plus de controverses figurent ceux qu'il a consacrés à l'étude de l'âge de la Terre et du Soleil.

Les premiers arguments de Darwin pour estimer l'âge de la Terre sont avant tout biologiques. Il se base sur son étude des formes fossiles et de ses observations du vivant. Mais afin d'obtenir une estimation par le calcul, dans sa première édition de son ouvrage "L'origine des espèces", Darwin prend l'exemple de la vallée du Weal, en Grande-Bretagne. Pour lui, cette vallée a forcément été creusée par l'érosion marine dans un massif rocheux qui mesurait initialement plusieurs centaines de mètres.

d'après Wikipedia

John Joly (1er novembre 1857 - 8 décembre 1933) est un physicien irlandais et professeur de géologie à l'Université de Dublin, connu pour son développement de la radiothérapie dans le traitement du cancer. Il est également connu pour avoir développé des techniques permettant d'estimer plus précisément l'âge d'une période géologique, en se basant sur les éléments radioactifs présents dans les minéraux, la datation uranium-thorium. Auparavant, dès 1899, il propose de calculer l'âge de la terre à partir de l'accumulation de sodium dans les eaux des océans. En fait, sa méthode repose sur une idée ancienne de Edmond Halley.

Charles Lyell (14 novembre 1797 – 22 février 1875), 1er baronnet, est un géologue britannique qui a popularisé l'uniformitarisme. Son plus important travail concerne la stratigraphie. En 1828 il voyage dans le sud de la France et en Italie, et il se rend compte que des couches géologiques récentes peuvent être classifiées en fonction des proportions des fossiles de coquillages marins que l'on y trouve.

Avec ses « Principes de géologie » publiés en 1830 et sous-titrés « Une tentative d'expliquer les changements de la surface de la terre par des causes opérant actuellement », Lyell se fait l’un des principaux avocats du très controversé uniformitarisme : la terre a été façonnée lentement sur une très longue période de temps par des forces toujours existantes. Cette idée s’oppose au catastrophisme soutenu par le naturaliste Georges Cuvier, selon lequel la terre a été modelée par une série de catastrophes, tel le déluge, dans un laps de temps relativement court.

Né en 384 et mort en 322 avant J.C., Aristote est un philosophe et polymathe grec de l'Antiquité. Il a abordé presque tous les domaines de connaissance de son temps : biologie, physique, métaphysique, logique, poétique, politique, rhétorique, éthique et, de façon ponctuelle, économie.