Ressources · 1ʳᵉ ·
L'histoire de l'âge de la Terre
Estimations historiques (Buffon, Kelvin, Darwin), radioactivité et datation, âge actuel de la Terre, controverses scientifiques (programme d'enseignement scientifique de 1re)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 24 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 8 questions
Quel est l'âge de la Terre retenu aujourd'hui ?
- A. 4,57 milliards d'années
- B. 4,57 millions d'années
- C. 13,8 milliards d'années
- D. 457 millions d'années
Réponse
A. 4,57 milliards d'années — Le programme retient 4,57 × 10⁹ ans ; 13,8 milliards d'années est l'âge de l'Univers.
Sur quel argument Buffon a-t-il fondé son estimation de l'âge de la Terre ?
- A. L'épaisseur des couches de sédiments
- B. Le refroidissement de boulets de fer
- C. La datation radioactive des météorites
- D. La durée de l'évolution des espèces
Réponse
B. Le refroidissement de boulets de fer — Buffon extrapole à la taille de la Terre la durée de refroidissement de boulets chauffés au rouge : environ 75 000 ans.
Qui a obtenu en 1956 un âge de 4,55 milliards d'années ?
- A. Georges-Louis de Buffon
- B. Charles Darwin
- C. Clair Patterson
- D. Henri Becquerel
Réponse
C. Clair Patterson — Clair Patterson date des météorites par la méthode plomb-plomb : 4,55 ± 0,07 Ga.
La demi-vie d'un noyau radioactif est la durée au bout de laquelle :
- A. tous les noyaux se sont désintégrés
- B. la moitié de la masse s'est évaporée
- C. un noyau sur deux a dégagé de la chaleur
- D. la moitié des noyaux s'est désintégrée
Réponse
D. la moitié des noyaux s'est désintégrée — La demi-vie se définit sur une population de noyaux : la moitié d'entre eux s'est désintégrée.
Quel savant jugeait nécessaires des centaines de millions d'années pour l'évolution des espèces ?
- A. Buffon
- B. Darwin
- C. Kelvin
- D. Patterson
Réponse
B. Darwin — La sélection naturelle, lente et graduelle, demandait selon Darwin des centaines de millions d'années.
Sur quel modèle Kelvin fondait-il son estimation ?
- A. Le refroidissement d'une Terre d'abord fondue
- B. La vitesse de dépôt des sédiments marins
- C. La désintégration de l'uranium des roches
- D. Le temps de transformation des espèces vivantes
Réponse
A. Le refroidissement d'une Terre d'abord fondue — Kelvin suppose une Terre initialement fondue qui se refroidit par conduction, sans source de chaleur interne.
Quel phénomène, découvert en 1896, a fourni un chronomètre fiable ?
- A. La tectonique des plaques
- B. La sélection naturelle
- C. La convection du manteau
- D. La radioactivité
Réponse
D. La radioactivité — Becquerel découvre la radioactivité en 1896 ; la décroissance régulière des noyaux sert de chronomètre.
Pourquoi date-t-on des météorites pour connaître l'âge de la Terre ?
- A. Elles tombent sur Terre depuis sa formation
- B. Elles fondent entièrement en traversant l'atmosphère
- C. Elles se sont formées avec le système solaire
- D. Elles proviennent toutes de la surface de la Lune
Réponse
C. Elles se sont formées avec le système solaire — Formées en même temps que le Soleil et les planètes et peu transformées, elles conservent l'âge de la formation du système solaire.
Niveau moyen — 8 questions
Un échantillon contient 2,4 × 10¹⁰ noyaux radioactifs. Combien en reste-t-il au bout de 3 demi-vies ?
- A. 8,0 × 10⁹
- B. 1,2 × 10¹⁰
- C. 3,0 × 10⁹
- D. 6,0 × 10⁹
Réponse
C. 3,0 × 10⁹ — 2,4 × 10¹⁰ / 2³ = 2,4 × 10¹⁰ / 8 = 3,0 × 10⁹ noyaux.
Au bout de 4 demi-vies, quel pourcentage des noyaux initiaux reste-t-il ?
- A. 6,25 %
- B. 3,125 %
- C. 25 %
- D. 12,5 %
Réponse
A. 6,25 % — 1/2⁴ = 1/16 = 0,0625, soit 6,25 %.
Une couche de 1 200 m s'est déposée à la vitesse constante de 0,25 mm par an. Sa durée de dépôt est :
- A. 300 000 ans
- B. 48 millions d'années
- C. 4 800 ans
- D. 4,8 millions d'années
Réponse
D. 4,8 millions d'années — 1 200 m = 1,2 × 10⁶ mm ; 1,2 × 10⁶ / 0,25 = 4,8 × 10⁶ ans.
Un minéral, sans noyau fils à sa formation, contient 15 noyaux fils pour 1 noyau père. Combien de demi-vies se sont écoulées ?
- A. 15
- B. 4
- C. 3
- D. 16
Réponse
B. 4 — N₀ = 1 + 15 = 16 pour 1 restant : N/N₀ = 1/16 = 1/2⁴, soit 4 demi-vies.
Le potassium 40 a une demi-vie de 1,25 Ga. Quelle durée correspond à 3 demi-vies ?
- A. 3,75 Ga
- B. 0,42 Ga
- C. 4,16 Ga
- D. 1,875 Ga
Réponse
A. 3,75 Ga — t = n × T = 3 × 1,25 = 3,75 Ga.
Dans le raisonnement de Kelvin, quel est l'effet d'une source de chaleur interne qu'il ignorait ?
- A. Aucun effet, seul le gradient mesuré compte
- B. Elle rend l'âge calculé par Kelvin trop élevé
- C. Le modèle sous-estime alors l'âge de la Terre
- D. Elle accélère le refroidissement de la Terre
Réponse
C. Le modèle sous-estime alors l'âge de la Terre — La chaleur produite entretient le gradient géothermique : une Terre âgée paraît jeune, l'âge calculé est trop faible.
Un minéral, sans plomb initial, contient autant de plomb 207 que d'uranium 235 (demi-vie 0,704 Ga). Son âge est :
- A. environ 0,35 Ga
- B. 0,704 Ga
- C. 7,04 Ga
- D. 70,4 Ma
Réponse
B. 0,704 Ga — N₀ = 2 N : il reste la moitié des noyaux, une seule demi-vie s'est écoulée.
Kelvin retient en 1897 au plus 40 Ma. Par combien faut-il multiplier cette valeur pour obtenir 4,57 Ga ?
- A. environ 11
- B. environ 1 100
- C. environ 0,01
- D. environ 110
Réponse
D. environ 110 — 4,57 × 10⁹ / 4 × 10⁷ ≈ 114 : l'âge actuel est plus de cent fois supérieur.
Niveau difficile — 8 questions
Le plus ancien zircon terrestre connu a environ 4,4 Ga. On peut en conclure que :
- A. la Terre a exactement 4,4 milliards d'années
- B. la Terre a au moins 4,4 milliards d'années
- C. la Terre a au plus 4,4 milliards d'années
- D. le zircon date la formation du système solaire
Réponse
B. la Terre a au moins 4,4 milliards d'années — Le zircon s'est formé sur une Terre déjà existante : il donne un âge minimal, pas l'âge de la planète.
Pourquoi l'âge proposé par Kelvin était-il beaucoup trop faible ?
- A. Il avait commis une erreur de calcul
- B. Il utilisait une mauvaise demi-vie de l'uranium
- C. Il se fondait sur la chronologie biblique
- D. Il ignorait radioactivité et convection
Réponse
D. Il ignorait radioactivité et convection — Le calcul était juste ; les hypothèses (pas de source interne, conduction seule) étaient fausses. La radioactivité était inconnue en 1862.
Un élève obtient, pour un minéral terrestre, un âge de 6,2 Ga. Que faut-il en penser ?
- A. C'est impossible : l'âge dépasse 4,57 Ga
- B. Le minéral provient du noyau terrestre
- C. Le minéral s'est formé avant le Soleil
- D. Le résultat prouve que la Terre est plus vieille
Réponse
A. C'est impossible : l'âge dépasse 4,57 Ga — Un minéral terrestre est postérieur à la formation de la Terre : un tel âge révèle une erreur (calcul, plomb initial, système ouvert).
Pour dater une roche d'environ 2 Ga, quel couple radioactif est inadapté ?
- A. uranium 238 → plomb 206
- B. potassium 40 → argon 40
- C. carbone 14 → azote 14
- D. uranium 235 → plomb 207
Réponse
C. carbone 14 → azote 14 — Avec 5 730 ans de demi-vie, le carbone 14 a totalement disparu au bout de 2 Ga ; il ne sert qu'en deçà d'environ 50 000 ans.
On estime la durée de dépôt d'une série par sa vitesse actuelle. Si des couches ont été érodées entre-temps :
- A. la durée calculée reste exacte
- B. la durée calculée est trop grande
- C. la vitesse de dépôt a forcément augmenté
- D. la durée calculée est trop courte
Réponse
D. la durée calculée est trop courte — Les couches disparues ont demandé du temps mais ne sont pas comptées : la durée calculée est un minimum.
Pourquoi l'âge obtenu par Patterson a-t-il été accepté par la communauté scientifique ?
- A. Patterson était le savant le plus reconnu
- B. Des méthodes indépendantes le confirment
- C. Il confirme les calculs de Kelvin
- D. Il repose sur une seule météorite très pure
Réponse
B. Des méthodes indépendantes le confirment — Plusieurs météorites, plusieurs couples radioactifs, les roches lunaires et les plus vieux minéraux terrestres donnent des âges cohérents.
Un élève affirme qu'au bout de deux demi-vies, tous les noyaux ont disparu. Quelle est son erreur ?
- A. il a oublié de convertir les unités
- B. la demi-vie dépend de la température
- C. il reste encore un quart des noyaux
- D. il reste la moitié des noyaux
Réponse
C. il reste encore un quart des noyaux — La moitié disparaît à chaque demi-vie : 1/2 puis 1/4. Il reste 25 % des noyaux, jamais zéro.
Que date une mesure uranium-plomb sur un zircon extrait d'un granite ?
- A. La cristallisation du zircon
- B. La formation de la Terre
- C. Le dépôt des sédiments voisins
- D. L'arrivée de l'uranium sur Terre
Réponse
A. La cristallisation du zircon — Le chronomètre démarre quand le zircon cristallise et piège l'uranium sans plomb : on date cette fermeture.
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