La méthode de datation repose en fait sur deux hypothèses fondamentales. La première stipule que la teneur en ¹⁴C des matières carbonées actuelles est très proche de celle des matières carbonées qui vivaient autrefois. La seconde suppose que la répartition du ¹⁴C est homogène dans l'atmosphère. Ainsi, tout organisme présente de son vivant la même radioactivité que le gaz carbonique atmosphérique.

Les fluctuations du carbone dans l'atmosphère

Plusieurs phénomènes sont susceptibles de modifier le teneur en carbone 14 du gaz carbonique atmosphérique.

   Tout d'abord, comme le système solaire se déplace dans la galaxie, l'intensité du rayonnement cosmique qui bombarde notre planète a pu changer au cours du temps, modifiant ainsi la production de carbone 14 dans la haute atmosphère. Ensuite, des supernovae ont peut-être explosé au voisinage du système solaire émettant ainsi un flux intense de particules. Le soleil peut également intervenir car les vents solaires dévient une petite fraction des particules cosmiques. Cependant ce dernier effet est considéré comme mineur comparé aux autres.

   La production de carbone 14 dans la haute atmosphère est aussi sensible aux variations du champs magnétique terrestre. Celui-ci, tel un bouclier, dévie une partie des rayons cosmiques avant que ceux-ci n'atteignent les hautes couches de l'atmosphère (où ils produisent le carbone 14). A cette altitude (de 2 à 3 rayons terrestres), le champ géomagnétique ressemble à celui d'un barreau aimanté placé au centre de la Terre. L'efficacité de ce bouclier dépend de l'intensité du champ magnétique terrestre:le production de carbone 14 est minimale lorsque l'intensité du champ est forte et inversement.

   La circulation océanique est une autre cause de fluctuation du carbone 14 atmosphérique. La surface de l'océan absorbe une partie du gaz carbonique atmosphérique qui, une fois dissout, parcourt les abysses le long de la grande boucle de circulation océanique générale. Injecté en profondeur dans l'Atlantique Nord, il revient en surface après plus d'un millier d'années et repasse en partie dans l'atmosphère. La durée du parcours est suffisante pour que le gaz carbonique injecté dans l'océan s'appauvrisse en carbone 14. Sous forme de gaz carbonique dissous, les océans contiennent environ 40 tonnes de carbone 14 tandis que l'atmosphère en contient moins d'une tonne; par conséquent, on peut pensé que des modifications (mêmes faibles) des échanges entre l'océan et l'atmosphère pourraient changer la teneur en carbone 14 du gaz carbonique de l'atmosphère.

Ressources marines et erreur

   Nous avons vu ci-dessus que la teneur en carbone 14 est plus de 40 fois supérieur dans les océans que dans l'atmosphère donc la répartition du carbone 14 sur Terre n'est pas homogène. De plus, le carbone 14 ne varie pas de la même manière dans les océans et dans l'atmosphère. Ainsi, les chercheurs observent souvent que les produits de la mer sont datés avec un retard de 400 ans (grâce à l'utilisation d'autres méthodes de datation).

Objets "indatables"

   Enfin, cette méthode ne peut être utilisé que dans un certain lapse de temps. Les objets trop récents ont un taux de carbone 14 qui n'a pas commencé à diminué alors que les objets trop anciens n'en ont plus suffisamment pour qu'on puisse le mesuré. De même, les objets trop petits ne peuvent être datés à cause d'une quantité de carbone 14 trop peu significative.