Un échantillon doxygène ancien, extrait de sédiments datant de 1,4 milliard dannées qui ont été prélevés dans un lac asséché de lOntario, apporte des éléments nouveaux sur la composition de latmosphère et de la biosphère durant la période ayant précédé lémergence de la vie animale.
Cette découverte, publiée dans la revue Nature, constitue la plus ancienne mesure disotopes de loxygène atmosphérique, par près dun milliard dannées. Ces résultats viennent étayer les recherches antérieures indiquant que le taux doxygène dans lair à cette période de lhistoire de la Terre ne représentait quune infime fraction de ce quil est aujourdhui, étant donné quà cette époque, la biosphère était très peu productive.
« Depuis des dizaines dannées, la recherche nous portait à croire que la composition de latmosphère avait varié de manière significative au fil des âges », mentionne Peter Crockford, qui a dirigé létude à titre de doctorant à lUniversité McGill. « Nous venons détablir hors de tout doute que latmosphère était en effet bien différente il y a 1,4 milliard dannées. »
Létude fournit aux spécialistes des sciences de la Terre la plus ancienne mesure à ce jour de productivité primaire, qui correspond à la production de matière organique par les micro-organismes à la base de la chaîne alimentaire algues, cyanobactérie et autres du même genre , quils fabriquent par la transformation du dioxyde de carbone, ce qui a également pour effet denrichir lair en oxygène.
Une biosphère plus modeste
« Cette étude révèle quil y a 1,4 milliard dannées, la productivité primaire était beaucoup moins grande quà notre ère », indique Boswell Wing, coauteur principal de létude, qui a collaboré à la supervision des travaux de Peter Crockford à lUniversité McGill. « La biosphère terrestre était donc forcément moins riche à cette époque, ne produisant pas suffisamment de nourriture le carbone organique pour soutenir une vie macroscopique complexe », précise le Pr Wing, professeur agrégé en sciences géologiques à lUniversité du Colorado à Boulder.
Le Pr Crockford a obtenu ces résultats en collaboration avec des confrères de lUniversité Yale, de lUniversité de Californie à Riverside et de lUniversité Lakehead, à Thunder Bay, en Ontario, qui avaient recueilli des échantillons intacts danciens sels, des sulfates, dans une formation rocheuse sédimentaire au nord du lac Supérieur. Le chercheur a ensuite acheminé les échantillons à lUniversité dÉtat de Louisiane, où il a travaillé étroitement avec les coauteurs de létude Huiming Bao, Justin Hayles et Yongbo Peng, dont le laboratoire est lun des seuls au monde à employer une technique de spectrométrie de masse spécialisée capable de déceler dans ce type de matière la présence disotopes de loxygène rares à lintérieur de sulfates.
Ces travaux jettent également un nouvel éclairage sur une période de lhistoire de la Terre communément appelée le « milliard dannées ennuyeux », où la planète semblait soumise à bien peu de changements sur le plan biologique et environnemental.
« On a longtemps présumé que la productivité primaire était faible vers le milieu du Protérozoïque il y a plus de 2 milliards à 800 millions dannées environ , mais on ne disposait pas de données probantes pour soutenir cette hypothèse », précise Galen Halverson, coauteur de létude et professeur agrégé au Département des sciences de la Terre et des planètes à McGill. « Jusquici, il nétait donc pas exclu que la monotonie de locéan au milieu du Protérozoïque en ce qui a trait à la production et à la sédimentation du carbone organique ait été attribuable à dautres facteurs. » Les données du Pr Crockford « fournissent une preuve directe que cest la faible productivité primaire qui est à lorigine de la pauvreté du cycle du carbone ».
Indices sur des exoplanètes
Cette découverte pourrait également aider les astronomes dans leur recherche de vie à lextérieur de notre système solaire.
« Durant la majeure partie de son existence, la Terre a été peuplée de microbes, et on peut dores et déjà prévoir quils seront les gardiens de la vie sur notre planète longtemps après lextinction du genre humain », mentionne le Pr Crockford, maintenant chercheur postdoctoral à lUniversité Princeton et à lInstitut scientifique Weizmann dIsraël. « Létude des environnements façonnés par ces microbes nous permet non seulement de mieux comprendre notre passé et ce qui nous a menés ici, mais également dobtenir des indices sur ce quon pourrait trouver par la découverte dune exoplanète habitée. »
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Journal
Nature