Les chercheurs se demandent depuis longtemps pourquoi l'oxygène a prospéré dans l'atmosphère terrestre à partir d'environ 2,4 milliards d'années.
Appelée le «grand événement d'oxydation», la transition «a changé de façon irréversible les environnements de surface sur Terre et a finalement rendu la vie avancée possible», a déclaré Dominic Papineau du laboratoire géophysique de la Carnegie Institution.
Maintenant, Papineau est co-auteur d'une nouvelle étude dans la revue La nature, qui révèle de nouveaux indices sur le mystère des anciennes roches sédimentaires.
L'équipe de recherche, dirigée par Kurt Konhauser de l'Université de l'Alberta à Edmonton, a analysé la composition en éléments traces des roches sédimentaires connues sous le nom de formations de fer en bandes, ou BIF, provenant de dizaines de localités différentes à travers le monde, âgées de 3800 à 550 ans. millions d'années. Les formations de fer en bandes sont des dépôts aquatiques uniques, souvent trouvés dans des strates rocheuses extrêmement anciennes qui se sont formées avant que l'atmosphère ou les océans ne contiennent de l'oxygène abondant. Comme leur nom l'indique, ils sont constitués de bandes alternées de fer et de minéraux silicatés.
Ils contiennent également de petites quantités de nickel et d'autres oligo-éléments. Et l'histoire du nickel, selon les chercheurs, pourrait révéler un secret à l'origine de la vie moderne.
Le nickel existe dans les océans d'aujourd'hui en quantités infimes, mais était jusqu'à 400 fois plus abondant dans les océans primordiaux de la Terre. Les micro-organismes producteurs de méthane, appelés méthanogènes, prospèrent dans de tels environnements, et le méthane qu'ils ont libéré dans l'atmosphère aurait pu empêcher l'accumulation d'oxygène gazeux, qui aurait réagi avec le méthane pour produire du dioxyde de carbone et de l'eau.
Une baisse de la concentration de nickel aurait conduit à une «famine au nickel» pour les méthanogènes, qui dépendent des enzymes à base de nickel pour les processus métaboliques clés. Les algues et autres organismes qui libèrent de l'oxygène pendant la photosynthèse utilisent différentes enzymes et auraient donc été moins affectés par la famine au nickel. En conséquence, le méthane atmosphérique aurait diminué et les conditions pour la montée de l'oxygène auraient été mises en place.
Les chercheurs ont découvert que les niveaux de nickel dans les BIF ont commencé à baisser il y a environ 2,7 milliards d'années et qu'il y avait 2,5 milliards d'années environ la moitié de sa valeur antérieure.
«Le timing convient très bien. La baisse du nickel aurait pu préparer le terrain pour le grand événement d'oxydation », a déclaré Papineau. «Et d'après ce que nous savons sur les méthanogènes vivants, des niveaux inférieurs de nickel auraient considérablement réduit la production de méthane.»
Quant à savoir pourquoi le nickel a chuté en premier lieu, les chercheurs soulignent la géologie. Au cours des phases antérieures de l'histoire de la Terre, alors que son manteau était extrêmement chaud, les laves des éruptions volcaniques auraient été relativement riches en nickel. L'érosion aurait emporté le nickel dans la mer, maintenant les niveaux élevés. Mais à mesure que le manteau se refroidissait et que la chimie des laves changeait, les volcans vomissaient moins de nickel, et moins auraient trouvé leur chemin vers la mer.
"La connexion nickel n'était pas quelque chose que quiconque avait envisagé auparavant", a déclaré Papineau. "Ce n'est qu'un oligo-élément dans l'eau de mer, mais notre étude indique qu'il a peut-être eu un impact énorme sur l'environnement de la Terre et sur l'histoire de la vie."
Source: Carnegie Institution for Science, via Eurekalert.
