Berne: l’apparition de l’oxygène sur Terre expliquée

L'apparition de l'oxygène sur Terre a marqué le déclin des organismes anaérobies et favorisé l'apparition de la vie aérobie multicellulaire, aujourd'hui majoritaire (archives). KEYSTONE/AP NASA sda-ats

(Keystone-ATS) Des chercheurs bernois et canadiens ont découvert comment l’oxygène est apparu sur Terre il y a 2,4 milliards d’années. Des changements dans la croûte terrestre sont en cause.

A ses débuts, pendant 1,5 milliard d’années, notre planète est restée exempte d’oxygène. Cela a changé de manière relativement soudaine au cours d’une période comprise entre -3 et -2,4 milliards d’années: de l’oxygène est apparu d’abord dans les océans, puis dans l’atmosphère.

Klaus Mezger, de l’Université de Berne, et Matthijs Smit, de l’Université de la Colombie-Britannique à Vancouver, pensent avoir trouvé dans de très vieux sédiments les causes de la « Grande Oxydation » survenue au Paléoprotérozoïque (-2,5 à -1,6 milliards d’années). La clé se trouve selon eux dans une modification de la croûte terrestre, ainsi qu’ils le rapportent dans la revue Nature Geoscience.

Certes, il y a trois milliards d’années, des cyanobactéries produisaient du dioxygène par photosynthèse. Mais ces molécules réagissaient directement avec d’autres éléments: « La croûte terrestre était à cette époque encore très basaltique et donc riche en ions bivalents de fer et de magnésium », a expliqué à l’ats le Pr Mezger.

Brassés par les éléments, ceux-ci se retrouvaient dans les océans, où ils réagissaient avec l’oxygène produit par les cyanobactéries. Les données chimiques des sédiments sur lesquels se sont penchés les chercheurs indiquent toutefois qu’un changement s’est produit, coïncidant avec le début de la Grande Oxydation.

Plus granitique

« La croûte terrestre est devenue plus granitique, donc plus pauvre en ions bivalents, surtout de fer, qui captaient jusqu’ici l’oxygène », poursuit le spécialiste. C’est ainsi que de l’oxygène libre a pu s’accumuler dans les océans, jusqu’à ce qu’ils en soient saturés, et ensuite dans l’atmosphère.

Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs se sont basés sur des analyses géochimiques de plus de 48’000 roches sédimentaires vieilles de milliards d’années et provenant du monde entier.

« On supposait que la composition de la croûte terrestre avait joué un rôle, et notre méthode a permis pour la première fois de l’étayer », ajoute le chercheur bernois. L’idée est venue de Matthijs Smit, qui a proposé d’utiliser les quantités de chrome et d’uranium présents dans les sédiments comme indicateurs de la présence respective de basalte et de granit.

« Le chrome ne se trouve pratiquement que dans le basalte et l’uranium, de même dans le granit », note le Pr Mezger. La question de savoir comment ces modifications de la croûte terrestre sont intervenues est une des grandes questions de la géologie, précise-t-il.

Il est possible que cela soit lié au démarrage de la tectonique des plaques, qui a permis à l’eau nécessaire à la formation de granit de pénétrer dans le manteau terrestre, conclut le professeur.