L’oxygène atmosphérique pourrait provenir de pics de productions par des cyanobactéries

L’atmosphère oxygénée de la terre a émergé par vagues à partir d’une espèce d’algues bleue verte dans les océans superficiels il y a environ 2.5 milliards d’années, d’après une nouvelle recherche de scientifiques canadiens et américain.

Ces vagues d’oxygène ont probablement eu lieu durant les 100 millions d’années suivantes, changeant le niveau d’oxygène dans l’atmosphère terrestre jusqu’à ce qu’une quantité suffisante soit accumulée pour créer une atmosphère oxygénée de manière permanente il y a environ 2.4 milliards d’années – transition généralement connue sous le nom de Grande Oxydation.

« Le début de l’oxygénation de la surface de la terre est probablement un procédé complexe caractérisé par de multiples vagues d’oxygène jusqu’à ce qu’un point critique soit atteint » dit Brian Kendall, professeur de Terre et Science Environnementale à l’université de Waterloo. « Jusqu’à présent, nous n’avons pas été capables de dire si la concentration d’oxygène il y 2.5 milliards d’années était stable. Ces nouvelles données fournissent une réponse beaucoup plus concluante à cette question. »

Ces découvertes sont présentées dans un papier publié dans le journal Science Advances par des chercheurs de l’université de Waterloo, de l’université d’Alberta, de l’université de l’état de l’Arizona, de l’université Riverside de Californie et de l’institut de Technologie de Géorgie.

L’équipe présente des nouvelles données isotopiques montrant qu’un pic de production d’oxygène par des cyanobactéries photosynthétiques a temporairement augmenté la concentration d’oxygène dans l’atmosphère.

Une des questions que nous posons est la suivante : « L’évolution de la photosynthèse conduit-elle directement à une atmosphère riche en oxygène ? Ou alors la transition au monde d’aujourd’hui s’est-elle réalisée par à-coup ? » pose le Pr. Ariel Anbar de l’université d’Arizona. « Comment et pourquoi la terre a développé une atmosphère oxygénée est l’un des mystères les plus profonds dans la compréhension de l’histoire de notre planète ».

Les nouvelles données confortent l’hypothèse proposée par le Pr. Anbar et son équipe en 2007. A l’ouest de l’Australie, ils ont trouvé des preuves préliminaires de ces pics d’oxygène dans des schistes noirs déposés sur le plancher océanique d’un ancien océan.

Les schistes noirs contenaient de grandes concentrations des éléments molybdène et rhénium, bien avant la Grande Oxydation. Ces éléments sont retrouvés dans des minéraux sulfurés terrestres, qui sont particulièrement sensibles à la présence d’oxygène atmosphérique. Une fois que ces minéraux réagissent à l’oxygène, le molybdène et le rhénium sont libérés dans les rivières et finissent déposés sur le plancher océanique.

Dans cette nouvelle publication, les chercheurs ont analysé la relative abondance d’un autre élément dans ces mêmes schistes noirs, l’osmium. Comme le molybdène et le rhénium, l’osmium est aussi présent dans les minéraux sulfurés terrestres. Le ratio des deux isotopes de l’osmium – 187Os et 188Os – peut nous dire si la source d’osmium provient de minéraux continentaux ou de volcans sous-marins des océans profonds.

Les isotopes d’osmium trouvés dans les schistes noirs corrèlent l’hypothèse d’une érosion continentale plus importante comme résultat de la présence d’oxygène dans l’atmosphère. Par comparaison, des dépôts légèrement plus jeunes avec des concentrations de molybdène et rhénium plus basses présentaient un ratio d’isotope d’osmium témoignant d’un impact continental moindre, indiquant que l’oxygène dans l’atmosphère avait disparu.

Cette publication est co-signée par le Pr. Robert Creaser de l’université d’Alberta, le Pr. Timothy Lyons de l’Université Riverside de Californie et le Pr. Chris Reinhard de l’Institut Technologique de Géorgie.

Pour en savoir plus :

Science Advances : “Transient episodes of mild environmental oxygenation and oxidative continental weathering during the late Archean”
Science Advances, 20 Nov 2015 : Vol. 1, no. 10, e1500777 DOI : 10.1126/sciadv.1500777
http://advances.sciencemag.org/content/1/10/e1500777

Source :
Nouvelles de l’université de Waterloo
https://uwaterloo.ca/science/news/earth-scientists-suggest-whiff-blue-green-algae-likely

Rédacteur  :
Sophie DECAMPS – Chargée de Mission pour la Science et la Technologie à Toronto – sophie.decamps[a]diplomatie.gouv.fr