Le changement climatique d’aujourd’hui ne tient pas la chandelle de la guerre chimique menée sur Terre il y a plus de 2 milliards d’années.
Avant que les plantes ne découvrent le pouvoir de la photosynthèse, la vie unicellulaire survivait grâce à des produits chimiques, et non à la lumière du soleil, brûlant de l’hydrogène, du méthane et du soufre, entre autres composés délicieux. Ces « anaérobies » qui vivent sans oxygène ont été empoisonnés lorsque des algues bleu-vert appelées cyanobactéries ont évolué en photosynthèse et ont commencé à expirer de l’oxygène. Le gaz hautement réactif se combine avec les métaux et les protéines dans les cellules anaérobies, les tuant. Mais les cyanobactéries ont prospéré, transformant la lumière du soleil en sucre et excrétant de l’oxygène sous forme de déchets.
Les niveaux d’oxygène dans les roches augmentent soudainement à partir d’il y a 2,5 milliards d’années — un pic appelé le « Grand événement d’oxydation. »Le saut a longtemps été considéré comme une preuve de l’évolution de la photosynthèse des cyanobactéries. Mais une étude publiée aujourd’hui (23 mars) dans la revue Nature Geoscience rejoint un corpus croissant de données qui suggèrent que les premiers amoureux du soleil sont apparus bien avant ce pic d’oxygène.
De nombreux chercheurs pensent maintenant que les premiers organismes photosynthétiques vivaient sur Terre il y a 3 milliards d’années. Et comme les restaurateurs d’art qui trouvent une image cachée sous un vieux tableau de maître, ces scientifiques découvrent une nouvelle image du premier souffle de la Terre.
Métaux lourds
Dans la nouvelle étude, Noah Planavsky, géochimiste de l’Université de Yale, et ses collègues ont analysé les niveaux de molybdène et de fer dans des roches vieilles de 2,95 milliards d’années d’Afrique du Sud. Les roches ont été déposées dans l’eau, dans un cadre océanique peu profond près du rivage. Les métaux servent de marqueurs de la photosynthèse. Les isotopes du molybdène, ou des éléments avec le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons, suivent l’oxydation du manganèse, un processus qui nécessite des niveaux élevés d’oxygène, a déclaré Planavsky.
Les traces chimiques dans les roches, du supergroupe de Pongola, indiquent que les cyanobactéries produisaient de l’oxygène dans les eaux de surface de l’océan, a déclaré Planavsky. « Notre étude vous indique qu’il y avait une production localisée de cyanobactéries dans les océans », a-t-il déclaré à Our Amazing Planet de Live Science.
Dans une autre étude récente, également sur les roches de Pongola en Afrique du Sud, les scientifiques ont examiné les isotopes du chrome pour estimer les niveaux d’oxygène atmosphérique il y a 3 milliards d’années. Les résultats suggèrent que l’oxygène atmosphérique était environ 100 000 fois plus élevé que ce qui pourrait être expliqué par des réactions chimiques non biologiques, selon la recherche, publiée en septembre. 26, 2013, dans la revue Nature.
« Les deux études sont assez complémentaires », a déclaré Planavsky. « Nous fournissons des preuves indépendantes de la présence de cyanobactéries. Nous suivons les processus océaniques de surface et ils suivent les processus terrestres. »
Cependant, Woodward Fischer, géobiologiste à Caltech à Pasadena, en Californie., prévient que les techniques de métaux traces doivent être validées davantage. Les deux méthodes analytiques datent d’une dizaine d’années et sont testées dans des roches extrêmement anciennes. « La qualité de nos interprétations qui en découlent reste un peu incertaine », a déclaré Fischer, qui n’a participé à aucune des deux études. « En toute justice, nous ne comprenons pas le cycle du molybdène et du chrome aujourd’hui. »
Qui est arrivé en premier?
Alors que des techniques plus sensibles émergent pour scruter le temps profond, un nouveau débat a fait surface: les microbes ont-ils pompé le premier souffle de notre planète ou les changements environnementaux ont-ils poussé la planète vers la richesse en oxygène?
Des preuves émergentes suggèrent que les niveaux d’oxygène ont fait des montagnes russes au cours des 500 millions d’années entre l’évolution de la photosynthèse des premières cyanobactéries et le Grand événement d’oxydation. C’est une longue période pour la vie — c’est à peu près la même chose que le temps entre les premiers trilobites de la Terre et les humains.
Certains chercheurs pensent que la Terre elle-même a joué un rôle dans l’augmentation des niveaux d’oxygène à mesure que les continents grandissaient. L’érosion de la croûte et la nature changeante des volcans – les continents plus grands signifient plus d’éruptions terrestres crachant du gaz dans l’atmosphère, plutôt que des explosions sous-marines. Ces changements géologiques auraient pu pousser l’atmosphère terrestre vers l’oxygène de concert avec les cyanobactéries.
« Ce qui est vraiment excitant à ce sujet, c’est le rôle relatif de l’évolution biologique par rapport à l’évolution géologique dans les principaux tournants de l’histoire de la Terre », a déclaré Planavsky. » C’est ce qui anime nos recherches. »
Envoyez un e-mail à Becky Oskin ou suivez-la @beckyoskin. Suivez-nous sur @OAPlanet, Facebook et Google+. Article original sur Notre planète incroyable de Live Science.
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