La Terre sur pause

IL Y A DES LUSTRES, LA TERRE S’EST EN­DOR­MIE PEN­DANT UN MIL­LIARD D’AN­NÉES. ON VIENT DE DÉ­MON­TRER QUE LA VIE Y A ALORS PER­DU DES PLUMES.

Québec Science - - LES 10 DÉCOUVERTES DE L’ANNÉE - Par Joël Le­blanc

L’équipe de Ga­len Hal­ver­son se pas­sionne pour l’une des pé­riodes les moins pal­pi­tantes de l’his­toire de la Terre ; on la sur­nomme le « mil­liard en­nuyeux ». « C’est une longue “pause” qui a du­ré de 1,8 mil­liard d’an­nées à 0,8 mil­liard d’an­nées avant au­jourd’hui, ex­plique le géo­logue dans son bu­reau de l’Uni­ver­si­té McGill. Les ar­chives géo­lo­giques montrent que, pen­dant cette pause, une éton­nante sta­bi­li­té ré­gnait : en­vi­ron­ne­men­tale, évo­lu­tive, tec­to­nique, cli­ma­tique… La Terre s’est pour ain­si dire fi­gée. C’est un des grands mys­tères de la géo­lo­gie. »

Pour en ap­prendre un peu plus sur ce pan de l’his­toire ter­restre, ses col­lègues et lui ont étu­dié une for­ma­tion ro­cheuse consti­tuée par l’ac­cu­mu­la­tion de sé­di­ments au fond d’un lac, à pré­sent as­sé­ché, pen­dant cette époque « en­nuyeuse ». Elle se trouve au coeur de l’On­ta­rio, dans une uni­té géo­lo­gique ap­pe­lée Si­bley, près de Thun­der Bay, sur la rive nord du lac Su­pé­rieur. Les couches sé­di­men­taires qui la com­posent contiennent des sul­fates.

Que nous ap­prennent ces mi­né­raux ? « Lors­qu’ils se sont for­més, les sul­fates de Si­bley ont sé­ques­tré un échan­tillon de l’oxy­gène qui se trou­vait dans l’at­mo­sphère de la Terre il y a 1,4 mil­liard d’an­nées, ra­conte le cher­cheur. Notre dé­fi a été de pré­le­ver les sé­di­ments sans les conta­mi­ner et d’ana­ly­ser en la­bo­ra­toire l’oxy­gène qu’ils conte­naient. » Ja­mais un échan­tillon d’oxy­gène si an­cien n’avait été ana­ly­sé de cette fa­çon, une be­sogne ac­com­plie par le doc­to­rant Pe­ter Crock­ford.

Ils ont dé­cou­vert que seule une pe­tite par­tie de cet oxy­gène était le fruit de la pho­to­syn­thèse me­née par des or­ga­nismes vi­vants, qui se ré­su­maient alors aux bac­té­ries. Ces ré­sul­tats, pu­bliés dans la re­vue Na­ture, ré­vèlent que la vie était plu­tôt ti­mide sur Terre à ce mo­ment-là. La pro­duc­ti­vi­té pri­maire, c’est-à-dire la quan­ti­té de ma­tière or­ga­nique que les bac­té­ries pro­dui­saient par pho­to­syn­thèse, ne re­pré­sen­tait que 6 % de ce qu’elle est ac­tuel­le­ment.

Pour dé­ter­mi­ner la part d’oxy­gène créée par les mi­croor­ga­nismes qui peu­plaient la Terre, les cher­cheurs ont dû dé­par­ta­ger les iso­topes de l’oxy­gène pré­sents dans les sul­fates. Car il existe trois ver­sions stables de l’atome d’oxy­gène : l’oxy­gène-16, le 17 et le 18, le nombre in­di­quant la quan­ti­té de neu­trons et de pro­tons dans le noyau. Le

16O re­pré­sente 99,75 % de tout l’oxy­gène qui se trouve sur Terre, tan­dis que le 17O et le 18O com­plètent la tarte avec res­pec­ti­ve­ment 0,04 % et 0,21 %.

Le di­oxy­gène (O , ce­lui qu’on res­pire), 2 qui se forme dans la stra­to­sphère, est un peu plus riche en 16O, tan­dis que les deux autres iso­topes sont en pro­por­tions un peu plus grandes dans l’ozone (O ). Quant aux 3 or­ga­nismes pho­to­syn­thé­tiques, le di­oxy­gène qu’ils fa­briquent contient les trois iso­topes dans leurs pro­por­tions nor­males.

En éva­luant les ra­tios des iso­topes dans les sul­fates de Si­bley, l’équipe me­su­rait donc in­di­rec­te­ment les pro­por­tions is­sues de chaque source. « Nous avons vu qu’il y avait une sur­abon­dance re­la­tive de 16O, donc d’oxy­gène pro­ve­nant de la stra­to­sphère », ré­sume le pro­fes­seur Hal­ver­son, men­tion­nant que les bac­té­ries li­bé­raient alors for­cé­ment moins d’oxy­gène par pho­to­syn­thèse.

Ce­la peut pa­raître une évi­dence, compte te­nu du fait que les or­ga­nismes vi­vants étaient moins nom­breux que main­te­nant.

Mais il faut sa­voir que, avant le mil­liard en­nuyeux, il y a en­vi­ron 3,5 mil­liards d’an­nées, les pre­miers or­ga­nismes pho­to­syn­thé­tiques ar­ri­vaient à pro­duire plus d’oxy­gène, comme l’in­diquent de nom­breux gi­se­ments de fer dont l’oxy­da­tion remonte à cette époque. Et après ce mil­liard d’an­nées de sur­place, les pre­miers êtres mul­ti­cel­lu­laires ont pu faire leur ap­pa­ri­tion parce qu’il y avait en­core plus d’oxy­gène.

Entre les deux, les géo­logues se dou­taient bien que la vie avait connu un re­cul et tour­né au ra­len­ti. C’est main­te­nant chose confir­mée et me­su­rée. Avec un de­gré de pré­ci­sion im­pres­sion­nant pour des ar­chives géo­chi­miques si an­ciennes.

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Ont aus­si par­ti­ci­pé à la découverte : Thi Hao Bui, de l’Uni­ver­si­té McGill, ain­si que des cher­cheurs de l’Institut Weiz­mann des sciences d’Is­raël, de l’Uni­ver­si­té de Prin­ce­ton, de l’Uni­ver­si­té Rice, de l’Uni­ver­si­té d’État de Loui­siane, de l’Uni­ver­si­té de Pé­kin, de l’Uni­ver­si­té Yale, de l’Uni­ver­si­té de Ca­li­for­nie à Ri­ver­side, de l’Uni­ver­si­té La­ke­head à Thun­der Bay et de l’Uni­ver­si­té du Co­lo­ra­do à Boul­der.

bv Le doc­to­rant Pe­ter Crock­ford a ana­ly­sé l’oxy­gène sé­ques­tré dans la roche il y a 1,4 mil­liard d’an­nées.

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