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Une famine en nickel explique-t-elle l'oxygène de notre atmosphère ? L'atmosphère de la Terre n'a pas toujours été riche en oxygène. D'après les archives géochimiques, c'est la Grande Oxydation, il y a environ 2,4 milliards d'années, qui a massivement relâché dans l’atmosphère l'oxygène initialement dissous dans l'océan. D'après un groupe de géochimistes, cet événement serait directement lié à une brusque baisse du taux de nickel dans les océans. Autour de -2,5 milliards d'années, à une époque connue sous le nom de Sidérien, de grands gisements de fer se sont formés, caractérisés par ce que l'on appelle des Banded-Iron Formations, ou BIF. Bien connues en Australie, ces formations sont constituées d'alternances de couches sédimentaires riches en fer ou en silicates. Selon l'interprétation standard, la vie aurait découvert la photosynthèse peu de temps avant le Sidérien et des cyanobactéries construisant des stromatolites auraient commencé à produire massivement de l'oxygène. Initialement dissous dans les océans, ce gaz se serait combiné avec le fer lui aussi en solution et, selon l'alternance des saisons et de l'ensoleillement, des couches plus ou moins riches en oxydes de fer se seraient déposées sur le bord des jeunes océans. Les plages du monde devaient alors être rouges de fer. Cependant, il semblerait bien, notamment à la suite des découvertes récentes (voir article précédent) que les stromatolites qui étaient déjà présents sur Terre il y a -3,5 milliards d'années aient déjà été construits par des cyanobactéries productrices d'oxygène. Pourquoi donc a-t-il fallu attendre un milliard d'années avant que l'atmosphère commence à s'enrichir en oxygène ? Selon une publication récente dans le journal Nature, le phénomène pourrait être lié à une brusque baisse de la quantité de nickel dissous dans les océans durant le Sidérien. C'est la conclusion à laquelle est parvenu un groupe de chercheurs, parmi lesquels Dominic Papineau de l'institution Carnegie et Kurt Konhauser de l'université de l'Alberta à Edmonton. Ces géochimistes ont analysé la composition de BIF provenant de douzaines de régions dans le monde et dont les âges s'étendent entre -3,8 milliards et -550 millions d'années. On savait déjà que le nickel, qui existe aujourd'hui encore sous forme de traces dans les océans, y était 400 fois plus abondant dans ceux de la Terre primitive. Or, les analyses des BIF ont montré que le taux de nickel a commencé à diminuer il y a 2,7 milliards d'années pour atteindre la moitié de la valeur de cette époque il y a 2,5 milliards d'années, précisément au moment de la Grande Oxydation, c'est-à-dire lors du dégazage massif de l'oxygène des océans dans l'atmosphère. Le métabolisme d’organismes méthanogènes, qui, comme leur nom l’indique libèrent du méthane, se base sur des enzymes nécessitant du nickel. La brusque diminution du taux de nickel disponible dans les océans a du s’accompagner d’une hécatombe de ces organismes. Le méthane dissous dans l’océan et celui de l’atmosphère devait réagir avec l’oxygène pour former du gaz carbonique et de l’eau. On aurait donc là le moyen de réconcilier les données géochimiques indiquant une saturation de l'oxygène des océans, il y a plus de 3 milliards d'années, avec une absence de dégazage effectif dans l'atmosphère de la Terre. Ce méthane aurait donc différé la présence d’oxygène dans l’atmosphère de la Terre. Au moment où une véritable famine en nickel s’est produite lors du Sidérien, la chute des populations méthanogènes aurait enfin déclenché la libération massive d’oxygène dans l’atmosphère. A quoi doit-on cette brusque chute du taux de nickel dissous dans les océans ? L’hypothèse émise est que le nickel présent dans les océans primitifs proviendrait initialement de la richesse en nickel des laves crachées par les volcans. Le métal se serait donc ensuite retrouvé dans les océans simplement à cause de l'érosion. La richesse en nickel des laves dépendrait des conditions thermiques particulières régnant à l'intérieur du manteau de la Terre de l’époque. Le manteau a commencé à se refroidir il y a quelques milliards d'années et ce refroidissement aurait modifié la composition géochimique des laves en surface qui se seraient appauvries en nickel en quelques centaines de millions d’années. Si cette hypothèse est exacte, elle montre une fois de plus à quel point la Terre est un système et illustre l'interdépendance entre les processus externes et internes de notre planète. Laurent Sacco, Futura Sciences
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