Les volcans : une clé de l'apparition de l'oxygène sur Terre ?
PartagerLes volcans étaient autrefois présentés comme étant à l'origine de l’eau et de l’atmosphère sur Terre. Cette interprétation a été remise en question depuis mais d’après Lee R. Kump, professeur de géoscience à l’Université de Penn State, les volcans auraient tout de même joué un rôle fondamental dans l’apparition de l’oxygène dans l’atmosphère de notre planète.
(Crédit : Pierre-André Bourque et Pauline Dansereau).
Pour comprendre la signification des travaux que Mark E. Barley, professeur de géologie, University of Western Australia, et Lee R. Kump viennent de publier dans Nature, il faut avoir à l’esprit une partie de la division des temps géologiques sur la Terre primitive. Diverses variations peu importantes existent selon les auteurs à ce sujet mais on prendra la chronologie suivante presque identique à celle donnée sur le schéma ci-dessus.
Entre moins 4,56 milliards d’années et 3,9 milliards d’années avant notre époque s’étend l’Hadéen, du nom du dieu des enfers : Hadès. La Terre est encore soumise à un intense bombardement météoritique et un océan de magma de plusieurs kilomètres de profondeur, sans véritable croûte solide permanente, est probablement présent pendant une longue période. Vers moins 4,109 milliards d’années les premiers continents stables apparaissent et de l’eau liquide laisse deviner sa présence.
De moins 3,9 milliards d’années à 2,5 milliards d’années, c’est l’Archéen. Les océans existent, les continents entament leur croissance et la tectonique des plaques ainsi que la Vie sont déjà là. Les données géologiques sur cette période sont plus abondantes et plus facilement disponibles que pour l’Hadéen quoiqu’encore très rares.
Enfin de moins 2,5 milliards d’années à moins 600 millions d’années environ c’est l’Eon nommé Protérozoïque débutant par le Sidérien, un système de l’ère paléo-protérozoïque. A ce moment là, on observe l’apparition de grandes quantité de BIF, Banded Iron Formations en anglais, c'est-à-dire les formations rubanées riches en fer.
Les BIF en Australie.
L’explication donnée pour celles-ci est la suivante.
Depuis au moins 3,8 milliards d’années la Vie existe dans l’océan primitif et celle-ci voit naître les cyanobactéries (« Algues » bleu-vert) productrices d’oxygène à l’origine encore aujourd’hui de formations géologiques qu’on appelle des stromatolites. Lorsque la quantité d’oxygène dégagée par photosynthèse par ces algues devient suffisante pour provoquer la précipitation massive du fer sous forme ionique dans l’eau, des BIF se forment. Cette précipitation est d’ailleurs à l’origine des grands gisements de fer, comme ceux que l’on exploite en Australie.
Or, en examinant les traces laissées par les cyanobactéries avant le Sidérien, et surtout en calculant la production d’oxygène de celles-ci, on aboutit à la conclusion que des BIF auraient dû apparaître 200 millions d’années plus tôt : où est donc parti l’oxygène manquant ?
Des Stromatolites en Australie.
La solution de l'énigme
L’explication donnée par les chercheurs dans l’article de Nature est la suivante.
A cette époque, la tectonique des plaques est déjà là, on en a des preuves, et elle doit même être plus dynamique qu’aujourd’hui. Un volcanisme sous-marin copieux y est très actif, mais il y a encore peu de volcans terrestres car la masse des continents n’est pas encore celle que l’on connaît aujourd’hui. Les laves s’épanchant sous la surface des océans provoquent alors des réactions chimiques réductrices diminuant la quantité d’oxygène dans l’eau. Lorsque le volcanisme est devenu plus aérien, l’action réductrice des émissions de laves a diminué et la quantité d’oxygène présente dans l’océan a brusquement augmenté.
C’est précisément ce qui est arrivé au début et pendant le système du Sidérien et, une fois le fer dissous dans les océans ayant été massivement consommé par des réactions de précipitations diverses avec l’oxygène, celui-ci a commencé à être libéré massivement dans notre atmosphère.
Si elle se confirme, cette hypothèse illustre une fois de plus l’incroyable interconnexion des phénomènes géodynamiques et de leur rôle dans l’apparition de la Vie. La Terre est donc bien un système, au sens donné par la cybernétique, et bien des surprises nous attendent encore dans son étude.
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