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Les océans archéens étaient probablement tièdes

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Les océans archéens étaient peut-être moins chauds qu'on ne l'imaginait. Des chercheurs sont arrivés à cette conclusion grâce à la géochimie isotopique, ce qui signifierait que la vie devait probablement s'être déjà adaptée à des environnements aux températures variées.

Zoom sur un dépôt de cherts datés de plus de 3,40 milliards d'années. Crédit : Michael Hren

La Terre est née dans la tourmente des processus d'accrétion planétaire et on a toutes les raisons de penser que pendant un temps, un océan de magma a existé au début de la période connue sous le nom de Hadéen. Il est donc naturel d'imaginer que même après l'apparition d'eau liquide à la surface de la planète, les océans sont restés chauds pendant longtemps. Surtout, même encore au début de l'Archéen, qui a débuté il y a 3,8 milliards d'années pour se terminer vers -2,5 milliards d'années, l'atmosphère de la Terre est encore riche en CO2. Un effet de serre non négligeable devait exister et l'on pense depuis longtemps que la température des océans devait dépasser les 50°C.

Pour le prouver, les géochimistes ont fait appel à des géothermomètres basés sur les abondances d'isotopes, en particulier ceux de l'oxygène. On sait ainsi que le taux de 18O chute dramatiquement dans les cherts, ces sédiments chimiques siliceux comme le silex, lorsqu'ils se forment dans l'eau de mer à des températures supérieures à 55°C.

Les études effectuées jusqu'à présent tendaient à prouver que les températures des océans il y a -3,5 milliards d'années devaient être comprises entre 50 et 80°C. Toutefois, les conditions régnant dans les océans archéens étaient tout de même fort différentes de celles que l'on peut observer actuellement. Ils devaient par exemple être bien plus acides et certains géochimistes ont donc montré du doigt des failles dans la fiabilité des géothermomètres que sont les isotopes de l'oxygène.

Il y a quelques années un groupe de chercheurs du Laboratoire d'étude de la matière extraterrestre (Muséum national d'histoire naturelle) avait tenter de s'affranchir de ce problème en utilisant des isotopes du silicium. Les résultats confortaient l'hypothèse des océans chauds avec des températures dépassant même les 60°C il y a -3,5 milliards d'années, puis se refroidissant lentement avec des fluctuations de températures.

Un affleurement de cherts du Buck Reef en Afrique du Sud. Crédit : Mike Tice

Aujourd'hui, Michael Hren de l'Université du Michigan, Mike Tice, de celle du Texas, et Page Chamberlain de l'Université Stanford suggèrent eux que les températures pouvaient être aussi basses que 40°C.

Ils sont arrivés à cette conclusion en étudiant les abondances de deutérium et de 18O dans des roches précambriennes d'Afrique du Sud, plus précisément des cherts du Buck Reef datés de -3,42 milliards d'années. Ainsi, les atomes d'hydrogène étaient bien plus abondants que ceux de deutérium dans les océans, ce qui veut dire que ces derniers ont dû relâcher d'importantes quantités d'hydrogène dans l'atmosphère.

Si les chercheurs ont raison, alors non seulement la composition chimique des océans était différente de ce que l'on croyait à cette époque, mais l'environnement était aussi plus accueillant pour des organismes capables d'effectuer la photosynthèse. La vie n'avait donc pas besoin d'être restreinte à des organismes extrêmophiles et elle pouvait être plus diversifiée qu'on ne l'imaginait. C'est une possibilité importante car depuis quelque temps les indications en faveur d’une atmosphère contenant des quantités non négligeables d’oxygène plus tôt que ce que l’on croyait se multiplient.