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La plus ancienne trace de vie date de 2,7 milliards d'années !

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Oui, les stromatolites, ces roches dont les plus anciennes datent de plusieurs milliards d'années, ont bien été formées par des micro-organismes. La preuve vient d'en être apportée par une équipe française, après une campagne de forage  en Australie.

Des stromatolites actuelles, dans le lac Thetis, en Australie. © Claire König

Mais qui ou quoi a donc fabriqué ces roches carbonatées en forme de choux-fleurs qu'on appelle des stromatolites (tapis de pierre, en grec) ? Ces roches originales ont longtemps intrigué les géologues. On en trouve en de nombreux endroits du globe, sous forme de roches anciennes, voire très anciennes : les stromatolites se formaient déjà il y a 3,5 milliards d'années. Aujourd'hui, les stromatolites récentes sont très rares et forment des récifs en eaux peu profondes et toujours chaudes.

L'origine biologique des stromatolites modernes ne fait pas de doute. Différents micro-organismes vivent à la surface de la pierre et provoquent la précipitation du bicarbonate (dissous dans l'eau) en carbonate de calcium (insoluble). Le mécanisme ressemble à celui découvert récemment pour les travertins. Parmi ces micro-organismes, on trouve des cyanobactéries, qui secrètent une substance gélatineuse recouvrant la roche. La pierre se forme ainsi petit à petit, les organismes vivants restant à sa surface. Au bout de quelques millions d'années, on obtient d'énormes massifs rocheux qui ont de quoi déconcerter un géologue...

Mais quid des vielles stromatolites ? La preuve formelle d'une minéralisation d'origine biologique n'avait été apportée que jusqu'à 350 millions d'années. Au-delà, mystère... Les plus anciennes stromatolites, dont l'âge se compte en milliards d'années, se sont formées dans des conditions très différentes. Y avait-il seulement des organismes vivants à cette époque ? L'observation morphologique ne permettait pas de trancher et un processus minéral avait même été modélisé. Nul besoin de bactéries pour expliquer les massifs anciens...

Une équipe de l'Institut de physique du globe de Paris (IPGP, CNRS/Université Paris 7) et de la Stanford University s'est attaquée au problème en étudiant de près des stromatolites récoltées lors du Pilbara Drilling Project, une campagne de forage menée par l'Institut national des sciences de l'Univers (INSU), l'IPGP et le Geological Survey of Western Australia. Les roches, extraites de la formation géologique Tumbiana, au nord-ouest de l'Australie, ont été datées à 2,724 milliards d'années.

Stromatolite fossile en dôme sur le site de forage de la formation de Tumbiana, photographiée par l'équipe. © Kevin Lepot

L'aragonite, précieux témoin

Leur travail a consisté à analyser des globules de matière organique à l'aide d'un ensemble de techniques associant microscopie électronique et spectroscopie. Ce cocktail a permis d'effectuer à la fois une analyse fine des composants chimiques et d'en situer la position dans la roche avec une remarquable précision d'environ dix nanomètres. L'équipe (Pascal Philippot, Kevin Lepot, Karim Benzerara et Gordon E. Brown Jr) a déniché des nanocristaux d'aragonite à l'intérieur de ces globules. Or, cette forme de carbonate de calcium est très instable. Aujourd'hui, elle est fabriquée par des bactéries mais dès qu'elle est exposée à l'eau après la mort du micro-organisme, l'aragonite se transforme en calcite.

Pour les auteurs, dont les résultats sont publiés dans le numéro de février de la revue Nature Geoscience, il n'y a plus de doute. La minéralisation de ces stromatolites de 2,7 milliards d'années a bien été réalisée par des micro-organismes, ce qui repousse d'autant la date prouvée des premières manifestations de la vie. On peut donc regarder d'un autre œil les plus anciens stromatolites, formées il y a 3,5 milliards d'années...