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La vie existait peut-être déjà il y a 4,1 milliards d'années

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Les indices de l'existence d'une forme de vie sur Terre il y a plus de 2,5 milliards d'années sont sujets à caution. Un groupe de chercheurs a cependant battu d'environ 300 millions d'années le précédent record en trouvant des indications de la présence d'une vie primitive, il y a au moins 4,1 milliards d'années.

La région des Jack Hills, en Australie, est célèbre dans le monde de la géologie. Âgées d’au moins 3,6 milliards d’années, les roches sédimentaires qui s'y trouvent contiennent des zircons détritiques très anciens ; certains dateraient même d’il y a 4,4 milliards d’années. Les géochimistes font parler de tels zircons pour tenter de comprendre ce qui s'est passé sur Terre pendant l'Archéen et l'Hadéen. © Bruce Watson, PNAS

Il est difficile de reconstituer l'histoire géologique de la Terre il y a plus de 3,8 milliards d'années. Il est plus difficile encore de trouver des traces d'une possible apparition de la vie pendant cette période appelée l'Hadéen. Les archives sont rares et les informations qu'elles contiennent presque illisibles ; les déchiffrer peut donc facilement conduire à des contresens.

L'utilisation des outils de géochimie, voire de la cosmochimie, suggère tout de même que de l'eau liquide a existé relativement rapidement pendant l'Hadéen, contrairement à ce que les spécialistes ont longtemps pensé. La vie aurait donc pu apparaître il y a plus de 4 milliards d'années, fût-elle sous forme d'extrêmophiles. Malheureusement, à cette époque, le bombardement météoritique était encore important et il aurait à nouveau augmenté vers 3,8 à 4 milliards d'années environ à l'occasion du fameux Grand bombardement tardif (encore appelé Late Heavy Bombardment, LHB en anglais). Il n'est donc guère évident que des formes de vie aient pu exister pendant l'Hadéen, pas plus qu'elles aient pu survivre au LHB.

Les chercheurs ont un moment pensé qu'ils disposaient de roches sédimentaires découvertes au sud-ouest du Groenland, âgées de 3,8 milliards d'années pour le site d'Isua et de 3,85 milliards d'années pour le site d'Akilia, renfermant des kérogènes. Ces molécules organiques complexes contiennent des rapports isotopiques en carbone 12 et 13 qui ont intrigué les géochimistes. En effet, les molécules biologiques issues de la photosynthèse sont caractérisées par un enrichissement en 12C par rapport aux carbonates minéraux. Les valeurs mesurées suggéraient, sans le prouver, l'existence d'une activité biologique photosynthétique et donc la présence d'une vie primitive il y a environ 3,85 milliards d'années.

Mais, pour diverses raisons, ces conclusions ont été mises en doute. Il en a été de même aussi pour ce qui semble être des microfossiles qui ont été trouvés, associés à des stromatolithes fossilisés, en Australie (Pilbara oriental) et en Afrique du Sud (Barberton). Ils sont vieux de 3,45 milliards d'années.

Une présentation de ce que font les géochimistes et les cosmochimistes de l'Institut de physique du globe de Paris. © Chaîne IPGP, YouTube

Autant dire qu'il faut prendre avec des pincettes les récentes affirmations de Elizabeth Bell et Mark Harrison de l'University of California (Los Angeles). Avec leurs collègues, ils viennent de publier un article dans les Pnas dans lequel ils présentent ce qu'ils pensent être une preuve indirecte de l'existence de la vie il y a 4,1 milliards d'années.

Du graphite trouvé dans l'inclusion d'un zircon

Il y a 7 ans, Mark Harrison avait déjà étudié des échantillons de roches prélevés dans la région des Jack Hills en Australie. Âgées d'au moins 3,6 milliards d'années, les roches sédimentaires de cette région contiennent des zircons détritiques très anciens dont certains dateraient même d'il y a 4,4 milliards d'années. Avec ses collègues de l'époque, il avait déduit de l'étude de ces zircons que la tectonique des plaques existait déjà sur la Planète bleue il y a plus de 4 milliards d'années.

En continuant à analyser les zircons des Jack Hills, les chercheurs en ont découvert un datant de l'Hadéen et qui contient des inclusions de graphite. De nouveau, l'analyse isotopique des atomes de carbone a montré un enrichissement en 12C qui pourrait résulter d'une activité biologique. Si tel est bien le cas, la découverte est fascinante. En effet, le graphite s'est trouvé incorporé dans le zircon lorsqu'il s'est formé et la datation montre que cela s'est produit il y a 4,1 milliards d'années. L'analyse géochimique du zircon montre que ce cristal s'est développé dans un magma en cours de refroidissement provenant lui-même d'une roche qui devait être sédimentaire et riche en boue, précisément le genre de réservoir dans lequel des molécules organiques peuvent s'accumuler.

Les chercheurs restent prudents même s'ils sont confiants. Ce n'est pas la première fois que l'on trouve du graphite dans des roches très anciennes, notamment du début de l'Archéen, laissant penser qu'il provenait de formes vivantes. Mais les spécialistes ont pu montrer qu'il s'agissait de contaminations plus récentes dans bien des cas. Surtout, on sait qu'une réaction chimique bien connue, opérant par exemple dans les sources hydrothermales - la réaction de Fischer-Tropsch -, peut elle aussi produire une anomalie isotopique avec les atomes de carbone que l'on peut prendre, à tort, comme une trace d'activité biologique.

Clairement, il reste encore du travail à effectuer, notamment en découvrant de nouvelles inclusions de graphite dans des zircons de l'Hadéen, avant de pouvoir affirmer que la vie existait déjà à cette époque.