Quand la vie est-elle apparue sur Terre ? La question est d'importance car, de sa réponse, peut dépendre l'estimation de la capacité de la vie à apparaître ailleurs dans l'universunivers. Si celle-ci est apparue très vite, on peut penser qu'elle est le résultat presque obligatoire d'un chimisme universel, tout comme nous avons appris que la formation des exoplanètes autour des étoilesétoiles était la règle dans la Voie lactéeVoie lactée.

Malheureusement, les archives de la Planète bleuePlanète bleue n'ont été que peu conservées en ce qui concerne son premier milliard d'années d'existence, elle qui est née il y a 4,56 milliards d'années. Surtout, elles sont très difficiles à déchiffrer, car les strates de roches ont été, en quelque sorte, déchirées, froissées, même brûlées par le métamorphisme et la tectonique des plaques. Si bien que, depuis quelques décennies, les avancées et les reculs se succèdent en ce qui concerne les déclarations de découvertes de traces (même de fossiles) de formes de vie qui seraient âgées de plus de 3 milliards d'années.

Le dernier record en date, toujours sujet à caution, concernait des microfossiles supposés qui ont été trouvés au Québec, dans des roches âgées d'au moins 3,77 milliards d'années. Ces roches sont présentes le long de la côte de la baie d'Hudson, au nord du Québec -- dans une région appelée « Ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq » (Nuvvuagittuq Supracrustal Belt, en anglais, ou NSB).

Des grains de graphites, trouvés dans des roches du Labrador, ont été observés au microscope. © Komiya et al., Nature

Des roches canadiennes du tout début de l'Archéen

Or, voici qu'une équipe japonaise vient de publier dans Nature un article dans lequel elle annonce qu'elle a aussi découvert des traces de vie potentielles dans des roches canadiennes datant du tout début de l'Archéen, c'est-à-dire, en l'occurrence, selon les chercheurs, des roches âgées de 3,95 milliards d'années. Mais, cette fois-ci, ces dernières proviennent du nord du Labrador, dans la région appelée Saglek Block, et il s'agit de roches sédimentairesroches sédimentaires déposées dans l'eau puis qui ont été métamorphisées. On peut les dater parce qu'elles sont associées à de célèbres orthogneiss anciens, les gneissgneiss d'Uivak.

Que contiennent ces roches métasédimentaires ? Aucun fossile mais des agrégats de graphitegraphite dont la composition isotopique semble très particulière. Les géochimistes constatent en effet un excès de l'isotopeisotope du carbonecarbone ¹²C par rapport au ¹³C. Or, de nos jours, cela serait interprété comme une trace d'activité métabolique de bactériesbactéries. Cela ne prouve pas la présence d'une activité liée à des bactéries primitives il y a 3,95 milliards d'années, mais cela permet de le croire.

Des isotopes du carbone triés par des formes vivantes

Si tel est bien le cas, le rapport de ces isotopes est précisément celui attendu en conséquence de l'existence passée d'une population d'organismes autotrophesautotrophes, c'est-à-dire qui peuvent produire leur propre nourriture, soit par la photosynthèse (pas forcément oxygénique), soit par l'utilisation de composés inorganiques tels que le soufresoufre dans leur environnement (on parle de chimiosynthèsechimiosynthèse), comme le font certains extrêmophilesextrêmophiles dans les sources chaudessources chaudes.

Comme dans le cas de découvertes similaires, les critiques sont tout de suite tombées. Il est possible que des processus abiogéniques, comme ceux qui ont transformé les sédimentssédiments, aient aussi fait changer le rapport des isotopes de carbone. Il se peut également que le graphite soit bien biogénique mais résultant d'une contaminationcontamination ultérieure, et donc qu'il soit le témoin de formes de vie nettement plus jeunes. Les chercheurs pensent pouvoir écarter ces arguments.

S'ils ont raison, alors il faut en conclure que la vie a démarré sur Terre il y a plus de 4 milliards d'années et vite, ce qui n'est pas forcément surprenant (on pense en effet qu'il y avait déjà de l'eau liquide à cette époque, mais certainement à des températures supérieures à celles des océans actuels, ce qui aurait accéléré l'évolution). Se pose alors le problème de savoir si celle-ci aurait pu survivre au grand bombardement tardifgrand bombardement tardif, qui a peut-être remis les compteurs de la vie et de l'évolution à zéro.

Des doutes sur des traces de vie datant de 3,8 milliards d'années

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 26/05/2011

De quand date l'apparition de la vie sur Terre ? Certains indices retrouvés dans des roches du Groenland laissaient penser qu'elle était déjà là il y a 3,8 milliards d'années au moins. En analysant des roches canadiennes, un groupe de chercheurs vient de jeter un pavé dans la mare. Les biosignatures éventuelles trouvées pourraient être postérieures à la formation de ces roches.

Plus on s'enfonce dans le temps, plus le livre des archives géologiques de Terre devient difficile à déchiffrer et il semble même probable que pas un seul fragment des premières pages racontant le début de la vie de notre planète ne nous sera jamais donné. La situation semble identique pour ce qui est de la biosphèrebiosphère elle-même. On sait que des stromatolitesstromatolites étaient bien d'origine biologique il y a 2,7 milliards d'années environ mais jusqu'à présent, les biosignatures les plus convaincantes de la présence de formes de vie sur Terre à des âges plus reculés provenaient de roches volcaniquesroches volcaniques et sédimentaires au Groenland, datées d'environ 3,8 milliards d'années.

Une photographie d'un affleurement de roches métamorphiques à Porpoise Cove, de la ceinture supracrustale du Nuvvuagittuq (Canada). Certaines de ces roches ont un rapport Sm/Nd indiquant un âge de plus de 4,0 Ga. Elles feraient donc partie, peut-être, des plus anciennes roches sur Terre. © Nasa Astrobiology Institute

Ainsi, les sédiments d'Isua datant de 3,8 milliards d'années et ceux d'Akilia, de 3,85 milliards d'années, non seulement gardent la mémoire de la présence d'eau liquide et de dioxyde de carbonedioxyde de carbone dans l'atmosphèreatmosphère sur Terre à ce moment-là, mais ils renferment aussi des kérogèneskérogènes, des moléculesmolécules organiques complexes. Or, l'analyse des abondances isotopiques de ces molécules organiques montre un excès de ¹²C par rapport au ¹³C qui serait aujourd'hui une trace de l'activité métabolique de bactéries. Cela ne prouve pas la présence d'une activité photosynthétique liée à des bactéries primitives il y a 3,8 milliards d'années, mais cela permet de le croire.

Les couches sédimentaires d'Isua (3.850 millions d'années) au Groenland. Ces roches sont les plus anciens sédiments connus du Système solaire. © Francis Albarede

Malheureusement, les travaux aujourd'hui publiés par une équipe de chercheurs dans Nature Geoscience laissent maintenant planer un doute sérieux. En effet, les techniques d'analyse ayant évolué, il est possible de jeter un regard nouveau sur les roches datant de l'Archéen retrouvé non seulement au Groenland mais aussi au Canada.

Du graphite anormalement peu métamorphisé

On savait déjà que les roches de la ceinture verte du Nuvvuagittuq étaient parmi les plus anciennes connues au monde. Qu'allaient-elles révéler au sujet d'éventuelles biosignatures avec des molécules carbonées ?

Les analyses ont montré que le graphite faiblement cristallisé contenu dans des échantillons de roches métamorphisées était plus jeune que ces roches elles-mêmes ! En effet, alors que la structure de ces roches montre un haut degré de métamorphisme, ce n'est pas le cas de la structure cristalline du graphite. Le carbone présent doit donc s'être déposé plus tard dans ces roches, remettant potentiellement en cause les datations estimées pour les autres molécules carbonées présentes dans d'autres roches de l'archéen.

Pour le moment, il n'est pas possible de donner la valeur exacte de la différence d'âge mais il s'agit probablement de plusieurs millions d'années au moins. Des études supplémentaires doivent donc être faites, en particulier sur les molécules organiques présentes dans les sédiments d'Isua.