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Des microfossiles révèlent du plancton vieux de trois milliards d’années

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Les océans du Mésoarchéen étaient déjà riches en plancton. La découverte de microfossiles de forme complexe dans des roches australiennes vieilles de trois milliards d'années en témoigne. Ces organismes microscopiques étaient probablement des autotrophes, comme le phytoplancton actuel, et faisaient partie de l'un des plus vieux microbiotes de la planète.

Le Mésoarchéen s'étend de -3,2 à -2,8 milliards d'années. Des fossiles de stromatolithes datant de cette époque ont été trouvés en Australie. © Captain Kimo, Flickr, cc by nc nd 2.0

Dans sa partie occidentale, notamment sur le site de Farrel Quartzite, l'Australie abrite des roches sédimentaires vieilles de trois milliards d'années. Des chercheurs de l'université d'État de Pennsylvanie (États-Unis) y ont découvert des empreintes ayant une forme circulaire ou en fuseau. De prime abord, il s'agissait vraisemblablement de fossiles. Mais comment en être certain, puisque ces marques ne font que 20 µm à 60 µm de long ? Après tout, elles pourraient correspondre à de simples agrégats de matière organique.

Pour lever les doutes, 15 échantillons ont fait l'objet de 32 mesures de composition en isotopes stables du carbone. Pour ce faire, les chercheurs ont notamment eu recours à la spectrométrie de masse à ionisation secondaire. Elle consiste à bombarder la surface à analyser avec un faisceau d'électrons, ce qui pulvériser puis ionise la matière visée. Les ions secondaires générés sont alors envoyés dans un spectromètre de masse qui va définir leur composition. Dans le cas présent, toutes les attentions se sont portées sur les concentrations en carbone 12 et carbone 13 des échantillons.

Les résultats copubliés par Christopher House dans la revue Geology sont sans ambiguïté : les empreintes sont bien des microfossiles. Elles prouvent ainsi que la vie foisonnait dans les océans voilà trois milliards d’années. Au fait, a-t-on une idée précise de l'identité des structures en fuseau ?

Ce microfossile trouvé à Farrel Quartzite, en Australie, a trois milliards d'années. Cet organisme, trouvé dans des sédiments, devait vivre dans l'eau : il constituait ce que l'on appelle le plancton. De plus, il produisait de la matière organique à partir de minéraux, ce en fait un représentant du phytoplancton. © Christopher House

Des microfossiles d'organismes planctoniques

Le ratio de la concentration en carbone 13 sur celle en carbone 12 fournit de précieuses indications sur la position d'un organisme dans un réseau trophique. Les analyses ont révélé un indice δ13C de -37 ‰, que ce soit pour les sphères ou les fuseaux, ce qui confirme leur origine biologique, tout en excluant la possibilité qu'ils soient des pseudofossiles (c'est-à-dire des agrégats). En effet, les roches entourant les microfossiles affichent un δ13C de -33 ‰. Par ailleurs, d'après les données chimiques et morphologiques, les êtres en forme de fuseau étaient vraisemblablement planctoniques, et même autotrophes. Ils vivaient donc en plein océan (ce qui explique leur présence dans des roches sédimentaires), se déplaçaient au gré des courants et créaient de la matière organique à partir de minéraux, comme le phytoplancton actuel.

Des organismes présentant cette même forme en fuseau ont également été trouvés dans des roches de la formation géologique de Strelley Pool (Australie), ainsi que dans le « groupe Onverwacht » (zone transfrontalière entre l'Afrique du Sud et le Swaziland). Ces deux sites ont un important point commun : leurs roches ont 3,4 milliards d'années. Ainsi, grâce aux organismes en fuseau trouvés à Farrel Quartzite, il apparaît que les océans du Paléoarchéen et du Mésoarchéen ont abrité l'un des plus vieux microbiotes connus de la planète, et qu'il a subsisté en l'état plusieurs centaines de millions d'années.