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Il y a deux milliards d'années, l'oxygène atmosphérique s'écroulait !

ActualitéClassé sous :géologie , paléontologie , oxygène

Non seulement il y a avait déjà de l'oxygène dans l'atmosphère de la Terre il y a 2,8 milliards d'années mais la teneur en O2 a fluctué de façon non négligeable avant l'explosion cambrienne. Ces résultats surprenants viennent d'une équipe de géochimistes ayant étudié des isotopes du chrome piégés dans des roches déposées dans les océans pendant l'archéen.

Un affleurement dans un gisement de fer rubané (banded iron formation). Crédit : Science

La réalité est toujours plus complexe que ne l'imaginent les faibles capacités du cerveau de l'Homo Sapiens. C'est une règle que l'histoire des sciences ne cesse de vérifier... On en a un nouvel exemple avec la publication dans Nature d'un article traitant des variations du taux de l'oxygène dans l'atmosphère de la planète pendant la période connue sous le nom d'archéen.

Jusqu'à maintenant, on pensait que ce taux d'oxygène n'avait commencé à croître que pendant une période s'étendant entre -2,45 et -2,2 milliards d'années environ. Ce n'est qu'à ce moment que des organismes photosynthétiques, comme ceux à l'origine des stromatolithes, seraient devenus suffisamment nombreux pour libérer de grandes quantités d'oxygène dans les océans. On en a des preuves avec les célèbres gisements de fer rubanés (en anglais, banded iron formation, abrégé en BIF) qui se sont déposés à cette période.

En effet, l'océan mondial contenait alors beaucoup de fer en solution et celui-ci a naturellement réagi avec l'oxygène massivement dégagé pour ensuite précipiter. A cette époque, les plages avaient donc la couleur de la rouille. Les spécialistes en géosciences ont désigné cet événement par le terme de Grande Oxydation, ou encore de crise de l'oxygène car pour beaucoup d'organismes vivants de l'époque, une telle quantité d'oxygène était toxique.

Comme le fer n'a rapidement plus été en mesure de capturer l'oxygène dégagé, celui-ci a commencé à dégazer dans l'atmosphère à partir de l'océan saturé. Le taux d'oxygène de l'atmosphère serait ensuite resté relativement constant jusqu'à un deuxième événement survenu il y a entre -800 et -542 millions d'années. L'atmosphère s'est alors brutalement enrichie en oxygène et, étrangement, c'est vers la fin de cette période que se produit la fameuse explosion cambrienne.

Avant la crise de l'oxygène, l'atmosphère recélait bien un peu d'O2 mais il provenait de réactions chimiques liées à la photodissociation des molécules d'eau atmosphérique sous l'action du rayonnement solaire. La quantité était infinitésimale et comme les stromatolithes n'étaient apparues que peu de temps avant la Grande Oxydation, il n'y avait pas de sources pour produire plus tôt de grandes quantités d'oxygène. C'est du moins ce que l'on croyait...

Des fluctuations étonnantes

Afin de suivre plus précisément l'évolution du taux d'oxygène dans l'atmosphère, une équipe internationale de géochimiste s'est concentrée sur les isotopes du chrome piégés dans les sédiments riches en fer. La quantité de ces isotopes dans l'eau de mer dépend du taux d'altération et d'érosion des roches continentales par les eaux de pluies, lequel à son tour est relié au taux d'oxygène dans l'atmosphère. L'étude des variations fines du taux d'isotopes piégés semble un bon indicateur des variations du taux de l'oxygène atmosphérique et, comme les chercheurs l'expliquent dans Nature, les résultats ont été de quoi étonner.

Première surprise, le taux d'O2 a commencé à augmenter plus tôt qu'on ne l'imaginait, il y -2,8 milliards d'années. Ensuite, après la crise de l'oxygène, le taux de ce gaz a chuté !

Selon Simon Poulton de l'université de Newcastle, l'un des auteurs de l'article de Nature, l'augmentation du taux de l'oxygène de l'atmosphère il y a -2,8 milliards d'années montre une situation très instable avec des fluctuations et de brefs épisodes d'apparition d'oxygène libre dans l'atmosphère avant cette chute. En revanche, les données soutiennent à nouveau fortement que l'explosion cambrienne est bien concomitante d'une brusque élévation du taux de l'oxygène dans l'atmosphère de la Terre.

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