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Quand l'oxygène prend l'ascenseur pour créer la vie

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Si l'écorce terrestre n'avait pas cette capacité de stocker l'oxygène, il n'y aurait probablement aucune vie à la surface de la Terre et cette constatation est probablement transposable à la plupart des autres planètes. C'est du moins la conclusion d'une équipe de scientifiques menée par le Professeur Dr. Christian Ballhaus, du Mineralogical Institute à l'université de Bonn.

Coupe de la Terre. Crédit USGS.

Dans son apparente immobilité, l'écorce terrestre est sujette à un brassage permanent. La majorité des minéraux prennent naissance à plusieurs centaines de kilomètres de profondeur, sous des pressions et des températures très élevées. Au niveau des zones de subductions, là où le plancher océanique plonge sous un continent, ces matériaux descendent lentement dans les profondeurs du sous-sol, captant sous la forme d'oxydes (de fer notamment) l'oxygène accumulé depuis la formation de notre planète, puis l'entraînent vers le manteau.

Là, température et pression augmentent encore et l'oxyde de fer devient plus réactif. Par la même occasion, il change de système de transport et s'allie à la majorite, un minéral (Mg3 (Fe2+, Si,Al)2 [SiO4]3) qui ne peut se former qu'à grande profondeur. Et, comme l'évoque le Dr. Ballhaus, "plus la pression augmente, mieux l'oxygène peut être emmagasiné dans les minéraux".

Ces derniers sont alors pris dans un mouvement inverse de convection et s'élèvent, s'éloignant du manteau à la façon d'un ballon à air chaud quittant le sol. Mais en se rapprochant de la surface, la pression ambiante devient trop faible pour continuer à réagir avec l'oxygène et celui-ci commence à se libérer. "Près de la surface, il est alors rendu disponible pour toutes les réactions d'oxydation qui sont essentielles pour la vie", ajoute Ballhaus.

Le professeur, qui est arrivé à cette conclusion après avoir conduit une série d'expériences en laboratoire sur divers minéraux, estime que cette émission constante d'oxygène depuis les profondeurs a joué un rôle essentiel dans la formation des eaux de surface par combinaison avec l'hydrogène de l'intérieur de la Terre. Selon lui, sans ce phénomène, notre planète serait aussi sèche et inhospitalière que Mars.

De l'intérêt d'être une grosse planète

Selon Ballhaus, l'apparition de la vie, du moins sous la forme que nous lui connaissons, repose sur trois conditions essentielles : de l'eau, une atmosphère et un champ magnétique protecteur. "Or", annonce Arno Rohrbach, un étudiant doctorant du Mineralogical Institute, "les planètes en dessous d'une certaine taille n'ont pratiquement aucune chance de former une atmosphère stable, car la faible pression dans leur manteau est insuffisante pour permettre à la roche d'emmagasiner assez d'oxygène et de le libérer ensuite en surface".

Il cite notamment la planète Mars, qui avec un diamètre de seulement 6.800 kilomètres (contre 12.700 pour la Terre), s'est refroidie rapidement de sorte qu'il n'existe plus aucun mouvement de convection dans son manteau. "La croûte de cette planète a ainsi perdu sa capacité à véhiculer l'oxygène et ainsi mettre à jour une atmosphère riche en oxygène", annonce le Dr. Christian Ballhaus.

Il évoque aussi le champ magnétique, qui ne pourrait perdurer sans une température interne suffisamment élevée pour maintenir un noyau métallique liquide. "Celui-ci se comporte comme un bouclier face aux vents solaires qui, au fil du temps, auraient balayé et dispersé l'atmosphère", conclut-il.

L'étude complète est en cours de publication dans l'hebdomadaire Nature.

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