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Les travertins de Yellowstone : une question de microbes

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On croyait la formation des travertins calcaires de Yellowstone uniquement dus à une précipitation du carbonate de calcium. Surprise ! Des microbes y jouent un rôle essentiel. Cette découverte modifie la façon dont on doit dater certaines roches sédimentaires et chercher des traces de vie sur d'autres planètes.

Crédit : National Park Service

Le travertin est une roche sédimentaire calcaire blanche essentiellement composée (quand elle est pure) d'aragonite et de calcite. Elle se dépose souvent dans les sources chaudes et par couches successives. Elle forme alors de magnifiques structures géologiques comme celles que l'on peut voir à Yellowstone, aux Etats-Unis, ou, en Turquie, à Pamukkale (signifiant château de coton). Pendant l'antiquité, le travertin a été beaucoup utilisé pour la construction de bâtiments,  comme le Colisée. D'ailleurs le mot travertin provient par évolution du latin lapis tiburtinus qui signifie « pierre de Tivoli » car  cette roche est depuis longtemps extraite de carrières proches de Tivoli (Tibur en latin).

La source de Mammoth à Yellowstone et ses terrasses de travertin. Cliquez pour agrandir. Crédit : David Monniaux

Bruce Fouke a consacré près de dix ans à l'étude des processus géochimiques à l'origine de la formation des travertins, notamment ceux de la fameuse source d'eau chaude de Mammoth dans le parc de Yellowstone. Il faut savoir que selon les théories qui étaient admises jusque-là, la formation des travertins partage nombre de points communs avec celle des récifs coralliens et même celle des coquilles de palourdes. Or, alors que le taux de croissance des récifs coralliens est de 1 mm par an, on peut atteindre un taux de 5 mm par jour à Yellowstone ! Il s'agit donc d'un formidable laboratoire pour comprendre les détails fins des processus de précipitation et minéralisation.

Une abondance de microbes thermophiles

Selon les théories communément admises, la formation des travertins résultait d'une réaction chimique classique dans laquelle du dioxyde de carbone dissous dans l'eau provoquait la précipitation des ions calcium sous forme de carbonate de calcium. Toutefois, on savait que les eaux chaudes des Terrasses de Minerve étaient très riches en organismes thermophiles, des microbes capables de vivre dans des conditions de température et d'acidité létales pour tout autre organisme qu'eux.

Se pouvait-il qu'il existe un lien entre la croissance ultra-rapide des travertins et la présence de ces micro-organismes ? La question est d'autant plus intéressante que l'on pense que certaines zones géologiques sur Mars ont été, ou sont encore, très similaires à celles de Yellowstone. On pourrait donc en apprendre beaucoup sur d'éventuelles traces d'activité biologique sur Mars si un lien était trouvé entre présence de travertins et activité microbienne.

Pour en avoir le cœur net Fouke a étudié des échantillons de travertins avec la technique de la microscopie à fluorescence. Il a alors effectivement découvert des microbes encroûtés dans le travertin à l'échelle nanométrique. Plus tard, il a filtré l'eau s'écoulant dans une des sources d'eau chaude et observé comment était modifiée la vitesse de formation des dépôts de travertins. Elle a chuté d'un facteur 2,5 !

Une clé pour la recherche de la vie sur d'autres planètes ?

La question du rôle possible des micro-organismes dans la précipitation des calcaires et un vieux sujet qui fait toujours débat, car il est en général difficile de séparer l'influence de ce qui est d'origine biologique de ce qui ne l'est pas. Il semble toutefois qu'ici la situation soit maintenant claire. D'après Fouke et ses collègues, il devient possible de reconstruire le pH, la température et les flux dans d'anciennes sources chaudes et, lorsque l'on sait déterminer à quelle vitesse s'est déposé le carbonate de calcium, on doit pouvoir en déduire si des micro-organismes étaient présents ou non. Il s'agit donc d'une fenêtre importante qui vient d'être ouverte sur la possibilité de démontrer si oui ou non certains dépôts carbonatés sur Terre, ou sur une autre planète, étaient associés à la présence d'organismes vivants.

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