Les volcans pourraient avoir joué un rôle important dans le développement de la vie terrestre, en apportant d’importantes quantités de nutriments et notamment de nitrates. Une nouvelle étude montre que ces composés azotés essentiels sont produits lors de grandes éruptions explosives par l’action des éclairs au sein du panache de cendres.


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    Parmi tous les nutrimentsnutriments nécessaires à la vie, l'azoteazote tient une place très importante. Cet élément est notamment essentiel à la synthèse d'enzymesenzymes, de vitaminesvitamines et de nombreux autres composants cellulaires. Présent en grande quantité dans l'atmosphère sous la forme N2 (l’air est composé à 80 % de diazote), l'azote n'est cependant pas assimilable tel quel par les organismes vivants. Pour pouvoir être utilisées dans les réactions biochimiques, les moléculesmolécules de N2 doivent en effet être « cassées » et recombinées sous des formes azotées diverses. Si aujourd'hui cette « fixation » de l'azote est réalisée par des processus biologiques, la situation était bien différente sur la Terre primitive, lorsque les premières formes de vie sont apparues. De fait, la formation de composés azotés a dû être réalisée par des processus non biologiques. Mais lesquels ?

    Les éclairs des panaches volcaniques producteurs de nitrates

    Grâce à des expérimentations en laboratoire, on suppose depuis quelques années que les éclairs produits dans les panaches de cendres lors de certaines éruptions volcaniques pourraient avoir joué ce rôle. Aucun témoignage géologique n'avait cependant jusqu'à présent permis de confirmer cette hypothèse.

    Lors de grandes éruptions explosives on peut observer dans le panache de cendres des éclairs volcaniques. Ici, lors de l’éruption du volcan Calbuco (Chili; 2015). © Francisco Negroni
    Lors de grandes éruptions explosives on peut observer dans le panache de cendres des éclairs volcaniques. Ici, lors de l’éruption du volcan Calbuco (Chili; 2015). © Francisco Negroni

    Une équipe de scientifiques du CNRS vient cependant de publier une étude dans la revue Pnas révélant que les grandes éruptions explosives sont bien capables de produire des nitrates via les décharges électriques qui s’effectuent dans le panache de cendres. D'importantes concentrations de ces composés azotés ont en effet été retrouvées dans des dépôts volcaniques récents au Pérou et en Turquie.

    D’importantes concentrations de nitrates qui ont pu soutenir le développement de la vie primitive

    L'analyse isotopique révèle en effet que les nitrates ont été produits dans l'environnement atmosphérique par oxydationoxydation d'oxydes d'azotesoxydes d'azotes, eux-mêmes formés par les éclairs à partir du N2 présent dans l'airair. Les nitrates formés se déposent ensuite au milieu des dépôts volcaniques.

    Ces dépôts volcaniques sont riches en nitrates produits par les éclairs lors de grandes éruptions. À gauche : Ignimbrite de la Joya (Pérou; 4,5 Ma), à droite : Ignimbrite del Aeropuerto (Pérou; 1,65 Ma). © Erwan Martin
    Ces dépôts volcaniques sont riches en nitrates produits par les éclairs lors de grandes éruptions. À gauche : Ignimbrite de la Joya (Pérou; 4,5 Ma), à droite : Ignimbrite del Aeropuerto (Pérou; 1,65 Ma). © Erwan Martin

    Des quantités conséquentes de nitrates seraient ainsi produites par les volcansvolcans et concentrées localement. Ces dépôts auraient pu représenter une source importante de composés azotés assimilables pour les premiers organismes terrestres.