Des chercheurs ont découvert les plus anciennes traces d’activité microbienne à la surface de la Terre. Datant de 3,48 milliards d’années, ces stromatolites ne présentent plus aucune signature organique mais une architecture et une composition minéralogique spécifiques. Ce style de biosignature pourrait s’avérer particulièrement intéressant et servir de comparaison pour la recherche de traces de vie sur Mars.

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L’on ne sait pas encore exactement comment la vie est apparue sur Terre, ni quand précisément se sont formées les premières cellules biologiques. Si plusieurs études penchent sur un âge de 3,7 milliards d’années, quelques scientifiques remontent encore plus loin, en proposant que la vie serait apparue dès 4,1, voire 4,29 milliards d’années ! Les preuves restent cependant très ténues et extrêmement débattues. Et pour cause : les roches sédimentaires aussi vieilles sont très rares sur Terre, et encore faut-il réussir à identifier des restes de microfossiles primitifs au sein de roches ayant subi, durant plusieurs milliards d’années, les aléas de l’érosion, de l’altération et des transformations induites par la tectonique des plaques. Parmi ces microfossiles, les stromatolites représentent la forme de vie la plus ancienne que les scientifiques sont actuellement en mesure d’observer.

Les stromatolites, première trace de vie détectable dans les roches sédimentaires

Les stromatolites sont des structures calcaires organisées en fines couches qui ont été produites par des communautés de cyanobactéries. On trouve encore actuellement des stromatolites en développement actifs, comme dans la baie Shark en Australie, ce qui nous aide à mieux comprendre l’environnement dans lequel se développaient ces constructions biogéniques dans le passé de la Terre.

Stromatolites actifs actuellement dans la baie de Shark en Australie. © Paul Harrison, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0
Stromatolites actifs actuellement dans la baie de Shark en Australie. © Paul Harrison, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Il faut ainsi imaginer un film ou voile de bactérie gélatineux se développant dans des eaux très peu profondes et dans lequel les particules sédimentaires vont être piégées. On obtient alors la formation d’une couche biominérale de quelques millimètres d’épaisseur. L’action des bactéries va entraîner une cristallisation de cette couche, sur laquelle va se développer une nouvelle colonie bactérienne et ainsi de suite. Les stromatolites se présentent donc souvent sous la forme de boules, qui arborent une lamination fine vue en coupe.

Structure interne d'un stromatolite. © Didier Descouens, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0
Structure interne d'un stromatolite. © Didier Descouens, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

On retrouve ainsi des stromatolites tout au long de l’histoire de la Terre. Mais plus on remonte le temps, plus leur trace devient difficile à détecter et à interpréter. En effet, le métamorphisme et l’altération subie par les roches les plus anciennes peuvent produire des structures lamellaires très semblables mais qui n’ont pourtant aucune origine biologique.

Découverte de stromatolites de 3,48 milliards d’années !

Une équipe scientifique annonce cependant avoir découvert des stromatolites parmi les plus vieilles formations au monde : 3,48 milliards d’années ! Les échantillons de roches sédimentaires, issues de la formation Dresser, dans le craton de Pilbara en Australie, ont été minutieusement analysés grâce à de multiples méthodes, notamment la tomographie par synchrotron, afin d’établir leur origine biologique. Les résultats, publiés dans la revue Geology, montrent en effet la présence de plusieurs couches de différente nature (quartz, hématite, barite), de vides qui auraient été créés par le dégazage lors de la décomposition de la matière organique et de structures verticales interprétées comme les restes de l’agencement du tissu microbien.  

Structure microscopique du stromatolite de la formation Dresser. À droite, les couleurs illustrent la composition minéralogique, avec notamment le remplacement de la structure calcaire des stromatolites par de l'hématite (orange). On note également la forte porosité du niveau (blanc). Cet échantillon ne comporte plus aucune molécule organique mais son origine biologique peut être tout de même déduite par sa structuration, une observation qui pourrait s'avérer intéressante pour la recherche d'anciennes traces de vie sur Mars. © Hickman-Lewis et al. 2022, <em>Geology</em>
Structure microscopique du stromatolite de la formation Dresser. À droite, les couleurs illustrent la composition minéralogique, avec notamment le remplacement de la structure calcaire des stromatolites par de l'hématite (orange). On note également la forte porosité du niveau (blanc). Cet échantillon ne comporte plus aucune molécule organique mais son origine biologique peut être tout de même déduite par sa structuration, une observation qui pourrait s'avérer intéressante pour la recherche d'anciennes traces de vie sur Mars. © Hickman-Lewis et al. 2022, Geology

Dans ces échantillons, la structure des stromatolites calcaires a été majoritairement remplacée par des niveaux d’hématite, un oxyde de fer. Ce remplacement a été opéré par des processus d’altération relativement récents. Bien qu’aucune trace organique ne soit détectable dans ces échantillons, leur origine biologique peut être déduite par leur structuration, une observation particulièrement intéressante pour la recherche d'anciennes traces de vie sur Mars.

À la recherche de stromatolites martiens ?

En effet, les roches présentes à la surface de Mars ont subi le même type d’altération par oxydation et sont également composées principalement d’oxyde de fer sur les premiers centimètres formant la surface, donnant cette teinte rouge si caractéristique de la planète. Se pourrait-il alors que le sol de Mars renferme des traces de biosignatures comparables à celles des stromatolites de la formation Dresser ? Pour les scientifiques, si la recherche de molécules organiques est incontournable, il serait nécessaire de s’intéresser aussi à la simple expression morphologique que la vie aurait pu laisser au sein des roches sédimentaires de Mars. Dans ce sens, les stromatolites de Pilbara pourraient donner un point de comparaison essentiel à la recherche d’anciennes traces de vie martienne.

Le sol rouge de Mars est dû à la présence d'oxyde de fer en lien avec l'altération des roches. © Nasa, JPL-Caltech, ASU, MSSS
Le sol rouge de Mars est dû à la présence d'oxyde de fer en lien avec l'altération des roches. © Nasa, JPL-Caltech, ASU, MSSS