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Le niveau de dioxygène sur Terre a grimpé et chuté à plusieurs reprises bien avant la Grande Oxydation d’il y a 2,4 milliards d’années !

Crédits : NASA

Une nouvelle étude publiée ce 9 juillet révèle qu’avant l’apparition brutale et définitive du dioxygène sur notre planète – il y a environ 2,4 milliards d’années -, des hausses et baisses transitoires de sa concentration dans l’environnement se sont produites à plusieurs reprises. Ainsi, l’oxygénation de la Terre par les organismes photosynthétiques a été un processus complexe enchaînant tentatives et échecs pendant plus d’une centaine de millions d’années.

De grandes quantités de dioxygène (O2) sont brutalement apparues dans les océans et l’atmosphère de la Terre il y’a environ 2,4 milliards d’années. Cet événement majeur dans l’histoire de notre planète est appelé le grand événement d’oxydation (GEO) ou la catastrophe de l’oxygène, car pour la majeure partie des formes de vie primitives de cette époque, celui-ci était un poison mortel. Selon nos connaissances actuelles, cet événement a correspondu au moment où les organismes photosynthétiques sont devenus assez nombreux pour fabriquer de grandes quantités de dioxygène. L’oxydation du fer que contenait l’océan à cette époque n’étant plus suffisante pour consommer la grande quantité d’O2 produite, celui-ci a envahi les océans et l’atmosphère, et a considérablement bouleversé l’équilibre physico-chimique de notre planète.

En 2007, un groupe international de chercheurs avait mis en évidence l’occurrence d’une bouffée de dioxygène 50 à 100 millions d’années avant le grand événement d’oxydation. Cette découverte a été possible grâce à l’analyse de métaux présents à l’état de traces dans de très anciennes roches sédimentaires de l’ouest Australien, et dont l’accumulation dépend de la quantité d’O2 présente dans l’environnement. Désormais, c’est une nouvelle étude dirigée par des scientifiques de l’Université de Washington (États-Unis) qui révèle une seconde bouffée de la sorte, encore plus ancienne – environ 150 millions d’années avant le GEO – et durant moins de 50 millions d’années. Les techniques utilisées pour retracer la présence d’oxygène se basent cette fois sur des proxys tels que les isotopes de l’azote et le sélénium des roches sédimentaires.

Ainsi, il apparaît que les niveaux de dioxygène sur Terre ont grimpé et chuté plusieurs fois au cours d’une période de plusieurs centaines de millions d’années avant le grand événement d’oxydation. L’étude révèle ainsi que le processus d’oxygénation de la Terre était complexe, et est passé par une série de tentatives et d’échecs couvrant une longue période de temps. « La production et la destruction du dioxygène dans l’océan et l’atmosphère au fil du temps était une “guerre” sans vainqueur évident, jusqu’à l’événement de la grande oxydation », a déclaré Matthew C. Koehler, auteur principal de l’étude.

En plus de nous éclairer sur le passé de la planète et sur son fonctionnement, ces résultats ont également des implications substantielles pour la recherche de vie sur les exoplanètes. « L’une des biosignatures atmosphériques les plus fortes est le dioxygène, mais cette étude confirme qu’au cours de la transition vers une oxygénation permanente de la planète, l’environnement de surface peut être oxygéné sur des intervalles de temps de quelques millions d’années seulement puis retomber en anoxie », a rapporté Roger Buick, un des auteurs du papier.

« Donc, si vous ne parvenez pas à détecter de dioxygène dans l’atmosphère d’une planète, cela ne signifie pas que la planète est inhabitée ou même qu’elle n’abrite pas de formes de vie photosynthétiques. Cela pourrait simplement indiquer qu’elle n’a pas accumulé assez de sources d’O2 pour submerger les puits pendant un long intervalle temporel. En d’autres termes, l’absence de dioxygène peut facilement être un “faux négatif” pour la recherche de vie sur d’autres planètes ». L’étude a été publiée dans la revue PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) ce 9 juillet.

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