GEOLOGIE - Notre atmosphère était riche en dioxygène voici 3 milliards d’années

Selon une nouvelle étude, l’atmosphère terrestre était déjà riche en oxygène il y a 3 milliards d’années, soit 600 millions d’années avant l’événement dit de la Grande Oxygénation. Un nouveau chapitre de l’histoire de la vie vient de s’ouvrir, grâce aux observations faites sur des roches de l’époque trouvées en Afrique du Sud.


Actuellement, l'air que nous respirons se compose d'environ 21 % de dioxygène et de 78 % d'azote. À l'aube de l'histoire de la Terre, il y en avait en revanche très peu. L'oxygénation semble s'être produite rapidement, mais quand ?

L’histoire de la vie n’aurait pas été la même sans la présence de dioxygène (O2) dans les océans, mais aussi dans l’atmosphère. C’est pourquoi de nombreuses études cherchent à mieux comprendre comment, et surtout depuis quand, notre air s’est progressivement enrichi en cette molécule. En effet, des éléments indiscutables démontrent qu’il y en avait au minimum 100.000 fois moins en concentration dans l’atmosphère, durant les deux premiers milliards d’années d’existence de la Terre, sachant que notre planète est vieille 4,6 milliards d’années.

Pourtant, des études récentes ont montré que la photosynthèse, qui produit du dioxygène, avait déjà cours dans les océans du Précambrien il y a 3,8 milliards d’années. Elle était alors pratiquée par des cyanobactéries. Cependant, l’oxygène produit réagissait avec des composés ferreux présents dans l’eau (précipitation d’hématite et de magnétite), et n’a donc pu être libéré dans l’atmosphère. Selon une théorie communément admise, ce n’est que bien plus tard, voici 2,4 milliards d’années, que le fer marin est venu à manquer, et donc que de l’oxygène a été libéré en quantité et de manière prolongée hors de l’eau. Cet événement porte le nom de Grande Oxygénation.

Depuis peu, un article paru dans la revue Nature vient de partiellement remettre en cause cette séquence temporelle. Il semble désormais que l’oxygénation de l’atmosphère terrestre ait débuté plus tôt qu’on ne le croyait… de 600 millions d’années pour être précis.


Les cyanobactéries sont apparues voilà plus de 3,8 milliards d'années. Depuis, elles ont contribué au développement de la vie en produisant de l'oxygène grâce à la photosynthèse oxygénique. De nos jours, on en dénombre 295 espèces.

De nouvelles questions sur l’évolution des espèces.

Ce résultat fait suite aux travaux menés par Sean Crowe de l’université du Danemark du Sud, avec l’aide de toute une équipe internationale. Pour le déterminer, des roches ont été prélevées parfois jusqu’à 1.000 m de profondeur dans le bassin de Pangola en Afrique du Sud, un site qui s’est formé durant le Mésoarchéen. Les échantillons analysés provenaient précisément du paléosol de Nsuze, vieux de 2,98 à 2,96 milliards d’années, ainsi que de la formation ferreuse d’Ijzermyn, datant de 2,96 à 2,92 milliards d’années.

Les scientifiques ont alors recherché puis mesuré la présence d’isotopes du chrome, ainsi que d’autres éléments métalliques, qui pourraient trahir l’existence d’intempéries oxydantes, et donc la présence d’oxygène dans l’air. Leurs recherches ont été concluantes : l’atmosphère terrestre contenait déjà une part considérable d’oxygène voilà 3 milliards d’années. D’après les calculs réalisés, il y en avait cependant 3.333 fois moins que maintenant. Il s’agirait de la plus vieille estimation, puisqu’elle recule de 300 à 400 millions d’années des résultats moins connus fournis par d’autres équipes de recherche.

Cette nouvelle estimation de la grande oxygénation n’est pas sans conséquence sur l’histoire de la vie telle que nous la connaissons. Certaines questions peuvent d’ores et déjà être posées : les premiers êtres terrestres dépendant de l’oxygène ont-ils évolué plus lentement qu’initialement cru ? D’ailleurs, seraient-ils apparus bien plus tôt ? Il ne fait aucun doute que cette découverte va interpeller les spécialistes de l’évolution, et probablement ouvrir un nouveau débat passionnant.