Terre. Crédit image: NASA Cliquez pour agrandir
L'histoire de la vie sur Terre est étroitement liée à l'apparition d'oxygène dans l'atmosphère. Le consensus scientifique actuel soutient que des quantités importantes d'oxygène sont apparues pour la première fois dans l'atmosphère terrestre il y a environ 2,4 milliards d'années, avec une deuxième augmentation importante de l'oxygène atmosphérique se produisant beaucoup plus tard, peut-être environ 600 millions d'années.
Cependant, de nouvelles découvertes par des géologues de l'Université du Maryland suggèrent que le deuxième saut dans l'oxygène atmosphérique peut avoir commencé beaucoup plus tôt et s'est produit plus progressivement qu'on ne le pensait. Les résultats ont été rendus possibles grâce à un nouvel outil de suivi de la vie microbienne dans des environnements anciens développé au Maryland. Financé par la National Science Foundation et la NASA, l'ouvrage apparaît dans le numéro du 2 décembre de Science.
Le chercheur diplômé David Johnston, le chercheur Boswell Wing et ses collègues du département de géologie et du Centre interdisciplinaire des sciences du système terrestre de l'Université du Maryland ont dirigé une équipe internationale de chercheurs qui a utilisé des mesures de haute précision d'un isotope du soufre rare, le 33S, pour établir que l'antique marine les microbes connus sous le nom de procaryotes disproportionnés en soufre étaient largement actifs près de 500 millions d'années plus tôt que prévu.
Les composés soufrés intermédiaires utilisés par ces bactéries disproportionnées de soufre sont formés par l'exposition de minéraux sulfurés à l'oxygène gazeux. Ainsi, les preuves d'une activité généralisée par ce type de bactéries ont été interprétées par les scientifiques comme des preuves d'une augmentation de la teneur en oxygène atmosphérique.
«Ces mesures impliquent que la disproportionation des composés du soufre était une partie active du cycle du soufre il y a [1,3 million d'années] et que l'oxygénation progressive de la surface de la Terre aurait pu caractériser le [Protérozoïque moyen]», écrivent les auteurs.
Le Protérozoïque est la période de l'histoire de la Terre d'il y a environ 2,4 milliards d'années à 545 millions d'années.
«Les résultats démontrent également que la nouvelle méthode de recherche basée sur le 33S peut être utilisée pour suivre de manière unique la présence et le caractère de la vie microbienne dans les environnements anciens et donner un aperçu de l'évolution en action», a déclaré Johnston. «Cette approche fournit un nouvel outil important dans la recherche astrobiologique des débuts de la vie sur Terre et au-delà.»
L'air que nous respirons
Lorsque notre planète s'est formée il y a environ 4,5 milliards d'années, pratiquement tout l'oxygène sur Terre était chimiquement lié à d'autres éléments. Il se trouvait dans des composés solides comme le quartz et d'autres minéraux silicatés, dans des composés liquides comme l'eau et dans des composés gazeux comme le dioxyde de soufre et le dioxyde de carbone. L'oxygène libre - le gaz qui nous permet de respirer, et qui est essentiel à toute vie avancée - était pratiquement inexistant.
Les scientifiques ont longtemps pensé que l'apparition d'oxygène dans l'atmosphère était marquée par deux sauts distincts dans les niveaux d'oxygène. Ces dernières années, les chercheurs ont utilisé une méthode développée par le géologue de l'Université du Maryland James Farquhar et ses collègues du Maryland pour déterminer de manière concluante que des quantités importantes d'oxygène sont apparues pour la première fois dans l'atmosphère terrestre il y a environ 2,4 milliards d'années. Parfois appelée «grand événement d'oxydation», cette augmentation marque le début de la période protérozoïque.
Un consensus scientifique général a également soutenu que la deuxième augmentation majeure de l'oxygène atmosphérique s'est produite il y a environ 600 millions d'années, l'oxygène atteignant des niveaux presque modernes à l'époque. Des preuves d'animaux multicellulaires apparaissent pour la première fois dans la géologie à cette époque.
«Il y a eu beaucoup de discussions pour savoir si la deuxième augmentation majeure de l'oxygène atmosphérique a été rapide et progressive, ou lente et progressive», a déclaré Wing. "Nos résultats soutiennent l'idée que la deuxième hausse était progressive et a commencé il y a environ 1,3 milliard d'années, plutôt que 0,6 milliard d'années."
Outre Johnston, les co-auteurs de Wing du Maryland sur l'article du 2 décembre sont les collègues de géologie James Farquhar et Jay Kaufman. Leur groupe travaille à documenter les liens entre les isotopes du soufre et l'évolution de l'atmosphère terrestre à l'aide d'une combinaison de recherches sur le terrain, d'analyses en laboratoire d'échantillons de roche, de modèles géochimiques, d'expériences photochimiques avec des gaz soufrés et d'expériences microbiennes.
«Disproportionation microbienne active du soufre dans le Mésoprotérozoïque» par David T. Johnston, Boswell A. Wing, James Farquhar et Alan J. Kaufman, Université du Maryland; Harald Strauss, Université? M? Nster; Timothy W. Lyons, Université de Californie, Riverside; Linda C. Kah, Université du Tennessee; Donald E. Canfield, Southern Denmark University: Science, 2 décembre 2005.
Source d'origine: communiqué de presse de l'UM
