On pense que la vie animale est apparue pour la première fois pendant la période édiacarienne, entre 635 et 541 millions d'années, mais ces organismes ne ressemblaient guère aux animaux que nous connaissons aujourd'hui. Cela a amené certains scientifiques à croire qu'ils n'étaient peut-être pas du tout des animaux, et au lieu de cela s'élevait à des expériences ratées dans l'évolution multicellulaire.

Les restes de ces étranges créatures, dont la plupart n'ont aucun signe d'un système circulatoire ou digestif, largement disparu des archives du rock au début de la période cambrienne, il y a 541 millions d'années. Reconstituer une image de l'environnement édiacarien est essentiel pour mieux comprendre ces macro-organismes énigmatiques. Une équipe de recherche révèle le paléo-environnement de cette période en étudiant la lointaine Formation de Khatyspyt, une série de roches sédimentaires au-dessus du cercle polaire arctique en Sibérie qui ont été déposées lorsque la zone était un environnement de plate-forme marine peu profonde.

Le géologue Huan Cui de l'Université du Wisconsin-Madison et ses collègues discutent de leurs découvertes dans un article récent, « Distribution redox-dépendante des premiers macro-organismes :preuves de la formation terminale Ediacaran Khatyspyt en Sibérie arctique, " publié dans la revue Paléogéographie, Paléoclimatologie, Paléoécologie .

Les animaux d'Édiacarien avaient un corps mou, sans coquilles ni squelettes, et leurs fossiles sont le plus souvent conservés sous forme de moules ou de moulages, comme des traces de pas dans le sable. Des fossiles d'Édiacariens ont été découverts dans des roches sédimentaires à grain fin telles que le grès, qui fait un mauvais travail de préservation des informations paléo-environnementales. Dans la Formation de Khatyspyt, cependant, certains des fossiles sont ensevelis dans du calcaire bien conservé, qui fait un bon travail d'enregistrement du monde antique de ces créatures.

Les changements paléo-environnementaux à travers la succession rocheuse peuvent être étudiés par chimiostratigraphie, qui examine les changements dans la composition chimique des roches au fil du temps au fur et à mesure de leur formation. Les scientifiques ont examiné les minéraux de ces roches, y compris la pyrite, ou "l'or des fous, " afin de mesurer la composition isotopique du soufre à travers 130 mètres verticaux de la Formation de Khatyspyt. La pyrite est étudiée car elle donne des indices sur les microbes qui l'ont produite, et à la disponibilité à la fois de la nourriture et du sulfate, qui sont nécessaires pour alimenter leurs activités métaboliques.

Les roches du bas du tas sont plus anciennes que celles du haut, ainsi, étudier comment la chimie du soufre a changé au cours de la succession rocheuse a informé Cui et ses collègues des variations environnementales au fil du temps. Ces chercheurs ont trouvé une anomalie dramatique dans les abondances d'isotopes de soufre (saveurs de soufre atomique qui diffèrent par le nombre de neutrons qui ajoutent du poids à l'élément) dans les différentes couches, avec la concentration la plus élevée de l'isotope lourd (ayant plus de neutrons) dans les parties supérieures de la formation et la plus faible au bas de la pile sédimentaire.

L'anomalie des isotopes du soufre s'aligne étonnamment bien avec les archives fossiles préservées des biotes d'Ediacara. Les 45 mètres inférieurs de roche sont pour la plupart dépourvus de fossiles, tandis que les régions supérieures, où la concentration en isotopes de soufre lourd est la plus élevée, en regorge. Les scientifiques pensent que les isotopes légers du soufre au bas de la succession rocheuse sont très probablement dus à la prolifération de microbes anaérobies qui vivaient dans l'eau anoxique (sans oxygène) du bassin. Ces microbes auraient modifié la chimie de l'eau en produisant du sulfure d'hydrogène toxique, ce qui le rendrait inhabitable pour la vie animale.

"Nous supposons que les valeurs fortement négatives (isotopes du soufre) au bas de la succession se rapportent à des conditions anoxiques lorsque les microbes pourraient vivre dans la colonne d'eau, " a expliqué le chercheur principal, Jay Kaufman. "Comme le processus forme du sulfure, nous soupçonnons qu'il s'est accumulé dans la colonne d'eau profonde, entraînant des conditions euxiniques (sulfures).

L'eau euxinique créée à la suite de ces microbes anaérobies a trop de sulfure et trop peu d'oxygène pour que la vie animale existe, ce qui explique qu'aucun fossile animal n'ait été trouvé dans la partie inférieure de la formation. "Ces conditions euxiniques pourraient avoir été renforcées par l'altération chimique, où les sulfates ont été introduits dans les océans, qui est ainsi devenu le carburant des microbes, " dit Cui.

A 45 mètres au-dessus de la base de la Formation de Khatyspyt, les conditions environnementales ont apparemment changé, et les fossiles d'Ediacara commencent à apparaître. C'est à ce moment que les isotopes du soufre deviennent progressivement lourds, qui peut avoir été le résultat de moins d'altération et donc moins de sulfate disponible pour les microbes à utiliser.

Le changement de conditions euxiniques à non-euxiniques à la fin de la période édiacarienne a permis aux animaux édiacariens de coloniser l'océan désormais plus oxydé et habitable, malgré un niveau global d'oxygène dans l'atmosphère et les océans qui était bien inférieur à celui d'aujourd'hui.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation du magazine Astrobiology de la NASA. Explorez la Terre et au-delà sur www.astrobio.net .