Rouille verte (l) se formant dans le laboratoire d'Halevy dans des conditions similaires à celles de l'océan précambrien. (r) Les images au microscope électronique révèlent la mince, plaques hexagonales typiques de la rouille verte. Crédit : Institut des sciences Weizmann
Bien qu'ils puissent sembler solides comme un roc, les anciennes roches sédimentaires appelées formations de fer - la principale source économique mondiale de minerai de fer - étaient autrefois dissoutes dans l'eau de mer. Comment ce fer est-il passé d'un état dissous à des formations de fer rubanées ? Le Dr Itay Halevy et son groupe du Département des sciences de la Terre et des planètes de l'Institut Weizmann suggèrent qu'il y a des milliards d'années, la "rouille" qui s'est formée dans l'eau de mer et a coulé jusqu'au fond de l'océan était verte - un minéral à base de fer qui est rare sur Terre aujourd'hui mais qui aurait pu être autrefois relativement commun.
Nous savons qu'il y avait du fer dissous dans les premiers océans, et c'est une forte indication que les concentrations d'oxygène libre (O2) de la Terre étaient extrêmement faibles. Autrement, le fer aurait réagi avec l'oxygène pour former des oxydes de fer, qui sont les dépôts rouges rouillés familiers à quiconque a laissé un vélo sous la pluie. Aujourd'hui, dit Halévy, le fer est livré de la terre aux océans sous forme de petites particules d'oxyde insolubles dans les rivières. Mais ce mode de sédimentation ne s'est produit que sous forme d'oxygène libre accumulé dans l'atmosphère terrestre, il y a environ 2,5 milliards d'années. Avec presque pas d'oxygène, les océans étaient riches en fer, mais cela ne signifiait pas que le fer restait indéfiniment dissous dans l'eau de mer :il a finalement formé des composés insolubles avec d'autres éléments et s'est déposé au fond de la mer pour donner naissance à des formations de fer rubanées.
L'idée que l'un de ces composés insolubles pourrait être un minéral vert rouillé, dit Halévy, lui est venu à l'esprit au cours de sa recherche doctorale, quand il essayait de recréer les conditions sur Mars au début, y compris ses sédiments de fer rouge rouille. "J'ai des trucs verts que je n'ai pas reconnus au début, qui est rapidement devenu orange lorsque je l'ai exposé à l'air. Avec un peu plus d'expérimentation, J'ai découvert que c'était un minéral appelé rouille verte, ce qui est extrêmement rare sur Terre aujourd'hui, en raison de son affinité pour l'oxygène. » Aujourd'hui, la rouille verte se transforme rapidement en la rouille rouge familière, mais avec peu d'oxygène libre autour, Halévy raisonna, cela aurait pu être un moyen important pour le fer dissous de former des composés solides et de se déposer sur le fond marin.
Au lac Matano, Indonésie, (l) de faibles concentrations d'oxygène et de fortes concentrations de fer permettent la formation de rouille verte; cela peut avoir été la source d'origine des formations de fer rubanées (r) qui sont aujourd'hui une source majeure de minerai de fer Crédit :Weizmann Institute of Science
Le soutien à ces idées vient de Sulawesi, Indonésie, où la rouille verte se forme aujourd'hui dans les riches en fer, le lac Matano pauvre en oxygène, considéré comme similaire à l'eau de mer qui existait pendant de longues périodes de l'histoire primitive de la Terre. Pour tester ses idées en détail et explorer leur signification, Halevy a mis en place des expériences dans lesquelles lui et son équipe ont recréé, le plus près possible, les conditions de l'ancien, sans oxygène, Océan précambrien. Ils ont découvert que la rouille verte ne se forme pas seulement dans ces conditions, mais que lorsqu'on la laisse vieillir, il se transforme en minéraux trouvés dans les formations de fer précambriennes - une combinaison d'oxydes contenant du fer, carbonates et silicates.
La rouille verte aurait-elle pu être le principal vecteur de décantation du fer hors de l'eau de mer ? Halevy et son équipe ont développé des modèles pour représenter le cycle du fer dans les premiers océans de la Terre, y compris la possibilité de formation de rouille verte et de concurrence avec d'autres navettes minérales de fer vers le fond marin. Leurs découvertes suggèrent que la rouille verte était probablement un acteur majeur du cycle du fer. Le fer de la rouille verte s'est ensuite transformé en minéraux que nous pouvons maintenant observer dans les archives géologiques. "Bien sûr, cela aurait été l'un des nombreux moyens de dépôt de fer, tout comme un certain nombre de processus différents sont impliqués dans la sédimentation chimique dans les océans aujourd'hui, " dit Halévy. " Mais pour autant que nous puissions dire, la rouille verte aurait dû livrer une proportion substantielle de fer aux tout premiers sédiments océaniques."
