Il y a environ 250 millions d'années, la vie sur Terre a presque pris fin, dans une extinction de masse entre les périodes du Permien et du Trias connue sous le nom de Grande Mort. Quelque 90 % des espèces des océans et 70 % des familles de vertébrés terrestres ont été tuées, et la grande expérience de la vie marine de l'ère paléozoïque a été interrompue.

Qu'est-ce que cela a à voir avec le nickel? Bien, dans le cadre de mon récent travail de géologue minier, qui consiste à étudier les gisements de minerai de nickel les plus précieux au monde en Sibérie, J'ai découvert des preuves d'un lien entre la genèse du minerai - comment le nickel est arrivé là - et le début de la Grande Mort. Ces résultats ont été récemment publiés dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

C'était un monde extrêmement étrange il y a 250 millions d'années, et trouver les coupables de la pire extinction de masse au monde, c'est comme assembler un puzzle.

Terre, Feu, l'eau

Cet épisode catastrophique a été déclenché par plusieurs événements différents, qui à son tour a tué les espèces du monde de différentes manières :baisse des niveaux d'oxygène dans l'océan, des températures en hausse massive, et un impact météorique possible.

L'un de ces événements déclencheurs a impliqué une secousse majeure dans le cycle du carbone, qui a eu des effets climatiques dramatiques. Certains scientifiques pensent que la température du niveau supérieur des océans et des rivières du monde est passée de 21℃ à 38℃ à la fin de l'ère Smithienne (il y a 250,7 millions d'années).

Ce changement dans le cycle du carbone a été attribué à un sursaut majeur d'activité des colonies marines profondes de Archaea methanosarcina , parents de bactéries. Ces colonies avaient acquis une nouvelle façon de tirer de l'énergie de leur environnement. De la même manière que le corps humain tire son énergie de la nourriture, produire du dioxyde de carbone dans le processus, ces organismes tirent leur énergie de la transformation du carbone organique en méthane.

Les colonies d'archées étaient normalement limitées par la quantité de nickel dans les océans, mais pour une raison quelconque, Il y a 250 millions d'années, le nickel semble avoir été abondant par rapport à aujourd'hui.

En même temps que le Grand Mourant, dans une région de la Terre que nous appelons maintenant la Sibérie, une quantité astronomique de lave générée dans les entrailles de la Terre a éclaté sur une zone de la taille de l'Europe. Cette province est l'hôte des gisements de minerai de Noril'sk, la source la plus précieuse de nickel extrait de la Terre.

Les scientifiques pensaient auparavant que le nickel libéré dans l'atmosphère pourrait expliquer la surabondance de nickel marin il y a 250 millions d'années. Mais comment le nickel a-t-il pu pénétrer dans l'air ? C'est là qu'intervient notre travail.

Volcans et champagne

Prenons un peu de recul :comment se forment les gisements de minerai de nickel à partir de roche en fusion (ou magma) ? Le magma riche en nickel doit venir jusqu'à de faibles profondeurs sous les volcans, où il s'enrichit en soufre, et forme des gouttelettes de sulfure liquide.

Le système de plomberie volcanique agit alors comme une fonderie. Les gouttelettes de sulfure liquide nettoient le nickel du magma. Des gisements de minerai se forment lorsque les gouttelettes de sulfure finissent par couler et s'accumuler au fond du magma sous les volcans. Le nickel n'atteint jamais la surface, ce qui rend difficile d'expliquer comment tant de nickel s'est retrouvé dans l'atmosphère.

Un article précédent de notre groupe a montré que lorsque des gouttelettes de sulfure liquide et des bulles de gaz se forment ensemble dans le même magma, elles ont une forte tendance à se coller les unes aux autres. Donc, s'il y a un gaz présent, des gouttelettes de sulfure peuvent monter jusqu'au sommet des chambres magmatiques, emportant les métaux avec eux.

Dans une grande éruption, comme celui qui a produit la lave sibérienne, la pression chute, et c'est comme ouvrir une bouteille de champagne. Un essaim de bulles se forme et flotte vers le haut. Les gouttelettes de sulfure liquide font du stop comme des paniers sous des montgolfières.

Nous pensons que cette « bulle » est la façon dont le nickel est passé du fond du magma de Noril'sk jusqu'à la surface et dans les gaz volcaniques et les aérosols.

Lors de nos récentes études sur les minerais de nickel de Noril'sk, nous avons trouvé le pistolet fumant :nous avons utilisé l'imagerie aux rayons X en 2D et en 3D pour montrer des gouttelettes de sulfure riches en nickel physiquement attachées à d'anciennes bulles de gaz, gelé dans le minerai.

Nous avons combiné cette observation avec des modèles thermodynamiques simples pour montrer que ce mécanisme de transport augmente considérablement la quantité de nickel contenu dans les aérosols volcaniques.

Les dangers du méthane

Les gisements de nickel de Noril'sk sont uniques. Ils sont le seul endroit connu où le nickel avait un chemin direct vers l'atmosphère. Des éruptions explosives ont contribué à libérer des quantités colossales de gaz dans l'air.

Au cours de ces épisodes gazeux massifs, nos bulles de champagne porteuses de sulfure ont transporté une grande quantité de nickel et l'ont déversé dans l'atmosphère pour nourrir les archées en fleurs, jouer un rôle important dans le Grand Mourant.

Les minerais de Noril'sk se sont formés lors d'un événement anormal, mais si l'hypothèse plus large est correcte, ils détiennent une leçon pour la vie sur Terre :libérer de grandes quantités de méthane dans l'atmosphère à un péril énorme.

Dans des circonstances normales, les éruptions volcaniques sont une source relativement mineure de méthane dans l'atmosphère, mais des bombes à retardement mortelles existent dans le méthane gelé dans le pergélisol, une grande partie, par coïncidence, se trouvent dans les friches de la toundra recouvrant les champs de lave sibériens. Ici, la fonte du pergélisol libère des bulles de méthane dans l'atmosphère, créer une boucle de rétroaction sur le changement climatique - avec un effet potentiellement dévastateur.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.