Les scientifiques se demandent depuis longtemps comment l'atmosphère terrestre se remplissait d'oxygène. Le géologue de l'UBC Matthijs Smit et son partenaire de recherche Klaus Mezger ont peut-être trouvé la réponse dans des roches continentales vieilles de plusieurs milliards d'années.

"L'oxygénation attendait de se produire, " a déclaré Smit. " Tout ce qu'il aurait fallu, c'était que les continents mûrissent. "

L'atmosphère primitive de la Terre et les océans étaient dépourvus d'oxygène libre, même si de minuscules cyanobactéries produisaient le gaz en tant que sous-produit de la photosynthèse. L'oxygène libre est l'oxygène qui ne se combine pas avec d'autres éléments tels que le carbone ou l'azote, et les organismes aérobies en ont besoin pour vivre. Un changement s'est produit il y a environ trois milliards d'années, lorsque de petites régions contenant de l'oxygène libre ont commencé à apparaître dans les océans. Puis, il y a environ 2,4 milliards d'années, l'oxygène dans l'atmosphère a soudainement augmenté d'environ 10, 000 fois en seulement 200 millions d'années. Cette période, connu sous le nom de grand événement d'oxydation, modifié complètement les réactions chimiques à la surface de la Terre.

Smit, professeur au département de la Terre de l'UBC, sciences océaniques et atmosphériques, et collègue, professeur Klaus Mezger de l'Université de Berne, savaient que la composition des continents a également changé au cours de cette période. Ils se sont mis à trouver un lien, en examinant de près les enregistrements détaillant la géochimie des types de schistes et de roches ignées du monde entier - plus de 48, 000 roches datant de milliards d'années.

"Il s'est avéré qu'un changement stupéfiant s'est produit dans la composition des continents en même temps que l'oxygène libre commençait à s'accumuler dans les océans, " dit Smit.

Avant l'oxygénation, les continents étaient composés de roches riches en magnésium et pauvres en silice - semblables à ce que l'on peut trouver aujourd'hui dans des endroits comme l'Islande et les îles Féroé. Mais plus important, ces roches contenaient un minéral appelé olivine. Lorsque l'olivine entre en contact avec de l'eau, il initie des réactions chimiques qui consomment de l'oxygène et l'enferment. C'est probablement ce qui est arrivé à l'oxygène produit par les cyanobactéries au début de l'histoire de la Terre.

Cependant, à mesure que la croûte continentale a évolué vers une composition plus proche de celle d'aujourd'hui, l'olivine a pratiquement disparu. Sans ce minéral pour réagir avec l'eau et consommer de l'oxygène, le gaz a finalement été autorisé à s'accumuler. Les océans sont finalement devenus saturés, et l'oxygène a traversé l'atmosphère.

"Cela semble vraiment avoir été le point de départ de la diversification de la vie telle que nous la connaissons, " dit Smit. " Après ce changement, la Terre est devenue beaucoup plus habitable et adaptée à l'évolution de la vie complexe, mais cela nécessitait un mécanisme de déclenchement, et c'est ce que nous avons peut-être trouvé."

Quant à ce qui a fait changer la composition des continents, c'est l'objet d'une étude en cours. Smit note que la tectonique des plaques moderne a commencé à peu près au même moment, et de nombreux scientifiques pensent qu'il existe un lien.

L'étude est publiée dans Géosciences de la nature .