Signatures chimiques dans le schiste, la roche sédimentaire la plus commune de la Terre, indiquent une élévation rapide des terres au-dessus de l'océan il y a 2,4 milliards d'années, ce qui a peut-être déclenché des changements dramatiques dans le climat et la vie.

Dans une étude publiée dans le numéro du 24 mai de la revue La nature , les chercheurs rapportent que le schiste échantillonné dans le monde entier contient des preuves de qualité archivistique de traces presque imperceptibles d'eau de pluie qui ont causé l'altération des terres il y a 3,5 milliards d'années.

Changements notables dans les rapports d'oxygène 17 et 18 avec l'oxygène plus commun 16, a déclaré l'auteur principal Ilya Bindeman, géologue à l'Université de l'Oregon, a permis aux chercheurs de lire l'histoire chimique des roches.

Ce faisant, ils se sont établis lorsque la croûte nouvellement apprêtée a été exposée aux intempéries par des processus chimiques et physiques, et, plus généralement, lorsque le processus hydrologique moderne de distillation de l'humidité pendant le transport sur les grands continents a commencé.

La preuve provient d'analyses de trois isotopes de l'oxygène, en particulier l'oxygène rare mais stable 17, dans 278 échantillons de schiste prélevés sur des affleurements et des trous de forage de tous les continents et couvrant 3,7 milliards d'années d'histoire de la Terre. Les analyses ont été effectuées dans le laboratoire d'isotopes stables de Bindeman.

Sur la base de sa propre modélisation précédente et d'autres études, Bindeman a dit, la masse terrestre totale de la planète il y a 2,4 milliards d'années pourrait avoir atteint environ les deux tiers de ce qui est observé aujourd'hui. Cependant, l'émergence de la nouvelle terre s'est produite brusquement, parallèlement à des changements à grande échelle dans la dynamique du manteau.

Les changements isotopiques enregistrés dans les échantillons de schiste à cette époque coïncident également avec le moment hypothétique des collisions terrestres qui ont formé le premier supercontinent de la Terre, Kenorland, et les chaînes et plateaux de haute montagne.

"La croûte doit être épaisse pour tenir hors de l'eau, " Bindeman a dit. " L'épaisseur dépend de sa quantité et aussi de la régulation thermique et de la viscosité du manteau. Quand la Terre était chaude et le manteau mou, grand, les hautes montagnes ne pouvaient pas être supportées. Nos données indiquent que cela a changé de façon exponentielle il y a 2,4 milliards d'années. Le manteau plus frais était capable de supporter de grandes étendues de terre au-dessus du niveau de la mer."

Les températures en surface lorsque la nouvelle terre a émergé de la mer auraient probablement été plus chaudes qu'aujourd'hui de plusieurs dizaines de degrés, il a dit.

L'étude a révélé un changement progressif des isotopes triples de l'oxygène autour de cette période. Cette, les scientifiques ont dit, résout les arguments antérieurs en faveur d'une émergence progressive ou par étapes des terres il y a entre 1,1 et 3,5 milliards d'années. Il y a 2,4 milliards d'années, Bindeman a dit, la terre nouvellement émergée a commencé à consommer du dioxyde de carbone de l'atmosphère au milieu de l'altération chimique.

Le moment coïncide également avec la transition de l'éon archéen, quand de simples formes de vie procaryotes, archées et bactéries, prospéré dans l'eau, à l'éon protérozoïque, quand les eucaryotes, comme les algues, plantes et champignons, a émergé.

"Dans cette étude, nous avons regardé comment l'altération s'est déroulée sur 3,5 milliards d'années, " Bindeman a dit. " La terre s'élevant de l'eau change l'albédo de la planète. Initialement, La Terre aurait été bleu foncé avec quelques nuages ​​blancs vus de l'espace. Les premiers continents ont ajouté à la réflexion. Aujourd'hui, nous avons des continents sombres à cause de beaucoup de végétation."

Exposition du nouveau terrain aux intempéries, il a dit, peut avoir déclenché un puits de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone, perturbant l'équilibre radiatif de la Terre qui a généré une série d'épisodes glaciaires il y a entre 2,4 milliards et 2,2 milliards d'années. Cette, il a dit, peut avoir engendré le grand événement d'oxygénation dans lequel les changements atmosphériques ont apporté des quantités importantes d'oxygène libre dans l'air. Les roches se sont oxydées et sont devenues rouges. Les roches archéennes sont grises.

En l'absence de beaucoup de terres, il a dit, les photons du soleil ont interagi avec l'eau et l'ont chauffée. Une surface lumineuse, fournis par les terres émergentes, refléterait la lumière du soleil dans l'espace, créant un couple supplémentaire sur l'équilibre radiatif-serre et un changement de climat.

"Ce que nous supposons, c'est qu'une fois que les grands continents ont émergé, la lumière serait réfléchie dans l'espace et déclencherait une glaciation galopante, " dit Bindeman. " La Terre aurait vu sa première chute de neige. "

Les schistes sont formés par l'altération de la croûte.

"Ils vous en disent long sur l'exposition à l'air et à la lumière et aux précipitations, " Bindeman a déclaré. "Le processus de formation du schiste capture les produits organiques et aide finalement à générer du pétrole. Les schistes nous fournissent un enregistrement continu de l'altération."