Un échantillon d'oxygène ancien, extrait d'un gisement de lac par évaporation vieux de 1,4 milliard d'années en Ontario, fournit de nouvelles preuves de ce à quoi ressemblaient l'atmosphère et la biosphère de la Terre pendant l'intervalle qui a précédé l'émergence de la vie animale.

Les résultats, publié dans la revue La nature , représentent la mesure la plus ancienne des isotopes atmosphériques de l'oxygène de près d'un milliard d'années. Les résultats soutiennent des recherches antérieures suggérant que les niveaux d'oxygène dans l'air pendant cette période de l'histoire de la Terre étaient une infime fraction de ce qu'ils sont aujourd'hui en raison d'une biosphère beaucoup moins productive.

"Il a été suggéré depuis de nombreuses décennies maintenant que la composition de l'atmosphère a considérablement varié au cours du temps, " dit Peter Crockford, qui a dirigé l'étude en tant que doctorant. étudiant à l'Université McGill. "Nous fournissons des preuves sans ambiguïté que c'était en effet très différent il y a 1,4 milliard d'années."

L'étude fournit la jauge la plus ancienne à ce jour de ce que les scientifiques de la Terre appellent « la production primaire, " dans laquelle les micro-organismes à la base de la chaîne alimentaire - algues, cyanobactéries, et autres - produire de la matière organique à partir de dioxyde de carbone et verser de l'oxygène dans l'air.

Une biosphère plus petite

"Cette étude montre que la production primaire il y a 1,4 milliard d'années était bien inférieure à ce qu'elle est aujourd'hui, " déclare Boswell Wing, co-auteur principal, qui a aidé à superviser le travail de Crockford à McGill. "Cela signifie que la taille de la biosphère mondiale devait être plus petite, et n'a probablement tout simplement pas produit assez de nourriture - du carbone organique - pour soutenir une grande partie de la vie macroscopique complexe, " dit Wing, maintenant professeur agrégé de sciences géologiques à l'Université du Colorado à Boulder.

Pour arriver à ces conclusions, Crockford a fait équipe avec des collègues de l'Université de Yale, Université de Californie Riverside, et l'Université Lakehead à Thunder Bay, Ontario, qui avait recueilli des échantillons vierges de sels anciens, connu sous le nom de sulfates, trouvé dans une formation rocheuse sédimentaire au nord du lac Supérieur. Crockford a transporté les échantillons à la Louisiana State University, où il a travaillé en étroite collaboration avec les co-auteurs Huiming Bao, Justin Hayles, et Yongbo Peng, dont le laboratoire est l'un des rares au monde à utiliser une technique de spectrométrie de masse spécialisée capable de sonder ces matériaux pour les isotopes rares de l'oxygène dans les sulfates.

Le travail jette également un nouvel éclairage sur une partie de l'histoire de la Terre connue sous le nom de "milliard ennuyeux" car elle a donné peu de changements biologiques ou environnementaux apparents.

« Une productivité primaire modérée au cours de l'ère protérozoïque moyenne (il y a environ 2 milliards à 800 millions d'années) a longtemps été sous-entendu, mais aucune donnée concrète n'avait été générée pour appuyer fortement cette idée, " note Galen Halverson, co-auteur de l'étude et professeur agrégé de sciences de la Terre et des planètes à McGill. "Cela a laissé ouverte la possibilité qu'il y ait une autre explication pour laquelle l'océan protérozoïque moyen était si inintéressant, en termes de production et de dépôt de carbone organique. » Les données de Crockford « fournissent la preuve directe que ce cycle du carbone ennuyeux était dû à une faible productivité primaire. »

Indices d'exoplanètes

Les découvertes pourraient également aider à éclairer la recherche des astronomes sur la vie en dehors de notre propre système solaire.

"Pendant la majeure partie de l'histoire de la Terre, notre planète était peuplée de microbes, et se projetant dans le futur, ils seront probablement les gardiens de la planète longtemps après notre départ, " dit Crockford, maintenant chercheur postdoctoral à l'Université de Princeton et à l'Institut des sciences Weizmann d'Israël. "Comprendre les environnements qu'ils façonnent nous informe non seulement de notre propre passé et de la façon dont nous en sommes arrivés là, mais fournit également des indices sur ce que nous pourrions trouver si nous découvrions une exoplanète habitée."