L'oxygène sous forme de molécule d'oxygène (O2), produites par les plantes et vitales pour les animaux, est heureusement abondante dans l'atmosphère terrestre et les océans. Des chercheurs qui étudient l'histoire de l'O2 sur Terre, cependant, sachez qu'il a été relativement rare pendant une grande partie des 4,6 milliards d'années d'existence de notre planète.

Alors, quand et où l'O2 a-t-il commencé à s'accumuler sur Terre ?

En étudiant les roches anciennes, les chercheurs ont déterminé qu'il y a quelque temps entre 2,5 et 2,3 milliards d'années, La Terre a subi ce que les scientifiques appellent le "Grand événement d'oxydation" ou "GOE" en abrégé. L'O2 s'est accumulé pour la première fois dans l'atmosphère terrestre à cette époque et est toujours présent depuis.

A travers de nombreuses études dans ce domaine de recherche, cependant, des preuves ont émergé qu'il y avait des quantités mineures d'O2 dans de petites zones des anciens océans peu profonds de la Terre avant le GOE. Et dans une étude publiée récemment dans la revue Géosciences de la nature , une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l'Arizona State University (ASU) a fourni des preuves convaincantes d'une oxygénation importante des océans avant le GOE, à plus grande échelle et à des profondeurs plus importantes qu'on ne le croyait auparavant.

Pour cette étude, l'équipe a ciblé un ensemble de roches sédimentaires marines vieilles de 2,5 milliards d'années d'Australie-Occidentale, connues sous le nom de schiste du mont McRae. "Ces roches étaient parfaites pour notre étude car il a été démontré qu'elles avaient été déposées auparavant lors d'un épisode d'oxygénation anormal avant le grand événement d'oxydation, ", déclare l'auteur principal Chadlin Ostrander de l'École d'exploration de la Terre et de l'espace de l'ASU.

Les schistes sont des roches sédimentaires qui étaient, à un moment donné dans le passé de la Terre, déposés sur le fond marin des anciens océans. Dans certains cas, ces schistes contiennent les empreintes chimiques des anciens océans dans lesquels ils ont été déposés.

Pour cette recherche, Ostrander a dissous des échantillons de schiste et séparé les éléments d'intérêt dans un laboratoire propre, puis mesuré les compositions isotopiques sur un spectromètre de masse. Ce processus a été réalisé avec l'aide des co-auteurs Sune Nielsen de la Woods Hole Oceanographic Institution (Massachusetts); Jeremy Owens à l'Université d'État de Floride; Brian Kendall à l'Université de Waterloo (Ontario, Canada); les scientifiques Gwyneth Gordon et Stephen Romaniello de l'École d'exploration de la Terre et de l'espace de l'ASU; et Ariel Anbar de l'École d'exploration de la Terre et de l'espace et de l'École des sciences moléculaires de l'ASU. La collecte de données a pris plus d'un an et a utilisé les installations de la Woods Hole Oceanographic Institution, Université d'État de Floride, et ASU.

A l'aide de spectromètres de masse, l'équipe a mesuré les compositions isotopiques du thallium et du molybdène des schistes du mont McRae. C'était la première fois que les deux systèmes isotopiques étaient mesurés dans le même ensemble d'échantillons de schiste. Comme supposé, un modèle prévisible d'isotopes de thallium et de molybdène a émergé, indiquant que des minéraux d'oxyde de manganèse étaient enfouis dans le fond marin sur de vastes régions de l'océan ancien. Pour que cet enterrement ait lieu, L'O2 devait être présent jusqu'au fond de la mer il y a 2,5 milliards d'années.

Ces découvertes améliorent la compréhension des scientifiques de l'histoire de l'oxygénation des océans de la Terre. L'accumulation d'O2 n'était probablement pas limitée à de petites portions de l'océan de surface avant le GOE. Plus probable, L'accumulation d'O2 s'est étendue sur de vastes régions de l'océan et s'est étendue loin dans les profondeurs de l'océan. Dans certains de ces domaines, L'accumulation d'O2 semble même s'être étendue jusqu'au fond marin.

"Notre découverte nous oblige à repenser l'oxygénation initiale de la Terre, " déclare Ostrander. " De nombreuses preuves suggèrent que l'O2 a commencé à s'accumuler dans l'atmosphère terrestre il y a environ 2,5 milliards d'années pendant le GOE. Cependant, il est maintenant évident que l'oxygénation initiale de la Terre est une histoire enracinée dans l'océan. L'O2 s'est probablement accumulé dans les océans de la Terre - à des niveaux significatifs, selon nos données, bien avant de le faire dans l'atmosphère."

"Maintenant que nous savons quand et où l'O2 a commencé à s'accumuler, la question suivante est de savoir pourquoi », déclare le professeur et co-auteur de l'ASU, Anbar. « Nous pensons que les bactéries qui produisent de l'O2 prospéraient dans les océans bien avant que l'O2 ne commence à s'accumuler dans l'atmosphère. Qu'est-ce qui a changé pour provoquer cette accumulation? C'est ce sur quoi nous travaillons ensuite."