La découverte fournit une nouvelle « biosignature » ​​caractéristique pour suivre les restes de vie ancienne préservés dans des roches qui sont considérablement modifiées au cours de milliards d'années et pourrait aider à identifier la vie ailleurs dans le système solaire.

La recherche, publié dans deux articles, l'un dans le Journal de la Société géologique et un autre dans Lettres des sciences de la Terre et des planètes — résout le problème de longue date de la façon dont les scientifiques peuvent suivre les enregistrements de la vie sur Terre dans des roches hautement métamorphisées plus de 3, 700 millions d'années, avec la matière organique se transformant souvent en graphite minéral à base de carbone.

Dans la première étude, Publié dans Lettres des sciences de la Terre et des planètes , l'équipe a analysé dix échantillons de roches de formations de fer rubané (BIF) du Canada, Inde, Chine, Finlande, États-Unis et Groenland couvrant plus de 2, 000 millions d'années d'histoire.

Ils soutiennent que le carbone conservé dans des cristaux de type graphite - "carbone graphitique" - situés à côté de minéraux tels que l'apatite, dont sont faits nos dents et nos os, et carbonaté, sont les biosignatures des plus anciennes formes de vie sur Terre.

"La vie sur Terre est entièrement à base de carbone et au fil du temps, il se décompose en différentes substances, comme le carbonate, apatite et huile. Ceux-ci sont piégés dans des couches de roche sédimentaire et finalement le pétrole devient du graphite lors du métamorphisme ultérieur de la croûte, " a expliqué le Dr Dominic Papineau (UCL Sciences de la Terre, Center for Planetary Sciences et le London Centre for Nanotechnology).

"Notre découverte est importante car il est vivement débattu de savoir si l'association du graphite avec l'apatite est indicative d'une origine biologique du carbone trouvé dans les roches anciennes. Nous avons maintenant de multiples preuves que ces associations minérales sont biologiques dans les formations de fer rubanées. Cela a d'énormes implications sur la façon dont nous déterminons l'origine du carbone dans des échantillons de roches extraterrestres renvoyés d'ailleurs dans le système solaire."

L'équipe a étudié la composition des roches BIF car elles sont presque toujours d'âge précambrien (4, 600 millions d'années à 541 millions d'années) et enregistrent des informations sur les environnements les plus anciens de la Terre.

Pour ça, ils ont analysé la composition des roches allant de 1, 800 millions d'années à plus de 3, 800 millions d'années en utilisant une gamme de méthodes impliquant des photons, électrons, et des ions pour caractériser la composition du graphite et d'autres minéraux d'origine biogénique potentielle.

"Précédemment, il a été supposé que trouver de l'apatite et du graphite ensemble dans des roches anciennes était un événement rare, mais cette étude montre qu'il est courant dans le BIF à travers une gamme de grades métamorphiques de roche, " a déclaré le membre de l'équipe, le Dr Matthew Dodd (UCL Earth Sciences et le London Centre for Nanotechnology).

On pense que les minéraux d'apatite et de graphite ont deux origines possibles :les produits minéralisés de la matière organique biologique décomposée, qui comprend la décomposition des molécules dans l'huile à haute température, ou la formation par des réactions non biologiques qui sont pertinentes à la chimie de la façon dont la vie est issue de la matière non vivante.

En démontrant la présence généralisée de carbone graphitique dans l'apatite et le carbonate dans le BIF ainsi que sa composition en isotopes de carbone, les chercheurs concluent que les minéraux sont plus cohérents avec une origine biologique provenant des restes des plus anciennes formes de vie de la Terre.

Pour étudier dans quelle mesure le métamorphisme à haute température provoque une perte de poids moléculaire, signatures élémentaires et isotopiques de la matière biologique dans les roches, ils ont analysé les mêmes minéraux d'un 1, Roche BIF vieille de 850 millions d'années dans le Michigan qui s'était métamorphosée sous une chaleur de 550 degrés Celsius.

Dans cette deuxième étude, publié aujourd'hui dans Journal de la Société géologique , l'équipe montre que plusieurs biosignatures se retrouvent dans le carbone graphitique et l'apatite associée, carbonate et argiles.

Ils ont utilisé une variété d'instruments de haute technologie pour détecter des traces de molécules clés, éléments, et les isotopes de carbone du graphite et combinés avec plusieurs techniques de microscopie pour étudier de minuscules objets piégés dans des roches qui sont invisibles à l'œil nu.

Ensemble, toutes leurs observations de la composition sont cohérentes avec une origine de biomasse décomposée, comme celui d'anciens fossiles d'animaux dans les musées, mais qui a été fortement altéré par les températures élevées.

"Nos nouvelles données fournissent des preuves supplémentaires que le graphite associé à l'apatite dans le BIF est très probablement d'origine biologique. De plus, en prenant une gamme d'observations à travers les archives géologiques, nous résolvons une controverse de longue date concernant l'origine du carbone graphitique isotopiquement léger avec de l'apatite dans le plus ancien BIF, " a déclaré le Dr Papineau.

"Nous avons montré que des biosignatures existent dans des formations de fer fortement métamorphisées du Groenland et du nord-est du Canada qui sont au nombre de 3, Vieux de 850 millions d'années et date du début de l'enregistrement des roches sédimentaires."