Roches des îles Belcher dans la baie d'Hudson, Canada, à partir de laquelle le doctorant Malcolm Hodgskiss a collecté des échantillons de barytine datant de 2,02 à 1,87 milliard d'années. Crédit :Malcolm Hodgskiss
Des indices provenant de roches canadiennes formées il y a des milliards d'années révèlent une perte de vie auparavant inconnue encore plus grande que celle de l'extinction massive des dinosaures il y a 65 millions d'années, lorsque la Terre a perdu près des trois quarts de ses espèces végétales et animales.
Plutôt que de rôder des animaux, cette mort impliquait de minuscules micro-organismes qui ont façonné l'atmosphère terrestre et ont finalement ouvert la voie à la croissance de ces plus gros animaux.
"Cela montre que même lorsque la biologie sur Terre est entièrement composée de microbes, vous pouvez toujours avoir ce qui pourrait être considéré comme un énorme événement mortel qui autrement n'est pas enregistré dans les archives fossiles, " a déclaré Malcolm Hodgskiss, co-auteur principal d'une nouvelle étude publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences .
Indices invisibles
Parce que cette période a précédé la vie complexe, les chercheurs ne peuvent pas simplement déterrer des fossiles pour savoir ce qui vivait il y a 2 milliards d'années. Même les indices laissés dans la boue et les roches peuvent être difficiles à découvrir et à analyser.
Au lieu, le groupe s'est tourné vers la barytine, un minéral collecté dans les îles Belcher dans la baie d'Hudson, Canada, qui encapsule un enregistrement d'oxygène dans l'atmosphère. Ces échantillons ont révélé que la Terre a subi d'énormes changements dans sa biosphère - la partie de la planète occupée par des organismes vivants - se terminant par une énorme baisse de la vie il y a environ 2,05 milliards d'années, qui peut également être liée à la baisse des niveaux d'oxygène.
"Le fait que cette signature géochimique ait été conservée était très surprenant, " Hodgskiss a déclaré. "Ce qui était particulièrement inhabituel à propos de ces barytine, c'est qu'ils avaient clairement une histoire complexe."
L'examen de la productivité de la Terre à travers l'histoire ancienne donne un aperçu de la façon dont la vie est susceptible de se comporter tout au long de son existence, en plus d'éclairer les observations d'atmosphères sur des planètes en dehors de notre système solaire.
"La taille de la biosphère à travers le temps géologique a toujours été l'une de nos plus grandes questions dans l'étude de l'histoire de la Terre, " a déclaré Erik Sperling, un professeur adjoint de sciences géologiques à Stanford qui n'a pas participé à l'étude. "Ce nouveau proxy démontre à quel point la biosphère et les niveaux d'oxygène et de dioxyde de carbone dans l'atmosphère sont liés."
Angle biologique
Cette relation entre la prolifération de la vie et l'oxygène atmosphérique a donné aux chercheurs de nouvelles preuves de l'hypothèse d'un « dépassement d'oxygène ». Selon cette théorie, la photosynthèse d'anciens micro-organismes et l'altération des roches ont créé une énorme quantité d'oxygène dans l'atmosphère qui a ensuite diminué lorsque les organismes émetteurs d'oxygène ont épuisé leurs réserves de nutriments dans l'océan et sont devenus moins abondants. Cette situation contraste avec l'atmosphère stable que nous connaissons sur Terre aujourd'hui, où l'oxygène créé et consommé s'équilibre. Les mesures d'oxygène des chercheurs, les isotopes du soufre et du baryum dans la barytine soutiennent cette hypothèse de dépassement de l'oxygène.
La recherche aide les scientifiques à affiner leurs estimations de la taille du dépassement d'oxygène en révélant les conséquences biologiques importantes des niveaux d'oxygène supérieurs ou inférieurs à la capacité de la planète.
"Certaines de ces estimations d'oxygène nécessitent probablement trop de micro-organismes vivant dans l'océan dans le passé de la Terre, " a déclaré le co-auteur principal Peter Crockford, chercheur postdoctoral au Weizmann Institute of Science et à l'Université de Princeton. "Nous pouvons donc maintenant commencer à nous concentrer sur ce que la composition de l'atmosphère aurait pu être à travers cet angle biologique."
Les co-auteurs comprennent des chercheurs de l'Université de Nanjing, l'Institut océanographique de Boulder et Woods Hole de l'Université du Colorado.