Une chronologie ancienne de l’oxygénation des océans révélée

Un échantillon de dolomite de la formation cambrienne Muav vu au microscope. Plusieurs générations de croissance minérale peuvent être observées. Crédit :Uri Ryb, Université hébraïque de Jérusalem

Le Dr Uri Ryb et le Dr Michal Ben-Israel de l'Institut des sciences de la Terre de l'Université hébraïque, ainsi que leurs collaborateurs, ont fait une découverte importante dans le domaine des sciences de la Terre. Leur étude, publiée dans Nature Communications , introduit une nouvelle approche pour reconstituer l'augmentation de l'oxygène dans les environnements marins anciens en utilisant des mesures d'U et de Pb dans les roches dolomite s'étendant sur les 1,2 derniers milliards d'années.

Les scientifiques estiment généralement les niveaux d'oxygène dans les océans anciens à partir de la composition des éléments « sensibles au rédox » préservés dans les roches sédimentaires anciennes. Cependant, ces compositions peuvent être facilement modifiées au cours de l'histoire géologique. L'équipe a surmonté ce défi en développant une nouvelle approche qui utilise la datation U-Pb dolomite pour détecter les signaux d'oxygénation résistants à une telle altération, nous donnant ainsi une perspective impartiale sur la dynamique de l'oxygénation marine.

Leurs enregistrements indiquent une augmentation spectaculaire de l’oxygénation des océans à la fin du Paléozoïque, des centaines de millions d’années après l’émergence des premiers animaux. Cela concorde avec d'autres preuves indiquant l'oxygénation de l'océan en même temps, conforte l'hypothèse selon laquelle les animaux ont évolué dans des océans qui étaient pour la plupart limités en oxygène et suggère que les changements dans l'oxygène des océans étaient motivés par l'évolution.

Étapes proposées dans l'évolution du système U – Pb dans les minéraux carbonatés précurseurs de dolomite et la dolomite, déposés à 400 Ma et altérés à 200 Ma, respectivement. Les modifications apportées au système U – Pb au fil du temps sont présentées à l'aide de diagrammes Concordia de Tera-Wasserburg. Dans chaque tracé, la ligne bleue est la courbe Concordia avec des points bleus représentant le temps en Géorgie. a Lors du dépôt de minéraux carbonatés, le ²⁰⁷ initial Pb/²⁰⁶ Le rapport Pb est hérité de l’eau de mer. b Dans les environnements diagénétiques d'enfouissement, longtemps après le dépôt et après une certaine désintégration isotopique au sein du système U – Pb, le Pb est redistribué et homogénéisé isotopiquement dans l'échantillon dans un système fermé, et les minéraux dolomite acquièrent la moyenne du système ²⁰⁷ . Pb/²⁰⁶ Rapport Pb. c Après une homogénéisation diagénétique du Pb à un stade avancé, la désintégration isotopique au sein de la dolomite se déroule jusqu'à présent dans un système fermé, ce qui donne une date U – Pb plus jeune que l'âge de dépôt et un ²⁰⁷ initial. Pb/²⁰⁶ Rapport Pb inférieur à la composition initiale de l’eau de mer attendue. Les losanges et la ligne gris représentent l'isochrone qui résulterait s'il n'y avait pas de modification. Crédit :*Communications Nature* (2024). DOI :10.1038/s41467-024-46660-7

Selon Uri Ryb, ces découvertes améliorent non seulement notre compréhension des écosystèmes terrestres anciens, mais ont également des implications pour la recherche de vie extraterrestre. "Révéler la dynamique entre l'évolution et les niveaux d'oxygène dans les premiers environnements terrestres peut mettre en contexte les observations sur la composition atmosphérique des exoplanètes, désormais disponibles grâce à la nouvelle génération de télescopes spatiaux. Plus précisément, suggérer que de faibles niveaux d'oxygène sont suffisants pour une vie complexe. formes pour prospérer."

Plus d'informations : Michal Ben-Israel et al, Oxygénation du Paléozoïque supérieur des environnements marins soutenue par la datation U-Pb de la dolomite, Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-46660-7

Informations sur le journal : Communications naturelles

Fourni par l'Université hébraïque de Jérusalem

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