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Posté par Redbran le Dimanche 23/04/2017 à 00:00
Il y a 2,4 milliards d'années l'oxygénation de la Terre

© NASA
Le méthane à l'origine de l'augmentation soudaine de l'oxygène sur Terre il y a des milliards d'année.

Une nouvelle étude porte un nouvel éclairage sur l'atmosphère de la Terre il y a plusieurs milliards d'années, alors envahie par d'épais nuages de méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel...). Ces nuages de méthane ont contraint l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) à quitter l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), permettant ainsi à un air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de...) riche en oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) de se développer.

Soutenues en partie par le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) OXYGEN de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où...) de St Andrews, au Royaume-Uni, qui bénéficie d'un financement de l'UE, les recherches suggèrent qu'il y a plusieurs milliards d'années, l'atmosphère terrestre a été envahie d'une brume à forte teneur en méthane pendant environ un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui...) d'années. Cette brume a chassé une grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) d'hydrogène de l'atmosphère, laissant ainsi la place à d'importants volumes d'oxygène qui ont ainsi rempli l'air et créé une atmosphère très proche de celle que nous connaissons. Avant cette transformation due au méthane, l'atmosphère terrestre renfermait des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un...) toxiques qui entraînaient des variations de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) extrêmes en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...), la rendant inhospitalière.

La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) publiée dans la revue 'Proceedings of the National Academy of Sciences' a pu compter sur une collaboration avec l'Université du Maryland, le Jet Propulsion Laboratory (Le Jet Propulsion Laboratory (JPL), basé à Pasadena aux États-Unis, est une joint-venture entre la NASA et le Caltech qui est chargé de la construction et de la supervision des vols non-habités de la NASA.) de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme...), l'Université de Leeds et le Blue Marble Space Institute of Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de connaissances, d'études...). Dans son étude, l'équipe de recherche émet l'idée qu'un nouveau facteur a pu contribuer à la Grande Oxydation survenue il y a quelque 2,4 milliards d'années, durant laquelle les concentrations en oxygène dans l'atmosphère terrestre ont été multipliées par plus de 10 000.

"La transformation de l'air terrestre d'un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi appelée mélange. Les...) toxique en une atmosphère riche en oxygène plus favorable s'est produite en un instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.) géologique", a expliqué James Farquhar, professeur de géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos, « parole », « raison »), est la science qui...) à l'Université du Maryland et co-auteur de l'étude. "Grâce à cette étude, nous disposons enfin de la première vision complète de la façon dont la brume de méthane a pu produire cet effet."

Plus précisément, les chercheurs ont utilisé des relevés chimiques détaillés et des modèles atmosphériques sophistiqués pour reconstituer la composition chimique de l'atmosphère au cours de la période qui a immédiatement précédé la Grande Oxydation. Les résultats obtenus suggèrent que d'anciennes bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi...) (alors la seule forme de vie (La vie est le nom donné :) sur Terre) ont produit des quantités massives de méthane dont la réaction a eu pour effet de remplir l'air d'une épaisse brume. Cette étude est la première à mettre en évidence la rapidité avec laquelle ces événements se sont déclenchés ainsi que leur durée. À titre de comparaison, cette atmosphère reflète les conditions atmosphériques actuelles de Titan (Cliquez sur l'image pour une description), la plus grande lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de 384 400 km...) de Saturne.

L'étude est devenue d'autant plus passionnante que l'on a découvert des schémas d'isotopes de soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.) anormaux dans les relevés géochimiques de l'époque étudiée. Les isotopes de soufre sont souvent utilisés pour reconstituer des conditions atmosphériques de périodes éloignées, mais les précédentes études de la période considérée n'ont rien révélé d'inhabituel.

"En raison des fortes concentrations de méthane, une plus grande quantité d'hydrogène, c'est-à-dire du principal gaz empêchant l'accumulation d'oxygène, a pu s'échapper dans l'espace extra-atmosphérique, et ouvrir la voie à une oxygénation globale", a déclaré Aubrey Zerkle, biogéochimiste à l'Université de St Andrews et co-auteur de l'étude. "Notre nouvel ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) représente le relevé de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs...) atmosphérique de l'Archéen le plus précis jamais produit et dresse un portrait spectaculaire des conditions de la surface de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...) avant son oxygénation."

Au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En...), la brume de méthane est restée dans l'atmosphère pendant environ un million d'années et il a fallu qu'une quantité suffisante d'hydrogène quitte l'atmosphère pour que les conditions chimiques propices s'installent et déclenchent l'augmentation soudaine d'oxygène nécessaire à l'évolution de la vie multicellulaire.

"Retracer l'évolution de la composition chimique de l'atmosphère est depuis longtemps l'objectif de la recherche géochimique", a déclaré Gareth Izon, auteur principal de l'étude en qualité de chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur...) post-doctorat à St Andrews. "Les nouvelles données obtenues montrent que la composition chimique de l'atmosphère était dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) et, au moins avant la Grande Oxydation, hypersensible à la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) biologique."

Le projet OXYGEN (Quantifying the evolution of Earth's atmosphere with novel isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome est...) systems and modelling, qui a bénéficié d'un financement européen de près d'1,8 million d'euros se poursuivra à St Andrew jusqu'en mai 2021.

Pour plus d'informations voir:
- page du projet CORDIS
- http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=16181

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Source: CORDIS-Europa