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Posté par Isabelle le Mercredi 24/08/2016 à 12:00
Découverte sur les mécanismes d'oxigénation de la Terre
De nouvelles avancées sur le rôle de la sulfato-réduction durant la seconde période d'oxygénation de l'atmosphère

Des chercheurs du laboratoire Domaines océaniques (LDO/IUEM, CNRS / UBO / UBS / SHOM), de l'Institut de physique du globe de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin...) (IPGP / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) Paris Diderot / Université La Réunion) et des universités de Sao Paulo et de Belém au Brésil ont mis en évidence l'importance du métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme...) de sulfato-réduction durant l'oxygénation de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), il y a environ 630 millions d'années (Ma).

Alors que durant les deux premiers milliards d'années (Ga) de l'histoire de notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...), l'atmosphère ne contenait pas de dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2, qui est à l'état de gaz aux conditions normales de...) (O2), elle en recèle actuellement environ 21 %. Cette oxygénation de l'atmosphère, mais aussi des océans, s'est déroulée sur deux périodes:
- la première nommée le "Great oxidation event" (GOE) se situe entre 2,4 et 2,2 Ga ; elle est contemporaine d'une expansion explosive de la vie (La vie est le nom donné :) photosynthétique et il est établi qu'elle a permis l'accumulation d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) libre dans l'atmosphère, mais en très faible 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...) (<1 %) ;
- la deuxième nommée le "Neoproterozoïc oxygenation event" (NOE) est comprise entre 1 Ga et 540 Ma ; elle est contemporaine de l'apparition et de la diversification des métazoaires et autres organismes complexes et aurait permis d'atteindre des concentrations atmosphériques en dioxygène proches du niveau actuel (21 %).


Schéma de l'évolution de la concentration en dioxygène atmosphérique au cours de l'histoire de la planète. © LDO, Pierre Sans-Jofre

La production de dioxygène au cours du GOE a été attribuée à la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus...) (couplée à un enfouissement de matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux,...) dans le sédiment). En revanche, les mécanismes d'accumulation du dioxygène dans l'atmosphère au cours du NOE n'avaient, jusqu'à présent, pu être expliqués.


Carrière de Carmelo, Mato Grosso (Brésil) durant l'échantillonnage en 2010. © LDO, Pierre Sans-Jofre
Une équipe de chercheurs du LDO, de l'IPGP et des universités de Sao Paulo et de Belém a échantillonné des sédiments brésiliens du Mato Grosso déposés à la fin des épisodes glaciaires extrêmes dits de "Snowball Earth" (635 Ma) au cours du Néoprotérozoïque. Les analyses multi-isotopiques du soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.) des composés soufrés (pyrites et sulfates) de ces sédiments ont montré des valeurs étonnamment élevées qui ont permis aux chercheurs de conclure à une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des...) sulfato-réductrices d'une intensité capable de modifier la 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 ou...) globale de l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et...). L'utilisation d'un modèle chimique et isotopique hors équilibre a ensuite permis aux chercheurs de montrer que ce métabolisme serait responsable d'une diminution proche de 50 % de la quantité de sulfates océaniques.

Un des principaux mécanismes consommateurs du dioxygène est la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet de dioxyde de carbone, CO2, appelé parfois de façon impropre « gaz carbonique », et absorption de...) aérobie (Aérobie désigne la capacité d'un organisme ou micro-organisme de se développer dans l'air ambiant et plus particulièrement dans un milieu saturé en oxygène.) de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.). Mais cette fonction respiratoire peut aussi être réalisée par l'utilisation d'autres oxydants tels les sulfates (la respiration est alors dite anaérobie). Témoin de la voie respiratoire anaérobie (On appelle milieu anaérobie un milieu où il n'y a pas présence de dioxygène (O2).), l'importante consommation de sulfates au moment du NOE aurait alors pu constituer, selon les auteurs, un mécanisme essentiel d'épargne de l'oxygène libre produit par la photosynthèse. En mettant en évidence l'importance de ce phénomène de sulfato-réduction au lendemain de la dernière glaciation (Une glaciation ou période glaciaire est à la fois une phase paléoclimatique froide et une période géologique de la Terre durant laquelle une part importante des...) de type "Snowball Earth", ces travaux conduisent donc à modifier les schémas actuellement admis du budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) global de l'oxygène à cette époque.

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Source: CNRS-INSU