Lien entre activité microbienne émergente et climat de la Terre primitive

Publié par Redbran le 05/06/2020 à 13:00
Source: Observatoire de Paris
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Des scientifiques de l'Université PSL, au sein de l'ENS - PSL et de l'Observatoire de Paris - PSL, en collaboration avec des chercheurs du CNRS membres de l'UMI iGLOBES de l'Université d'Arizona, établissent un lien entre l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) microbienne émergente sur la Terre primitive et le climat terrestre, les cycles glaciaires et donc l'habitabilité de notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) il y a plus de 3,5 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent...) d'années. Parus dans la revue Nature Communications, le 1er juin 2020, ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour étudier les conditions d'habitabilité ailleurs, dans l'Univers.


Photographie de la surface d'Encelade, prise par la sonde Cassini le 14 octobre 2015 et montrant des cratères traversés par de fines fractures. Illustration Wikimedia Commons (Wikimedia Commons (souvent nommé Commons) est une médiathèque en ligne.) NASA/JPL

A la faveur de l'interdisciplinarité dont l'Université PSL porte le crédo, déclinée sur ce thème par la création en 2015 du projet de recherche interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) “Origines et conditions d'apparition de la vie” (OCAV), des chercheurs de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique...) - PSL, de l'ENS - PSL au sein de l'Institut de Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....), et du CNRS au sein de l'UMI iGLOBES à l'Université d'Arizona, ont mis en commun leur expertise propre et leurs méthodes de simulation portant sur la modélisation planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire...) d'une part et des systèmes écologiques d'autre part.

Ce travail fortement interdisciplinaire, identifié depuis le début du projet OCAV comme une contribution unique de PSL sur ce thème, a consisté à coupler ces deux approches pour obtenir l'évolution couplée de la composition atmosphérique, du climat, et de l'activité biologique. Les premiers écosystèmes consommant et produisant du méthane, supposés être apparus sur Terre avant la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et...) il y a plus de 3.5 milliards d'années, représentent le système élémentaire permettant de valider la pertinence de cette nouvelle approche à quantifier l'impact mutuel de l'activité biologique sur le climat et la composition atmosphérique.

Cette étude montre qu'entre 3,5 et 4 milliards d'années avant notre ère, l'évolution d'écosystèmes primitifs basés sur la production et la consommation du méthane, un gaz atmosphérique à fort effet de serre, a influencé, en lien avec le cycle du carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...), le climat terrestre, les cycles glaciaires et donc l'habitabilité de notre planète. L'activité biologique a donc exercé un contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) fort de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) et du climat très tôt dans l'histoire de notre planète, plusieurs centaines de millions d'années avant que l'apparition des premiers organismes photosynthétiques oxygéniques ne conduise à l'émergence de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) comme un gaz majeur de notre atmosphère.

Cette approche générale est maintenant appliquée pour quantifier la possibilité d'une activité méthanogénique au coeur d'Encelade, une lune de Saturne pour laquelle la sonde Cassini a mesuré la composition des jets éjectés en surface, et sur Mars, dont le sol profond à pu être habitable et habité tout au long des 4 derniers milliards d'années. La biosignature atmosphérique de ces écosystèmes leur étant par ailleurs très spécifique, cette étude suggère que la détection d'une activité méthanogénique serait envisageable au-delà de notre système solaire, pour les exoplanètes de type terrestre qui offriraient des conditions similaires à la Terre primitive.

Article publié dans la revue Nature Communications, le 1er juin 2020,par Boris Sauterey (post-doctorant au sein de l'IRIS Ocav) en collaboration avec Benjamin Charnay (chercheur CNRS), Antonin Affholder (doctorant ENS - PSL, Observatoire de Paris - PSL), Stéphane Mazevet (porteur du projet OCAV et directeur de recherche CNRS à l'Observatoire de Paris - PSL) et Régis Ferrière (Institut de biologie de l'ENS - PSL).
Co-evolution of primitive methane-cycling ecosystems and early Earth's atmosphere and climate
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