L'oxygénation de l'atmosphère entre 2,4 et 2,1 milliards d'années
Publié par Isabelle le 25/04/2016 à 12:00
Source: CNRS-INSU
Le cuivre marqueur de l'oxygénation de l'atmosphère et des changements de teneurs en nutriments dans les océans de la Terre primitive

En étudiant des roches riches en matière organique déposées au fond des océans il y a 2,66 à 2,1 milliards d'années, une équipe internationale de chercheurs avec la contribution de deux équipes françaises de Poitiers (Institut 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...) des Milieux et Matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) de Poitiers ; Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Poitiers, CNRS) et de Brest (Laboratoire Domaines océaniques ; Université de Bretagne Occidentale-CNRS) montre que les variations des teneurs des isotopes du cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses...) ont enregistré l'oxygénation de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) et les changements de nutriments dans les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.) qui se sont produits entre 2,4 et 2,1 milliards d'années. Cette étude vient d'être publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A.


Modèle conceptuel du cycle marin et des isotopes de Cuivre à l'Archéen et au Protérozoique inférieur. A) Au Néoarchéen le cycle marin du Cu, ne montre pas d'arrivage d'éléments par altération oxydante et il est fortement influencé par le dépôt des oxydes de Fer. B) Au Protérozoïque, on note l'arrivée des isotopes lourds du Cuivre grâce à l'altération des sulfures continentaux avec une forte réduction de dépôt des oxydes de fer. L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) génère une baisse du 63Cu à partir de l'eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.) et dans les sédiments pélagiques.

Ces travaux mettent en évidence une évolution progressive de la composition isotopique du cuivre provenant de sédiments riches en matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux, ou micro-organismes. Il s'agit...). Les roches analysées appartiennent aux formations Paléoprotérozoïques des bassins de Franceville au Gabon et de Transvaal en Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et...) du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.). A 2,4 milliards d'années les résultats montrent des valeurs négatives jusqu'à devenir strictement positives à partir 2,3 et après. Les auteurs montrent que l'arrivée de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) dans l'atmosphère terrestre "Great Oxidation Event (GOE)" a commencé il y a 2,4 milliards d'années, époque où le niveau d'oxygène était quasi nul jusqu'à atteindre presque le niveau actuel vers 2,3 milliards d'années.

Les auteurs pensent que les teneurs élevées en fer des océans primitifs ont joué un rôle clé dans la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle...) des métaux en traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le cadre du premier...) et en particulier celle du cuivre dont les teneurs augmentent à mesure que celles du fer diminuent jusqu'à 1000 fois après le "GOE". Ces résultats confirment l'hypothèse selon laquelle l'utilisation biologique du cuivre est devenue prédominante après l'arrivée d'oxygène dans l'atmosphère et dans les océans de l'époque.

Ces résultats fournissent un élément clé et nouveau pour la reconstruction des conditions de disponibilité des nutriments pour la vie (La vie est le nom donné :) dans les océans primitifs dont les teneurs étaient considérablement réduites tant que les teneurs en fer étaient élevées.

Pour plus d'information voir:
Cu isotopes in marine black shales record the Great Oxidation Event, “The Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A.” 18 avril 2016.

Contact 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 tant...):
Abderrazak El Albani, HydrASA (CNRS-INSU, Univ. de Poitiers)
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