Les microbes d'oxygène anciens peuvent avoir une grande bande oxygénée du fond marin de la Terre des centaines de millions d'années avant que l'élément ne remplit l'atmosphère.
L'analyse géochimique des sédiments déposés il y a environ 2,6 milliards d'années révèle que des impulsions d'oxygène peuvent avoir balayé de grandes régions de l'océan, selon les chercheurs Géoscience de la nature. Les résultats suggèrent que les cyanobactéries, les micro-organismes responsables de l'atmosphère de la Terre oxygénante, étaient plus répandus à l'époque qu'auparavant.
Cela montre que non seulement les cyanobactéries ont déjà évolué, mais ils étaient en grand nombre et avaient même oxygéné le fond marin, explique le géochimiste Kurt Konhauser de l'Université de l'Alberta à Edmonton, Canada, qui n'a pas été impliqué dans l'étude. Et cela, dit-il, signifie que les organismes aérobies pourraient avoir évolué sur le fond marin bien avant que l'oxygène ne permette le ciel.
Il y a environ 2,4 milliards d'années, les niveaux d'oxygène atmosphérique ont grimpé en flèche pour la première fois en raison des activités photosynthétiques des cyanobactéries. Ce changement profond a été appelé le grand événement d'oxydation, et il modifierait à jamais la trajectoire de l'évolution de la vie.
Des études sur les produits chimiques dans les sédiments primitifs du fond marin suggèrent que les cyanobactéries avaient évolué vers la photosynthèse des centaines de millions d'années avant le grand événement d'oxydation. Certains scientifiques pensent que pendant cet intervalle, les microbes étaient limités aux sites de l'océan ancien appelé oases à oxygène. Cependant, il est resté clair exactement à quel point ces pépinières aquatiques de la vie photosynthétique peuvent avoir été étendues.
Pour la nouvelle étude, le géochimiste Xinming Chen de l'Université de Shanghai Jiao Tong en Chine et ses collègues ont étudié les schistes anciens d'Australie et d'Afrique du Sud, en se concentrant sur les concentrations du thallium élément. Dans l'eau de mer riche en oxygène, les oxydes de manganèse se forment et dépuisent l'eau des formes plus lourdes du thallium ou des isotopes. Cela conduit à moins de thallium lourd à faire son chemin dans des couches de schiste se formant sur le fond marin.
Mais pour que cette signature se forme, l'oxygène doit également être présent dans et le long du fond marin. Ainsi, en mesurant les abondances d'isotopes de thallium dans les schistes anciens, l'équipe de Chen visait à trouver des preuves d'une oxygénation régionale profonde dans la mer.
Le dossier de thallium a révélé que l'océan est devenu au moins oxygéné régional autour de 2,65 milliards et 2,5 milliards d'années. Ces combats ont été séparés par un intervalle dépourvu d'oxygène. Les niveaux d'oxygène oscillés dans les mers anciennes, explique Chen. « Ce n'est pas seulement continu ou juste dans une direction. »
De plus, le combat d'oxygénation océanique âgé de 2,5 milliards de dollars que l'équipe de Chen a détecté a coïncidé avec l'oxygénation découverte par un autre groupe de chercheurs dans une formation de schiste australienne différente. «Nous sommes à environ 1 000 kilomètres», explique Chen. Cela suggère que l'impulsion d'oxygène englobait une large zone, probablement dans un cadre peu profond et proche un plateau continental, dit-il.
La méthode que l'équipe de Chen a utilisée pour rechercher l'oxygène ancien sur Terre pourrait également aider la recherche de vie sur d'autres planètes. Si la formation d'oxydes de manganèse reste le seul processus connu qui peut générer ces signatures de thallium, Konhauser dit: «Cela pourrait être potentiellement une biosignature vraiment intéressante.»
