Une étude menée par des chercheurs de l'Université de Sydney et de l'Université d'Adélaïde a révélé comment la dislocation d'un ancien supercontinent il y a 1,5 milliard d'années a transformé les environnements de surface de la Terre, ouvrant la voie à l'émergence d'une vie complexe.
« Notre approche montre comment la tectonique des plaques a contribué à façonner l'habitabilité de la Terre », a déclaré le professeur Dietmar Müller, auteur principal de l'étude. « Cela offre une nouvelle façon de réfléchir à la façon dont la tectonique, le climat et la vie ont co-évolué à travers les temps profonds. »
La recherche, publiée dans Lettres scientifiques de la Terre et des planètesremet en question la notion de « milliard ennuyeux » – une période de stase supposée, ou d'inactivité biologique et géologique, dans l'histoire de la Terre. Au lieu de cela, cela montre que la tectonique des plaques remodelait la planète, déclenchant les conditions propices aux océans riches en oxygène et à l’apparition des premiers eucaryotes, les ancêtres de toute vie complexe.
Les eucaryotes sont des organismes dont les cellules contiennent un noyau défini ainsi que d'autres structures liées à la membrane, appelées organites. Toutes les plantes, animaux et champignons sont des eucaryotes.
« Nos travaux révèlent que les processus terrestres profonds, en particulier la fragmentation de l'ancien supercontinent Nuna, ont déclenché une chaîne d'événements qui ont réduit les émissions de dioxyde de carbone volcanique (CO₂) et élargi les habitats marins peu profonds où ont évolué les premiers eucaryotes », a déclaré le professeur Dietmar Müller, du groupe EarthByte de l'Université de Sydney.
Une Terre dynamique sous une surface « ennuyeuse »
Il y a entre 1,8 et 0,8 milliard d'années, les continents terrestres se sont assemblés et se sont séparés à deux reprises, formant d'abord Nuna, puis Rodinia. À l’aide d’un nouveau modèle tectonique des plaques couvrant 1,8 milliard d’années de l’histoire de la Terre, l’équipe a reconstruit les changements dans les limites des plaques, les marges continentales et les échanges de carbone entre le manteau, les océans et l’atmosphère.
Ils ont découvert que lorsque Nuna s'est fragmentée il y a environ 1,46 milliard d'années, la longueur totale des plateaux continentaux peu profonds a plus que doublé pour atteindre environ 130 000 kilomètres. Ces environnements d’eau peu profonde abritaient probablement de vastes mers oxygénées et tempérées, offrant des environnements durables et stables propices à l’épanouissement d’une vie complexe.
Dans le même temps, le dégazage volcanique du CO2 diminué, tandis que le stockage de carbone dans la croûte océanique a augmenté en raison de l’expansion des flancs des dorsales médio-océaniques. Ici, l'eau de mer s'infiltre dans les fissures de la croûte, est chauffée et le CO2 il contient est extrait pour produire du calcaire.
« Ce double effet – réduction de la libération de carbone volcanique et augmentation du stockage géologique du carbone – a refroidi le climat de la Terre et modifié la chimie des océans, créant des conditions propices à l'évolution d'une vie plus complexe », a déclaré la professeure associée co-auteure Adriana Dutkiewicz, également de l'École des géosciences de l'Université de Sydney.
De la tectonique à la vie
Les résultats de l'étude indiquent que l'apparition des premiers eucaryotes fossiles il y a environ 1,05 milliard d'années a coïncidé avec la dispersion des continents et l'expansion des mers peu profondes.
« Nous pensons que ces vastes plateaux continentaux et ces mers peu profondes ont été des incubateurs écologiques cruciaux », a déclaré le professeur agrégé Juraj Farkaš de l'Université d'Adélaïde.
« Ils ont fourni des environnements marins tectoniquement et géochimiquement stables avec des niveaux vraisemblablement élevés de nutriments et d'oxygène, qui à leur tour étaient essentiels à l'évolution et à la diversification de formes de vie plus complexes sur notre planète. »
Les résultats relient la dynamique des profondeurs de la Terre à l’évolution géochimique et biologique à proximité de la surface, offrant un cadre unificateur qui relie la tectonique des plaques, le cycle mondial du carbone, la chimie des océans et l’émergence d’une vie complexe.
Un nouveau cadre pour l'évolution de la Terre
Cette recherche représente la première fois que les reconstructions tectoniques des plaques en profondeur sont quantitativement liées au dégazage de carbone à long terme et aux étapes biologiques sur près de deux milliards d’années.
Les auteurs ont utilisé des modèles informatiques combinant des reconstructions tectoniques avec des simulations thermodynamiques du stockage et du dégazage du carbone par subduction, où une plaque tectonique glisse sous une autre, et par le volcanisme, qui libère du magma, des cendres et des gaz dans l'atmosphère et à la surface de la Terre.
