Il y a environ 2,4 milliards d'années, l'atmosphère de la Terre a subi un énorme changement connu sous le nom de «Grand événement d'oxydation». Aujourd'hui, des chercheurs du New York Center for Astrobiology du Rensselaer Polytechnic Institute utilisent certains des minéraux les plus anciens connus pour aider à comprendre ce qui a pu se produire quelque cinq millions d'années après la naissance de la Terre.
Pour la plupart, les scientifiques ont émis l'hypothèse que l'atmosphère au début de la Terre était dominée par le méthane nocif, le monoxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène et l'ammoniac. Ce mélange très réduit entraîne une quantité limitée d'oxygène et a conduit à une grande variété de théories sur la façon dont la vie peut avoir commencé dans un environnement aussi hostile. Cependant, en examinant de plus près les minéraux anciens pour les niveaux d'oxydation, les scientifiques de Rensselaer ont prouvé que l'atmosphère de la Terre primitive n'était pas du tout comme ça ... mais contenait de grandes quantités d'eau, de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre.
«Nous pouvons maintenant affirmer avec certitude que de nombreux scientifiques qui étudient les origines de la vie sur Terre ont simplement choisi la mauvaise atmosphère», a déclaré Bruce Watson, professeur des sciences à Rensselaer.
Comment peuvent-ils en être si sûrs? Leurs résultats dépendent de la théorie selon laquelle l'atmosphère terrestre s'est formée par volcanisme. Chaque fois que le magma s'écoule à la surface, il libère des gaz. S'il ne vient pas au sommet, il interagit avec les roches environnantes où il se refroidit et devient un dépôt rocheux à part entière. Ces dépôts - et leur construction élémentaire - permettent à la science de brosser un portrait précis des conditions au moment de leur formation.
"La plupart des scientifiques diraient que ce dégazage du magma était le principal apport dans l'atmosphère", a déclaré Watson. «Pour comprendre la nature de l'atmosphère« au début », nous devions déterminer quelles espèces de gaz se trouvaient dans les magmas qui alimentent l'atmosphère.»
L'un des plus importants de tous les composants du magma est le zircon - un minéral presque aussi vieux que la Terre elle-même. En déterminant les niveaux d'oxydation des magmas qui ont formé ces anciens zircons, les scientifiques sont en mesure de déduire la quantité d'oxygène libérée dans l'atmosphère.
"En déterminant l'état d'oxydation des magmas qui ont créé le zircon, nous pourrions alors déterminer les types de gaz qui finiraient par se frayer un chemin dans l'atmosphère", a déclaré l'auteur principal de l'étude Dustin Trail, chercheur postdoctoral au Center for Astrobiology.
Pour permettre leur travail, l'équipe a entrepris de cuisiner du magma en laboratoire - ce qui a conduit à la création d'une jauge d'oxydation pour les aider à comparer leurs spécimens artificiels aux zircons naturels. Leur étude a également inclus un œil vigilant pour un métal de la terre rare appelé cérium qui peut exister dans deux états d'oxydation. En exposant le cérium dans le zircon, l'équipe peut être sûre que l'atmosphère était plus oxydée après leur création. Ces nouvelles découvertes indiquent un état atmosphérique plus proche de nos conditions actuelles… ouvrant la voie à un nouveau point de départ sur lequel baser les débuts de la vie sur Terre.
"Notre planète est la scène sur laquelle s'est déroulée toute la vie", a déclaré Watson. "Nous ne pouvons même pas commencer à parler de la vie sur Terre avant de savoir quelle est cette étape. Et les conditions d'oxygène étaient d'une importance vitale en raison de la façon dont elles affectent les types de molécules organiques qui peuvent se former. »
Alors que la "vie telle que nous la connaissons" dépend fortement de l'oxygène, notre atmosphère actuelle n'est probablement pas le modèle idéal pour engendrer la vie primordiale. Il est plus probable qu'une atmosphère riche en méthane pourrait «avoir beaucoup plus de potentiel biologique pour passer des composés inorganiques aux acides aminés et ADN vitaux». Cela laisse la porte grande ouverte aux théories alternatives, telles que la panspermie. Mais ne vendez pas les résultats de l'équipe à découvert. Ils révèlent toujours la nature initiale des gaz ici sur Terre, même s'ils ne résolvent pas l'énigme du grand événement d'oxydation.
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse de l'Institut polytechnique Rensselaer.
