Une nouvelle étude révèle l'oxygénation des océans il y a 2,3 milliards d'années.

ParisIl y a environ 2,5 milliards d'années, de l'oxygène libre a commencé à s'accumuler dans l'atmosphère terrestre. Cet événement a permis le développement de la vie complexe sur notre planète, un changement majeur appelé le Grand Événement d'Oxydation (GEO).

L'augmentation de l'oxygène a pris au moins 200 millions d'années et n'a pas été simple. Il a été difficile de mesurer les niveaux d'oxygène dans les océans. De nouvelles recherches menées par Chadlin Ostrander, un géochimiste de l'Université de l'Utah, apportent des informations inédites sur ce sujet.

Points essentiels de l'étude :

• La montée initiale de l'oxygène dans l'atmosphère terrestre était dynamique.
• Les niveaux d'oxygène dans les océans variaient en fonction des changements atmosphériques.
• L'étude a utilisé les rapports d'isotopes stables du thallium (Tl) et des éléments sensibles à la redox.

Une équipe de recherche a examiné les schistes marins dans le Supergroupe du Transvaal en Afrique du Sud. Ces schistes leur ont fourni des informations sur les niveaux d'oxygène des océans d'autrefois. En analysant les rapports des isotopes de thallium, ils ont découvert des preuves de variations de l'oxygène océanique.

Les recherches menées par Simon Poulton et Andrey Bekker, en collaboration avec Ostrander, ont révélé que l'oxygène n'est devenu un composant permanent de l'atmosphère que 200 millions d'années après le début du Grand Événement d'Oxydation (GEO). Des indices provenant des isotopes de soufre dans des roches anciennes avant le GEO suggèrent que l'atmosphère ne contenait pas d'oxygène.

Pendant une longue période de l'histoire de la Terre, l'atmosphère et les océans contenaient très peu d'oxygène. Les cyanobactéries dans l'océan produisaient de l'oxygène, mais celui-ci était rapidement détruit par des réactions avec des minéraux et des gaz volcaniques. L'équipe de recherche de Poulton et Bekker a découvert que les motifs des isotopes du soufre disparaissaient puis réapparaissaient, indiquant des augmentations et des diminutions successives des niveaux d'oxygène atmosphérique.

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Ostrander a expliqué que la Terre avait besoin de temps pour se préparer à l'oxygène. Il a mentionné que bien que l'oxygène fut produit, il était également détruit. Les scientifiques cherchent encore à déterminer quand la Terre a atteint le point de non-retour vers une absence d'oxygène.

Les chercheurs ont utilisé des isotopes de thallium pour évaluer les niveaux d'oxygène dans les océans durant le Grand Événement Oxydatif (GOE). Les rapports isotopiques du thallium varient avec l'enfouissement de l'oxyde de manganèse sur le fond océanique, ce qui nécessite de l'oxygène. Ils ont découvert des quantités plus élevées de l'isotope plus léger du thallium (203Tl) dans les mêmes schistes marins utilisés pour mesurer l'oxygène atmosphérique avec des isotopes de soufre.

Les niveaux d'isotopes de thallium dans les schistes ont augmenté lorsque les isotopes de soufre ont montré la présence d'oxygène dans l'atmosphère. Ces augmentations de thallium correspondaient à la présence d'oxygène dans l'eau de mer. Les niveaux de thallium sont revenus à la normale lorsque les isotopes de soufre ont indiqué l'absence d'oxygène dans l'atmosphère.

Les résultats ont été corroborés par les changements des éléments sensibles au redox. Lorsque les isotopes de soufre indiquaient la présence d'oxygène dans l'atmosphère, les isotopes de thallium révélaient également de l'oxygène dans l'océan. En revanche, quand les isotopes de soufre montraient une absence d'oxygène dans l'atmosphère, les isotopes de thallium en montraient également une absence dans l'océan.

Ostrander a mentionné que l'atmosphère et l'océan étaient en train de gagner et de perdre de l'oxygène simultanément. C'est une information nouvelle et intéressante pour les chercheurs qui étudient la Terre ancienne.