Une équipe internationale de géologues a découvert en Afrique du Sud les plus anciennes «poches d'oxygène» connues - un endroit où il y a déjà 2,97 milliards d'années, 430 millions avant la révolution de l'oxygène, les premiers organismes photosynthétiques vivaient et dégageaient de l'oxygène.
Il y avait très peu d'oxygène dans l'atmosphère de la jeune Terre; Aujourd'hui, 20% de ce gaz dans l'air est le résultat de plantes et de bactéries photosynthétiques. Les cyanobactéries, organismes photosynthétiques unicellulaires, ont été les premiers à libérer de l'oxygène. Au début, l'oxygène libéré par eux n'était dépensé que pour l'oxydation des roches, mais environ 2,5 milliards d'années ce processus s'est terminé et l'oxygène a commencé à s'accumuler dans l'air et à se dissoudre dans l'océan; cet événement est appelé la révolution de l'oxygène (ou catastrophe, car à la suite de l'enrichissement de l'atmosphère en oxygène, des espèces adaptées à la vie dans une atmosphère réductrice plutôt qu'oxydante) sont mortes.
Le saut de la teneur en oxygène dans l'atmosphère de la Terre ancienne est déterminé par la distribution des isotopes du soufre dans les roches sédimentaires. Comme un groupe de géochimistes de Caltech l'a découvert au milieu des années 90, la distribution des isotopes du soufre a radicalement changé après la révolution de l'oxygène en raison de l'apparition d'une couche d'ozone qui protégeait la Terre du rayonnement ultraviolet solaire, ce qui augmentait la réactivité des isotopes légers du soufre et créait la soi-disant distribution indépendante de la masse.
Les scientifiques apprennent l'activité des premiers organismes photosynthétiques avant la révolution de l'oxygène par la composition des roches sédimentaires qui se sont lentement accumulées dans les «poches d'oxygène». Ce sont des zones proches de grands tapis bactériens, autour desquels la concentration d'oxygène était plus proche de la modernité que sur le reste de la planète. Plusieurs de ces "poches d'oxygène" sont connues, dont l'âge varie de 2,5 à 2,7 milliards d'années; ils ont été trouvés sur tous les continents sauf l'Antarctique. Outre le carbone (du dioxyde de carbone), l'hydrogène et l'oxygène (de l'eau), ils ont besoin d'autres éléments comme le soufre et l'azote. Les cyanobactéries ont obtenu du soufre en le réduisant à partir des sulfates du sol. Les roches sur lesquelles les cyanobactéries vivaient et se divisaient, comme les roches formées après la révolution de l'oxygène, sont caractérisées par une distribution indépendante de la masse des isotopes du soufre.
L'année dernière, une équipe internationale de géologues de l'Université de Tübingen en Allemagne a découvert une roche dans la réserve naturelle de Pongola en Afrique du Sud, la distribution des isotopes du soufre dans laquelle indique une forte concentration d'oxygène dans l'atmosphère il y a déjà 2,97 milliards d'années, bien avant la révolution de l'oxygène. La distribution des isotopes du soufre dans les roches de la Formation de Pongola fait de la "poche d'oxygène" de Pongol la plus ancienne connue aujourd'hui.
La recherche est publiée dans la revue Nature Geochemistry.
Ksenia Malysheva
