Explorer d’anciens gisements pour comprendre les premières formes de vie

10 Décembre 2012

Les résultats d’une analyse de gisements de minerais sulfurés provenant d’une des mines les plus riches au monde en métaux de base, située au Canada, confirment qu’il y a 2,7 milliards d’années, les taux d’oxygène sur la Terre étaient extrêmement faibles. Toutefois, les données recueillies révèlent également qu’au cours de cette période géologique les microbes se nourrissaient alors de sulfates présents dans l’océan, modifiant ainsi la chimie de l’eau de mer.

Réalisée par une équipe de chercheurs canadiens et américains, cette étude a fait l’objet d’un article publié dans la revue scientifique Nature Geoscience. Elle permet de mieux comprendre comment d’anciens gisements de minerais sulfurés peuvent nous éclairer sur la chimie des anciens océans – et sur l’évolution des premières formes de vie.

De nos jours, le sulfate est le deuxième ion dissous le plus abondant dans les océans. Il provient de l’« enrouillement » des rochers sous l’action de l’oxygène atmosphérique qui entraîne la formation de sulfate à la suite de réactions chimiques avec la pyrite ou sulfure de fer, autrefois appelée fool’s gold (l’or des fous).

Dirigés par John Jamieson, doctorant à l’Université d’Ottawa, et Boswell Wing, professeur à l’Université McGill, les chercheurs ont mesuré le « poids » du soufre dans des échantillons prélevés à partir d’un gigantesque gisement de minerai sulfuré dans la mine de cuivre-zinc Kidd Creek, à Timmins, en Ontario. Le prélèvement a été réalisé à l’aide d’un appareil extrêmement sensible, le spectromètre de masse, qui mesure le poids à partir du volume d’isotopes de soufre dans un échantillon. L’abondance des différents isotopes permet de déterminer la quantité de sulfate provenant de l’eau de mer dans le gigantesque gisement de minerais sulfurés qui s’est formé au fond des anciens océans. Cet ancien gisement se trouve maintenant à la surface de la Terre et est particulièrement abondant dans le Bouclier canadien.

Les scientifiques ont découvert que le gisement de Kidd Creek, qui date de 2,7 milliards d’années, contenait beaucoup moins de sulfate que des gisements comparables se formant au fond des océans aujourd’hui. À partir de ces observations, les chercheurs ont élaboré un modèle permettant de déterminer la quantité de sulfate qui se trouvait dans les anciens océans. Conclusion : les taux de sulfate étaient environ 350 fois plus faibles à l’époque. Or, même s’ils étaient extrêmement faibles, les taux de sulfate dans les anciens océans pouvaient faire vivre une population active de microbes qui se nourrissaient de ce minéral pour tirer de l’énergie du carbone organique.

« Les gisements de minerais sulfurés que nous avons étudiés sont très répandus sur la Terre, particulièrement au Canada et au Québec », précise Boswell Wing, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre et des planètes de l’Université McGill. « Nous disposons maintenant d’un outil grâce auquel nous pouvons déterminer le moment et l’endroit où ces microbes se sont répandus à l’échelle mondiale. »

« Un gisement situé dans les profondeurs d’une mine de cuivre-zinc du Nord de l’Ontario – qui était jadis un fonds océanique au cœur d’une zone d’activité volcanique – n’est peut-être pas le premier endroit où chercher des indices sur les conditions de vie favorables à la prolifération des microbes il y a plus de 2,7 milliards d’années », ajoute John Jamieson. « Toutefois, les connaissances que nous avons acquises sur ces anciens milieux et notre capacité à analyser les échantillons recueillis avec une très haute précision ont ouvert la voie à une meilleure compréhension des conditions qui ont permis l’évolution des premières formes de vie. »

L’équipe de recherche comptait également les professeurs James Farquhar, de l’Université du Maryland, et Mark D. Hannington, de l’Université d’Ottawa.

Le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada a permis la réalisation de cette étude en octroyant des subventions de recherche à John Jamieson et une subvention à la découverte au professeur Wing.

Résumé de l’article : http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/abs/ngeo1647.html

RENSEIGNEMENTS

Karine Proulx

Agente des relations médias, Université d'Ottawa

Bureau : 613-562-5800 poste 3149

Cell. : 613-219-3058

karine.proulx@uOttawa.ca

Chris Chipello

Relations avec les médias, Université McGill

514-398-4201

christopher.chipello@mcgill.ca

Source : l'Université d'Ottawa