Découverte des plus anciennes traces de vie au Groenland grâce au réchauffement climatique

Publié le 31.03.2017

L’âge et les conditions de l’émergence de la vie sur Terre font encore débat dans la communauté scientifique. Les réponses à ces questions pourraient déterminer les futures missions spatiales afin d’aller rechercher la présence éventuelle d’une vie extraterrestre éteinte ou bien encore active dans notre système solaire.

Au Groenland, une équipe internationale constituée en majorité de chercheurs australiens a récemment découvert de très anciens stromatolites [1] qui sont des constructions discoïdes ou mamelonnées dues à des Cyanophycées (algues bleues) [2]. Les Cyanophycées, situées au sommet de l’édifice laminaire carbonaté constituant les stromatolites, produiraient une mince couche gélatineuse superficielle qui piègerait les particules sédimentaires.

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Stromatolites actuels dans la baie Shark en Australie
Crédit photo : Paul Harrison
Certains droits réservés : Licence Creative Commons-CC BY-SA 3.0

Leur activité photosynthétique [3], consommant du dioxyde de carbone (CO2), entraînerait la précipitation de carbonate de calcium (CaCO3) à partir du bicarbonate de calcium [Ca(HCO3)2] en solution dans l’eau. La photosynthèse s’accompagne aussi de dégagement de dioxygène (O2) : ce phénomène aurait été initié par les cyanophycées il y a 2 milliards d’années environ et aurait conduit à l’enrichissement en ce gaz dans l’atmosphère terrestre primitive, modifiant radicalement l’évolution de la vie sur Terre en passant d’un environnement anaérobie (sans oxygène) à un milieu aérobie (riche en oxygène). Les stromatolites sont des structures sédimentaires d’origine biologique encore actives de nos jours, les plus anciens datant de plus de 3 milliards d’années. Actuellement, ils se rencontrent dans certains environnements peu profonds en milieu marin, saumâtre ou même d’eau douce, en particulier en Australie. Le record était encore récemment détenu par des stromatolites de – 3,48 milliards d’années, découverts en Australie Occidentale sur le craton [4] Pilbara. La découverte groenlandaise détrône ces derniers de 220 millions d’années, leur âge étant estimé aux environs de - 3,70 milliards d’années (Archéen), record absolu pour des traces de vie apparues il y a seulement 840 millions d’années après la constitution de notre planète (si l’on considère que celle-ci s’est formée il y a 4,54 milliards d’années). La découverte est intervenue dans la Ceinture Supracrustale d’Isua [5], située dans la partie nord-ouest du Groenland. Le réchauffement climatique aurait fait fondre une partie de la neige et de la glace qui emprisonnaient les échantillons.

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Stromatolites du Protérozoïque provenant des Andes boliviennes
Crédit photo : Didier Descouens
Certains droits réservés : Licence Creative Commons-CC BY-SA 3.0

La zone de prospection a été choisie avec soin. En effet, rencontrer des roches aussi anciennes n’est pas chose aisée sur notre planète, mais d’autres conditions doivent aussi intervenir : le métamorphisme [6] ayant affecté ces roches ne doit pas avoir été trop excessif pour ne pas dépasser les 550° Celsius et les déformations tectoniques doivent avoir été modérées, sous peine de détruire irrémédiablement toutes traces observables. Les stromatolites découverts sont constitués de roches nommées méta-carbonates (carbonate métamorphique), notamment de méta-dolomies (dolomie métamorphique) qui répondent bien évidemment aux conditions de préservation évoquées précédemment. Leur apparence est conique, présentant en coupe une forme de dôme ou de pic (semblable à celle d’une dent ou d’un aileron dorsal de requin), d’une hauteur de 1 à 4 centimètres. Les analyses géochimiques (terres rares [7]) des roches, l’observation de laminations entrecroisées et/ou la présence de sédiments générés par les vagues de tempête (tempestites) ont conduit les chercheurs à envisager que ces stromatolites ont pu se développer au-dessus de l’interface sédiment-eau, dans un milieu marin de faible profondeur. La découverte de traces de vie aussi anciennes démontrerait la production de carbonate avec une séquestration d’origine biologique du dioxyde de carbone de l’atmosphère terrestre primitive il y a 3,70 milliards d’années. D’après les scientifiques, cette forme de vie relativement sophistiquée est en accord avec la théorie de « l’horloge moléculaire génétique » [8] qui placerait l’origine de la vie sur Terre à plus de 4 milliards d’années. Une découverte très récente confirmerait cette hypothèse en attribuant un âge entre - 3,77 et - 4,29 milliards d’années à des microfossiles découverts au Québec [9].

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Couches sédimentaires dans le cratère Gale (Curiosity Rover) sur la planète Mars
Crédit photo : NASA/JPL/MSSS
Certains droits réservés : Droits NASA

Cela ouvre bien évidemment des perspectives quant à la recherche de vie extraterrestre fossilisée ou encore active dans notre système solaire, en particulier sur d’autres planètes (Mars) ou sur certaines lunes de Jupiter (Europe, Ganymède, Callisto) ou bien encore sur la lune de Saturne (Encelade)... Une future mission spatiale nommée ExoMars 2020 [10] devrait envoyer un rover sur la surface de Mars afin d’y forer le sol jusqu’à une profondeur d’environ 2 mètres afin d’atteindre des roches ou sédiments très anciens et d’analyser des échantillons pour détecter d’éventuelles traces de vies passées ou des molécules organiques. La Terre et Mars ont quasiment le même âge, de ce fait, un certain nombre de scientifiques s’accordent à dire que les conditions ont pu être propices à la vie sur la planète rouge, notamment au Noachien (- 4,60 à - 3,50 milliards d’années), caractérisé par la présence d’une atmosphère et d’une hydrosphère.

Les stromatolites groenlandais font remonter les traces de vie observables à - 3,70 milliards d’années et ouvrent ainsi la perspective d’une vie terrestre relativement complexe très tôt dans l’histoire de notre planète. C’est certainement un signe encourageant pour la recherche de la vie extraterrestre dans notre système solaire, les futures missions spatiales répondront peut-être un jour à cette question fondamentale.

Ludovic Hamiaux, INIST-CNRS

[1]Lien Wikipédia sur stromatolites.

[2]Lien Wikipédia sur cyanobactéries.

[3]Lien sur l’activité photosynthétique des stromatolites.

[4]Lien Wikipédia sur craton.

[5]Lien Wikipédia sur Isua Greenstone Belt.

[6]Lien Wikipédia sur métamorphisme.

[7]Lien Wikipédia sur terres rares.

[8]Lien CNRS sur l’horloge moléculaire génétique.

[9]Lien Sciences et Avenir sur découverte de microfossiles vieux de quelque 4 milliards d’années.

[10]Lien CNES sur ExoMars 2020.

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