Africa-Press – Senegal. Les spécialistes s’accordent à dire que, malgré leurs effets dévastateurs, les impacts cosmiques des premiers temps ont été bénéfiques au développement de la vie sur Terre, notamment en apportant certaines molécules ou en instaurant les conditions propices à la prolifération de certains organismes vivants.
Ce serait notamment le cas de la météorite “S2”, selon les conclusions de l’étude publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) le 21 octobre 2024.
“S2”: une météorite 200 fois plus massive que celle qui a anéanti les dinosaures
Après la formation de la Terre il y a environ 4,6 milliards d’années, la vie primitive terrestre fait ses premiers pas avec les premiers microorganismes pendant l’Archéen. Cet éon du Précambrien s’étend sur la période datant de 4 milliards d’années à 2,5 milliards d’années environ.
Pendant cette période, si l’on en croit les traces trouvées dans les roches correspondantes, au moins 16 météorites ont fini leur course sur Terre, dont celle baptisée “S2” en référence aux sphérules. Ces sortes de petites billes de verre sont tombées du ciel après s’être formées par la chaleur et la pression intenses à partir de matériau éjecté durant l’impact, et ont laissé des traces caractéristiques dans les couches sédimentaires correspondantes permettant d’identifier le bolide qui en est à l’origine.
L’épaisseur de la couche de sphérules de “S2” a permis d’en estimer la taille entre 37 et 58 km, soit environ quatre Mont Everest. Elle était 50 à 200 fois plus massive que celle qui a causé la disparition des dinosaures.
Cette météorite, qui s’est écrasée sur Terre il y a 3,26 milliards d’années, est classée comme chondrite carbonée (lire l’encadré ci-dessous). Son impact n’a pas laissé de cratère mais l’étude, publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) et portant sur l’analyse de ses traces dans la ceinture de roches vertes de Barberton en Afrique du Sud, a permis d’en éclairer le scénario.
Les chondrites carbonées, qu’est-ce que c’est ?
Les chondrites carbonées sont des météorites pierreuses, riches en carbone, et contenant des chondres, petites billes de silicates dispersées dans sa matrice. Il s’agit des météorites les plus primitives du système solaire.
Scénario de l’impact “S2”: un cataclysme favorable à la vie
C’est en décembre 2023, lors du congrès d’automne de l’union américaine de géophysique, que les auteurs de cette étude ont dévoilé pour la première fois les prémisses du scénario associé à l’impact “S2”. La publication récente de l’étude complète vient confirmer et détailler ces premières révélations.
L’impact a déclenché un tsunami haut de quelques centaines de mètres qui a tout balayé à l’échelle planétaire. Ce tsunami a mélangé la colonne d’eau de l’océan, faisant remonter le fer des profondeurs aux eaux peu profondes.
Au même moment, l’atmosphère a été remplie de cendres et de poussières, faisant régner l’obscurité autour du globe durant des années et interrompant de la sorte toute activité photosynthétique des microorganismes.
La chaleur dégagée par l’impact a provoqué l’ébullition et l’évaporation de la couche supérieure de l’océan pendant quelques années. Ce réchauffement a aussi engendré une pluie de sphérules et une augmentation de l’altération et de l’érosion des masses continentales exposées.
Malgré ces conditions apocalyptiques extrêmes, une partie des microorganismes unicellulaires existants à l’époque ont pu survivre. Ces formes de vie primitives ont pu reprendre rapidement leur développement dès que les conditions ont été favorables. En effet, une fois la poussière déposée et l’eau retombée dans l’océan, les concentrations plus élevées en fer et en phosphore (apporté dans le sillage de la météorite) dans les eaux peu profondes ont profité à certains microorganismes qui ont proliféré. Les chercheurs ont de ce fait relevé un pic de bactéries unicellulaires métabolisant le fer et le phosphore.
L’événement “S2” a ainsi confirmé la grande capacité des microorganismes à survivre, même dans des conditions extrêmes. “Certains microbes ont probablement survécu en devenant dormants jusqu’à ce que les conditions s’améliorent. D’autres ont peut-être survécu par le seul fait du hasard. D’autres encore ont survécu parce qu’ils étaient métaboliquement polyvalents”, explique Andrew Knoll, professeur émérite d’histoire naturelle et de sciences de la terre et des planètes à l’Université de Harvard (Etats-Unis), et co-auteur principal de l’étude.
Cet impact cataclysmique a finalement été propice à la vie microbienne avec la prolifération de bactéries enrichissant en oxygène l’atmosphère, préparant le terrain pour l’apparition d’organismes métabolisant l’oxygène.
La ceinture de roches vertes de Barberton en Afrique du Sud aux premières loges de l’impact “S2”
La déduction de ce scénario a été possible grâce aux traces laissées par l’impact de “S2” dans la ceinture de roches vertes de Barberton (BGB pour “Barberton Greenstone Belt”) située dans le craton du Kaapvaal à l’est de l’Afrique du Sud (lire l’encadré ci-dessous). En effet, les chercheurs ont concentré leurs efforts sur ce site qui présente des traces d’au moins huit événements d’impacts cosmiques (nommés S1 à S8 en référence aux sphérules qui ont permis leur identification) dont “S2”.
Ce site classé au patrimoine mondial de l’Unesco est l’un des rares au monde permettant d’étudier l’Archéen, en particulier ses débuts (l’Éoarchéen), avec des roches très anciennes, bien préservées et n’ayant subi qu’un léger métamorphisme. A ce jour, ce lieu reste le seul où des traces de l’impact “S2” ont été trouvées, mais les scientifiques en cherchent sur d’autres sites contenant d’autres séquences de roches anciennes, notamment en Australie.
Les ceintures de roches vertes, qu’est-ce que c’est ?
Les ceintures de roches vertes sont des formations géologiques très anciennes (généralement plus de 2,5 milliards d’années) constituées de roches volcaniques, sédimentaires et métamorphiques (modifiées par des conditions extrêmes de température ou de pression). Elles sont souvent associées à la formation de boucliers continentaux (zones géologiques anciennes et stables constituant le cœur des continents) comme le bouclier canadien ou le craton du Kaapvaal en Afrique du Sud. Elles tiennent leur nom de la teinte verdâtre des minéraux qu’on y trouve et sont souvent riches en métaux précieux (or, cuivre, nickel, platine).
Les chercheurs de l’Université de Harvard se sont précisément concentrés sur les sections “Umbaumba” et “Bruce’s Hill” du site BGB, et ont analysé les traces sédimentaires d’anciennes coulées de roches sous différents angles: sédimentologie (analyse des sédiments), pétrographie (description des roches et analyse de leurs caractères), géochimie et analyses isotopiques de la matière organique et des carbonates.
“Dans notre recherche, nous avons intégré de nombreuses techniques différentes pour obtenir une réponse plus globale, nous explique l’auteure principale de l’étude, Nadja Drabon, géologue spécialiste de la Terre primitive et professeure adjointe au Département des sciences de la Terre et des planètes à l’Université de Harvard. Tout d’abord, nous avons étudié les roches sur le terrain dans les moindres détails, en enregistrant toutes les structures sédimentaires qui peuvent révéler comment les sédiments se sont déposés (c’est la sédimentologie). C’est ainsi que nous avons identifié le tsunami. Nous avons ensuite ramené les échantillons au laboratoire et les avons étudiés au microscope pour connaître les minéraux présents dans les roches (c’est la pétrographie). Puis, nous avons utilisé la géochimie pour savoir comment la composition des roches a changé au cours de l’événement d’impact. C’est ce qui nous a permis de relever les variations des teneurs en phosphore et en fer.”
La sédimentologie et la pétrographie ont ainsi montré une lithologie (nature rocheuse) dominante avant et après l’impact avec du chert (roche siliceuse proche du silex) rubané noir et blanc. Pendant l’impact en revanche, on distingue un lit de sphérules suivi d’une couche de repli caractérisée de fines laminations.
“La vie réagissait à l’abondance de fer disponible”
La géochimie a, quant à elle, permis de mettre en évidence l’abondance de fer et de phosphore associée à l’augmentation des détritus silicoclastiques (roches formées de fragments riches en silice, résultant de l’érosion de roches préexistantes, dont les fragments sont transportés ailleurs pour former des dépôts qui se compactent avec le temps) et au dépôt de sphérules lors de l’impact “S2”.
“Les analyses isotopiques de la matière organique et des carbonates nous ont éclairé sur la façon dont la vie a été affectée par l’impact. En effet, la vie préfère (avec des degrés de préférence variés) l’isotope le plus léger, le carbone 12, à l’isotope le plus lourd, le carbone 13. Les analyses isotopiques nous ont permis d’observer un changement dans les isotopes du carbone associé à une augmentation du fer juste après l’impact. Cela indiquait que la vie réagissait à l’abondance de fer disponible. Il est important de noter que les métabolismes utilisant le fer sont beaucoup plus avantageux sur le plan énergétique, ce qui permet aux microbes de proliférer.” continue Dr Nadja Drabon.
Ainsi, l’analyse isotopique de la matière organique et des carbonates a permis de mettre en évidence la mise en place d’un cycle microbien du fer après l’impact, appuyant l’hypothèse de prolifération des microorganismes métabolisant le fer après “S2”.
Cette étude nous apprend donc que cet impact cosmique gigantesque, malgré son effet destructeur notamment sur les microorganismes photosynthétiques, a été propice à l’épanouissement de la vie terrestre. Cet événement a ainsi profité aux organismes métabolisant le fer remonté des profondeurs de l’océan et le phosphore apporté par la météorite, marquant un tournant qui a accéléré l’apparition par la suite de microorganisme métabolisant l’oxygène.
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