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Les chercheurs de l’Institut des sciences de la Terre David Zakharov, Johanna Marin-Carbonne, Julien Alleon et Bindeman (Université de l’Oregon) ont présenté dans un article récent une méthodologie nouvelle pour déterminer la température des océans de la Terre primitive. La connaissance précise des conditions de surface de la Terre permet de quantifier au mieux l’effet de serre pendant ses premiers milliards d’années – une période de changements majeurs dans la composition des océans et de l’atmosphère – et de mieux cerner les paramètres clés de l’apparition et de l’évolution de la vie sur notre planète.
La température, la météorologie continentale et l’éruption de volcans sur le plancher océanique sont parmi les facteurs influençant la composition de l’océan. En étudiant les roches sédimentaires, et plus particulièrement les cherts (roches siliceuses), les auteurs ont reconstruit les températures océaniques au Précambrien (4.5-0.5 milliard d’années) et ont démontré que la composition isotopique des eaux océaniques a peu varié au cours du temps. Les minéraux dissous dans les eaux océaniques jouent aussi un rôle prépondérant dans le maintien et l’évolution de la vie marine sous ses différentes formes.
Les variations de la température océanique et donc de surface de la Terre qui ont existé au cours des 4 premiers milliards d’années de l’histoire de la Terre au cours du Précambrien (4,5 à 0,5 Ga) sont encore mal comprises. Or, la détermination de la température océanique au cours des premières années de l’histoire de la Terre a des implications importantes pour évaluer la composition chimique de l’atmosphère et l’évolution contemporaine de l’effet de serre.
Les températures océaniques peuvent être déterminées à partir des sédiments provenant de la précipitation de minéraux dans l’océan en utilisant des traceurs géochimiques, tels que la composition isotopique de l’oxygène, exprimé en rapport 18O / 16O par rapport à un standard international. Cependant, ces reconstructions de paléotempératures impliquent de connaître précisément la composition isotopique de l’oxygène de l’eau de mer au Précambrien.
Les auteurs de cette étude ont ainsi utilisé la sonde ionique SwissSIMS hébergée par le Centre conjoint d’analyse de surface avancée (CASA, UNIL et EPFL) pour déterminer les rapports isotopiques de l’oxygène des cherts, ces sédiments marins composés majoritairement de silice (SiO2) sous forme de quartz. La sonde permet d’obtenir des résultats isotopiques à très haute résolution spatiale, de l’ordre de 10 micromètres (environ 5 fois plus petit que l’épaisseur d’un cheveu humain).
Cette approche a permis aux chercheurs d’évaluer la préservation des sédiments âgés de plusieurs milliards d’années. Les experts ont tenté de résoudre les effets de cette histoire géologique complexe sur chacune des roches étudiées, et ont ainsi pu déterminer l’origine de ces cherts, sédimentaire ou hydrothermale.
En conclusion, certains cherts précambriens ont une origine hydrothermale et se sont formés dans des environnements analogues aux fumeurs noirs sur le plancher des océans modernes. Pour ces échantillons, la température enregistrée est grandement influencée par la chaleur des systèmes hydrothermaux et ne correspond donc pas à la température de l’eau de mer. La valeur isotopique de l’oxygène de l’océan reflète les contributions collectives des fumeurs noirs et de l’altération continentale et cette étude précise que la composition isotopique de l’oxygène de l’eau de mer au Précambrien était proche de sa valeur actuelle (d’environ ± 4 ‰). Cette étude permet ainsi d’éliminer l’hypothèse d’océans chauds au Précambrien et confirme que la composition isotopique de l’oxygène de l’eau de mer a peu varié au cours de l’histoire géologique.
Référence bibliographique
- Zakharov D.O., Marin-Carbonne J., Alleon J. & Bindeman I.N., Temporal triple oxygen isotope trend recorded by Precambrian certs: A perspective from combined bulk and in situ secondary ion probe measurements. Reviews in Mineralogy & Geochemistry, vol. 86, 323-365.
Auteur : CellComDec / Nicolas Bourquin