De gigantesques chaînes de montagnes qui se sont formées dans l’Antarctique lors de l’assemblage du supercontinent Gondwana, il y a environ 650 à 450 millions d’années, pourraient avoir contribué aux conditions ayant favorisé l’essor de la vie animale complexe, selon une étude. Leur formation aurait notamment déversé d’importantes quantités de sédiments dans les océans environnants, les alimentant ainsi en éléments essentiels à l’évolution de la vie complexe.
Il est largement admis que les explosions de diversité, telle que celle qui s’est produite lors de l’explosion cambrienne (au début du Cambrien, il y a environ 540 à 520 millions d’années), sont liées notamment à une augmentation de la disponibilité en oxygène. Celle associée à l’explosion cambrienne aurait débuté entre le milieu du Néoprotérozoïque (entre 1 milliard et 541 millions d’années) et se serait poursuivie jusqu’au Cambrien. Les reconstructions de cette oxygénation comportent toutefois d’importantes incertitudes, notamment sur son calendrier et son ampleur.
Au cours de cette période, l’oxygène aurait été produit par des organismes photosynthétiques. Ce processus n’aurait cependant permis d’augmenter l’oxygène atmosphérique que si le carbone organique produit par les organismes ne réagisse pas avec cet oxygène.
L’augmentation absolue de l’oxygène durant ce qu’on appelle le deuxième grand événement d’oxydation, l’une des plus importantes augmentations d’oxygène enregistrées dans les archives géologiques, nécessitait donc l’enfouissement sous terre ou dans les sédiments océaniques d’une grande quantité de carbone organique.
Une oxygénation progressive de la planète
Des études ont suggéré que les chaînes de montagnes qui se sont formées lors de la formation du Gondwana sont associées au deuxième grand événement d’oxydation, ce qui aurait également favorisé l’apparition des formes de vie complexes et probablement contribué à l’explosion cambrienne en favorisant l’enfouissement du carbone.
Cette hypothèse repose notamment sur un pic important entre 650 et 450 Ma dans une compilation antérieure de datations de zircons détritiques provenant des principaux fleuves terrestres. Les zircons détritiques permettent notamment de reconstituer l’âge des roches dont ils proviennent et, grâce à leurs signatures géochimiques et isotopiques, d’obtenir des informations sur leur origine.
Cependant, les datations existantes basées sur les zircons ne tiennent généralement pas compte de la superficie échantillonnée et n’incluent pas les zircons provenant de l’Antarctique recouvert de glace. Dans une étude parue récemment dans la revue Earth and Planetary Science Letters, des chercheurs apportent davantage d’informations sur les zircons de l’Antarctique et les données qu’ils pourraient révéler sur l’apparition de la vie complexe.
Les zircons comme témoins de l’histoire géologique
Bien que sa superficie représente moins de 9 % de celle de l’Australie et des États-Unis réunis, l’Antarctique est le cinquième plus grand continent de la planète. Il constitue une pièce maîtresse du Gondwana, qui réunissait l’Australie, l’Inde et l’Afrique. Mais comme environ 98 % de sa superficie est recouverte de glace, sa géologie demeure largement méconnue.
Pour effectuer leurs analyses, les chercheurs de la nouvelle étude ont collecté des zircons transportés dans les sédiments océaniques depuis le continent. Plus précisément, ils ont analysé 1 712 grains nouvellement collectés avec des milliers de zircons antarctiques déjà étudiés.
Les données ont indiqué une signature particulièrement marquée entre 650 et 450 millions d’années – la période où le Gondwana se formait. Les signatures isotopiques et élémentaires sont compatibles avec des conditions de haute pression, ce qui suggère une importante activité orogénique associée à la formation de montagnes de type himalayen.
« L’analyse des zircons détritiques de l’Antarctique révèle que sa tectonique était dominée par des chaînes de montagnes de type himalayen, dont les racines seraient aujourd’hui enfouies sous la calotte glaciaire. Ces montagnes se sont formées lors de la formation du Gondwana », écrivent les chercheurs dans leur étude. Une partie de ces chaînes de montagnes pourrait encore aujourd’hui être enfouie sous la glace en Antarctique.
À mesure que ces montagnes s’élevaient, elles auraient également été intensément érodées. Cette érosion aurait déversé d’importantes quantités de sédiments dans les océans. L’érosion de ces montagnes aurait apporté aux océans des nutriments, notamment du phosphore et du fer, ce qui aurait favorisé la prolifération d’organismes photosynthétiques, notamment les algues et les cyanobactéries. Cette production primaire accrue aurait, à son tour, favorisé l’augmentation de l’oxygène atmosphérique.
Reconstitution du Gondwana mettant en évidence les blocs centraux, les orogènes internes et les orogènes périphériques. © Chen et Campbell
Et pour favoriser un événement d’oxydation de grande ampleur, les chaînes de montagnes du Gondwana auraient favorisé l’enfouissement rapide de matière organique et de pyrite dans les sédiments. Ces processus auraient probablement contribué à l’apparition d’animaux complexes.
L’équipe précise toutefois que ces données ne permettent pas de confirmer que les chaînes de montagnes antarctiques sont liées à l’explosion cambrienne. Elles ne permettent pas non plus de dater ni de quantifier avec précision la hausse de la quantité d’oxygène produite dans l’atmosphère. Néanmoins, les chercheurs estiment que la formation des montagnes pourrait avoir créé des conditions environnementales favorables ayant contribué à une importante diversification de la faune.
