Deux « supermontagnes » cachées auraient permis à la vie d’évoluer sur Terre

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Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université nationale australienne révèle que d’immenses chaînes de montagnes, qui ne sont apparues sur Terre qu’à deux reprises il y a des centaines de millions d’années, auraient joué un rôle majeur dans l’évolution de la vie sur Terre. L’érosion de ces massifs au moins aussi hauts que l’Himalaya aurait en effet apporté de grandes quantités de nutriments, qui ont ruisselé jusqu’aux océans et alimenté des cycles biologiques fondamentaux.

Selon les chercheurs, notre planète a connu deux formations de ce type de « supermontagnes ». La première a eu lieu il y a entre 2000 et 1800 millions d’années, la seconde est survenue entre 650 et 500 millions d’années. Ces deux chaînes de montagnes, beaucoup plus imposantes que ce qui existe aujourd’hui, se sont vraisemblablement élevées pendant la formation d’anciens supercontinents. Selon Ziyi Zhu, spécialiste des sciences de la Terre et auteure principale de l’étude, chacune de ces deux périodes correspond à des moments où des avancées majeures se sont produites dans l’évolution.

« Nous appelons le premier exemple la Nuna Supermountain. Il coïncide avec l’apparition probable d’eucaryotes, des organismes qui ont ensuite donné naissance à des plantes et des animaux », explique la scientifique dans un communiqué. Quant au deuxième événement, nommé Transgondwanan Supermountain, il correspond à l’apparition des premiers grands animaux, il y a 575 millions d’années, et à l’explosion cambrienne survenue 45 millions d’années plus tard, lorsque la plupart des groupes d’animaux sont apparus. Pour les chercheurs, il fait désormais nul doute que ces montagnes sont à la base de cette explosion de vie.

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Des cycles biologiques alimentés par des nutriments essentiels

Zhu et son équipe ont suivi la formation des supermontagnes tout au long de l’histoire de la Terre en analysant les traces de zircons à faible teneur en lutécium — une combinaison particulière de minéraux et de terres rares que l’on ne trouve que sous les très hautes montagnes, où elle se forme sous l’effet de la pression intense qui y règne.

Les données ont révélé que notre planète n’en a connu que deux, à des périodes qui correspondent à la formation de supercontinents — notamment le Columbia (aussi appelé Nuna), qui aurait existé entre il y a 2500 et 1500 millions d’années et le Gondwana, qui s’est formé il y a environ 600 millions d’années. Les montagnes apparaissent en effet lorsque deux plaques tectoniques exercent une force l’une contre l’autre, poussant les roches de surface vers le haut.

« La construction de montagnes entraîne des taux élevés d’érosion et de sédimentation, et les deux périodes de formation de supermontagnes sont associées à une sédimentation volumineuse », écrivent les chercheurs dans la revue Earth and Planetary Science Letters. Une érosion accrue aurait ainsi augmenté l’apport de nutriments biolimitants, en particulier du phosphore et du fer aux océans, favorisant la production d’énergie et l’explosion de la vie marine.

distribution zircons temps biovolume
Distribution des zircons à faible teneur en lutécium en fonction du temps et évolution du biovolume (soit la proportion de matière organique détectée dans les fossiles). On distingue clairement deux pics, entre lesquels l’évolution de la vie était largement réduite. © Z. Zhu et al.

Ces phénomènes expliqueraient notamment la prolifération d’algues chlorophytes survenue il y a 650 millions d’années et l’émergence de grands organismes de type animaux quelque 75 millions d’années plus tard. La distribution des zircons à faible teneur en lutécium fait en tout cas apparaître deux pics distinctifs, correspondant tous deux à une période importante de l’histoire de la Terre. « L’une est liée à l’émergence d’animaux et l’autre à l’émergence de grandes cellules complexes », résume le professeur Jochen Brocks, co-auteur de l’étude.

Une période sans montagnes… et sans vie

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L’apport de nutriments essentiels aux océans a permis d’alimenter des cycles biologiques conduisant l’évolution vers une plus grande complexité. Les chercheurs estiment que les supermontagnes — qui devaient être trois à quatre fois plus longues que l’actuelle chaîne de l’Himalaya — ont non seulement apporté les nutriments essentiels à la vie, mais ont également entraîné une augmentation significative des niveaux atmosphériques d’oxygène. « L’atmosphère de la Terre primitive ne contenait presque pas d’oxygène. On pense que les niveaux d’oxygène atmosphérique ont augmenté en une série d’étapes, dont deux coïncident avec les supermontagnes », a souligné Zhu.

L’augmentation d’oxygène associée à l’érosion de la supermontagne Transgondwanan est la plus importante de toute l’histoire de la Terre, note l’équipe. Sans elle, les animaux n’auraient sans doute pas pu apparaître sur notre planète. L’équipe s’est par ailleurs aperçue que l’émergence de montagnes était relativement limitée pendant une période appelée le Boring billion (ou « milliard ennuyeux »), il y a entre 1800 et 800 millions d’années, lors de laquelle on observe un net ralentissement de l’évolution du vivant. Ce qui ne fait que renforcer l’hypothèse selon laquelle les montagnes sont étroitement liées à la vie sur Terre.

Les chercheurs prévoient à présent d’effectuer des recherches plus ciblées sur les sédiments de l’âge de Nuna, afin d’évaluer si l’érosion rapide de cette supermontagne est liée à des événements géochimiques et biotiques majeurs, tels que la disparition des formations de fer rubanées survenue il y a 1,85 milliard d’années, l’émergence des premiers organismes macroscopiques il y a 1,9 milliard d’années ou encore la radiation des premiers eucaryotes, qui deviennent visibles dans les archives fossiles à 1,65 milliard d’années.

Source : Z. Zhu et al., Earth and Planetary Science Letters

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