Au cours de son histoire, la planète a été le cadre de plusieurs événements d’extinction massive, dont la plus célèbre étant certainement celle du Crétacé-Paléogène s’étant déroulée il y a 66 millions d’années et ayant entraîné la disparition de très nombreuses espèces animales et végétales, dont les dinosaures. Mais récemment, des géobiologistes ont montré qu’il y a environ 2.4 milliards d’années, une extinction encore plus importante que toutes les autres s’est déroulée sur Terre.

Des preuves provenant d’anciennes roches révèlent que la plus ancienne extinction massive de l’histoire de notre planète s’est probablement produite parmi les organismes unicellulaires il y a plus de 2 milliards d’années. Une analyse récente suggère maintenant que l’événement fut d’une plus grande ampleur que tous les autres phénomènes d’extinction qui ont suivi, y compris la disparition des dinosaures.

« Cela montre que même lorsque la biologie sur Terre ne repose que sur des microbes, vous pouvez toujours avoir ce qui pourrait être considéré comme une énorme extinction massive, qui ne serait autrement pas enregistrée dans les archives fossiles » explique le géologue Malcolm Hodgskiss de l’Université de Stanford.

Apparition des cyanobactéries et élévation des taux d’oxygène : la Grande Oxydation

Les chercheurs décrivent cette époque, située bien avant l’avènement d’une vie complexe et bien au-delà des archives fossiles, dans un article publié dans la revue PNAS. Il y 2.4 milliards d’années, l’oxygène de l’atmosphère terrestre était rare, principalement emprisonné dans des minéraux ou enfermé dans de l’eau.

Ensuite, des cyanobactéries sont apparues et ces micro-organismes marins ont eu la capacité de photosynthèse, utilisant la lumière du Soleil pour rejeter de l’oxygène dans l’atmosphère. La Grande Oxydation (GOE) a été une période foisonnante, alors que la vie a prospéré, s’est diversifiée et s’est étendue. Et puis, pour une raison quelconque, tout s’est terminé de façon abrupte et catastrophique.

strates geologiques

Afin de déterminer les niveaux d’oxygène atmosphérique présents il y a 2.4 milliards d’années, les chercheurs ont analysé des roches, notamment la barite,  provenant  des îles Belcher dans la baie de Hudson au Canada. Crédits : Malcolm S. W. Hodgskiss et al. 2019

Pour comprendre pourquoi, les chercheurs de Stanford se sont tournés vers un minéral appelé baryte, qui se trouve sur les îles Belcher du Canada subarctique. Le paysage ici a survécu pendant des milliards d’années, ce qui signifie qu’il a enregistré l’histoire de l’évolution de l’oxygène dans l’atmosphère de notre planète.

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Une disparition massive des cyanobactéries due à une diminution des nutriments disponibles

En mesurant les isotopes d’oxygène, de soufre et de baryum trouvés dans ces roches, les auteurs ont trouvé des isotopes d’oxygène négatifs survenant peu de temps après la GOE, il y a environ 2.05 milliards d’années. Cela aurait nécessité une chute rapide du nombre de bactéries, chutant de plus de 5 fois et potentiellement jusqu’à 200 fois. Les auteurs soutiennent qu’un tel effondrement énorme a probablement été provoqué par un manque d’éléments nutritifs essentiels, tels que le phosphore, qui est un facteur important dans la répartition et le développement des cyanobactéries.

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Les résultats soutiennent la théorie du « dépassement de l’oxygène », qui suggère que lorsque les microorganismes libérant de l’oxygène ont commencé à prospérer dans l’océan, ils ont atteint un pic critique et que leur apport en nutriments ne pouvait plus les maintenir, entraînant une diminution de l’oxygène atmosphérique. Les nouvelles données ne font que renforcer l’idée selon laquelle une diminution des nutriments est étroitement liée aux niveaux d’oxygène atmosphérique.

Si les résultats des chercheurs sont corrects, l’événement meurtrier qui a frappé ces microorganismes il y a si longtemps devrait être l’un des changements biotiques les plus marquants de l’histoire de la Terre, plus encore que les cas où jusqu’à deux tiers des plantes et la vie animale ont disparu.

« Cumulativement, ces résultats suggèrent que la transition entre le GOE et la fin du GOE était potentiellement l’un des plus grands changements durables de la productivité de la biosphère, rivalisant avec la colonisation du royaume terrestre par les plantes terrestres et l’extinction massive du Permo-Triasique et peut-être même avec l’avènement de l’oxygène par photosynthèse en intensité » concluent les auteurs.

Sources : PNAS

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