Les indices de vie à l’Archéen (il y a 4 à 2,5 milliards
d’années) sont rares et se limitent d’ordinaire aux stromatolites,
ces structures calcaires construites par des cyanobactéries via
l’accumulation de leurs biofilms. L’équipe de Chris Yakymchuk vient
cependant de trouver une nouvelle trace de vie insolite : le
carbone d’un graphite coincé dans un rubis de 2,5 milliards
d’années !
En analysant la composition d’une inclusion de graphite dans un rubis groenlandais âgé de 2,5 milliards d’années, Chris Yakymchuk et son équipe de chercheurs de l’université de Waterloo ont pu déterminer que la pierre précieuse s’était formée dans un fluide hydrocarboné d’origine biologique.
Cette preuve de vie inhabituelle, peu avant l’oxygénation massive de notre planète lors de la Grande Oxydation — entre 2,4 et 2 milliards d’années avant notre ère — pourrait être l’ultime trace de cyanobactéries qui furent jadis. L’article correspondant, déjà disponible en ligne, sera dans le volume de novembre de la revue Ore Geology Reviews.
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Un échantillon révélateur de l’apparition de la subduction
Tout commence avec l’un de ces gisements de rubis du sud-ouest du Groenland, les plus vieux connus de nos jours. À une trentaine de kilomètres dans les terres à l’est de Maniitsoq, la sixième ville groenlandaise avec ses 2715 habitants, Chris Yakymchuk et son équipe s’attellent à déterminer l’âge et les processus géologiques à l’origine des rubis locaux.
L’objectif est double : premièrement, développer des modèles régionaux de prospection plus précis, alors que le réchauffement climatique s’associe avec une « ruée vers les rubis » dans l’Ouest groenlandais. Mais aussi, plus largement, mieux comprendre la formation des rubis dans le contexte géologique de l’Archéen tardif.
À ce titre, les rubis analysés par l’équipe sont particulièrement intéressants : ils apparaissent dans une fine couche de schistes coincée entre des gneiss, des roches métamorphiques ici d’origine sédimentaire, et des roches ultramafiques — des roches magmatiques très pauvres en silice.
Grâce à l’analyse de la composition chimique des schistes, les chercheurs ont déterminé les conditions infernales nécessaires à la formation des précieux rubis : des interactions entre fluides rocheux, gneiss et roches ultramafiques vers 700 °C, par 15 à 25 km de profondeur. Ces conditions de métamorphose sont aujourd’hui associées à la subduction (enfoncement d’une plaque tectonique sous une autre de densité plus faible), signe potentiel de son apparition dès la fin de l’Archéen, il y a 2,5 milliards d’années.
Le rubis cachait un trésor
Et ce n’est pas tout. En observant un rubis sur le site, les chercheurs remarquent une drôle d’inclusion : du graphite, un minéral friable constitué de carbone pur (le même que dans les crayons). « Le graphite à l’intérieur de ce rubis était vraiment unique », indique le professeur Yakymchuk à Waterloo News.
À l’issue de l’analyse de la composition isotopique du carbone de ce graphite, coup de tonnerre : le δ13C du graphite — le ratio entre isotopes du carbone 12C et 13C — oscille entre -13 et -17 ‰. Légèrement plus que les valeurs issues de matière organique pure (–49 à –18 ‰), mais trop pour une origine relative au manteau terrestre, dite mantellique (-8 à -3 ‰), ou carbonatée (0 ‰).
Le métamorphisme de la roche serait le coupable de cette signature biologique atténuée : en compressant la roche, il l’aurait vidé d’une partie de ses fluides, riches en carbone organique. « En se basant sur l’enrichissement en 12C de ce graphite, nous avons conclu que ces atomes de carbone furent les molécules organiques d’anciens microorganismes. C’est la première trace de vie trouvée dans un rubis », s’enthousiasme le chercheur.
Mais au juste, quelle forme de vie ? Le mystère reste entier. Cependant, au vu de l’âge reculé du métamorphisme à l’origine des rubis, les auteurs penchent pour des cyanobactéries, probablement déjà présentes sur Terre à l’époque.