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L'APPARITION DE LA VIE SUR TERRE

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La vie et l'apparition du dioxygène atmosphérique

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La vie et l'apparition du dioxygène atmosphérique

 

Lors de la formation de la Terre, dans l’atmosphère primitive, il n’y avait pas de dioxygène. Aujourd’hui, il y a un taux de 21 % de dioxygène dans notre atmosphère. D’où provient ce dioxygène ?

 

I. Les cyanobactéries, premiers organismes producteurs de dioxygène

 

À Pilbara, en Australie, il y a des sédiments datés de 3,5 milliards d’années. Dans ces sédiments, on retrouve des stromatolithes. Le principe d’actualisme nous permet de dire que les lois géologiques valables actuellement l’étaient aussi dans le passé et de comprendre le fonctionnement des stromatolithes actuels, puisqu’il y en a encore aujourd’hui en Australie. On comprend ainsi comment fonctionnaient ceux retrouvés dans ces sédiments âgés de 3,5 milliards d’années.

 

cyanobacterie

 

Dans ces stromatolithes, il y a une couche externe de cyanobactéries vivantes. Les cyanobactéries sont des organismes photosynthétiques, c’est-à-dire qu’ils réalisent des échanges gazeux : ils absorbent du dioxyde de carbone et vont réaliser le rejet de dioxygène.

$CO_2 + H_2O = C_n (H_2O)_n +O_2$

Cette équation, l’équation de la photosynthèse, va leur permettre de produire des sucres nécessaires à leur survie. La consommation de dioxyde de carbone localement va permettre la précipitation des carbonates et donc la croissance du stromatolithe. En rejetant le dioxygène, les cyanobactéries vont donc enrichir le milieu océanique en dioxygène. On retrouve des traces, des preuves de ce dioxygène via l’étude des fers rubanés et sols rouges continentaux.

 

II. Fers rubanés et sols rouges continentaux témoins de la présence de dioxygène

 

En effet, lors de l’altération des continents par l’eau, il va se former des ions Fer II, Fe2+, ces ions, dans une atmosphère qui est dépourvue de dioxygène, vont être lessivés et emportés au milieu océanique où ils vont rencontrer du dioxygène, qui a été produit par les cyanobactéries des stromatolithes. Ils vont alors se transformer en ions Fer III, Fe3+. En précipitant sous cette forme, ils vont donner un dépôt de couleur rouge, rouge brun, rouge brique, et former des dépôt qu’on appelle fers rubanés.

L’accumulation de dioxygène dans le milieu océanique va être à un moment si importante que ce dioxygène va passer au niveau de l’atmosphère continentale. Dans cette atmosphère, si on reprend l’altération, les ions Fer II ne vont plus être lessivés jusqu’à l’océan puisqu’il y a cette fois du dioxygène dans l’atmosphère. Ces ions Fer II Fe2+ vont donc se transformer en ions Fer III Fe3+ tout de suite au niveau des continents. Même chose : un précipité rouge brun se forme, l’hématite, qui va donner sur les continents les paléosols rouges.

 

importance-roches

 

On va ainsi retrouver des dépôts de fers rubanés de 3,5 à environ 2 milliards d’années, période où l’atmosphère ne contenait pas de dioxygène, mais où il y en avait de par la présence des stromatolithes dans le milieu océanique, et à partir de 2 milliards d’années, on va retrouver les premiers paléosols rouges continentaux puisqu’il y a du dioxygène maintenant dans l’atmosphère, et donc les ions Fer II se transforment localement en ions Fer III. Ces paléosols permettent donc de reconstituer l’histoire du dioxygène atmosphérique.

 

III. La reconstitution de l’histoire du dioxygène atmosphérique

 

vie-apparition

Il y a 3,5 milliards d’années, première apparition des stromatolithes, cyanobactéries qui vont produire du dioxygène.

À partir de 2,5 milliards d’années on commence à retrouver du dioxygène dans l’atmosphère. Ce dioxygène va augmenter jusqu’au taux actuel d’à peu près 21 %, atteint il y a environ 500 millions d’années.