La quantité d’oxygène dans l’atmosphère terrestre en fait une planète habitable.
Vingt et un pour cent de l’atmosphère est constituée de cet élément vivifiant. Mais il y a très longtemps — aussi loin que l’ère moderne, il y a 2,8 à 2,5 milliards d’années — Cet oxygène est quasi inexistant.
Alors, comment l’atmosphère terrestre s’est-elle oxygénée ?
notre recherchePublié dans Sciences naturelles de la Terreajoute une nouvelle possibilité alléchante : qu’au moins une partie de l’oxygène initial de la Terre provienne de sources tectoniques par le mouvement et la décomposition de la croûte.
Terre archéenne
L’éon archéen représente un tiers de l’histoire de notre planète, d’il y a 2,5 milliards d’années à 4 milliards d’années.
Cette terre étrange est un monde clos d’eau océan vertenveloppé brouillard de méthane, et complètement dépourvu de vie multicellulaire. Un autre aspect étrange de ce monde est la nature de son activité tectonique.
Sur la Terre moderne, l’activité tectonique dominante est appelée tectonique des plaques, où la croûte océanique – la couche de terre la plus externe sous les océans – plonge dans le manteau terrestre (la zone entre la croûte terrestre et le noyau) à des points de rencontre appelés zones de subduction.
Cependant, il y a beaucoup de débats quant à savoir si la tectonique des plaques est réapparue à l’ère archéenne.
Une des caractéristiques récentes des zones de subduction est leur connectivité magma oxydé.
Ce magma se forme lorsque les sédiments s’oxydent et que les eaux du fond, des eaux froides et denses, se forment près du fond de l’océan. inséré dans le manteau terrestre. Cela produit un magma qui a une forte teneur en oxygène et en eau.
Notre recherche vise à tester si l’absence d’oxydants dans les eaux de fond et les sédiments archéens peut empêcher la formation de magma oxydé.
L’identification de ces magmas dans de nouvelles roches ignées peut fournir la preuve que la subduction et la tectonique des plaques se sont produites il y a 2,7 milliards d’années.
Vivre
Nous avons recueilli des échantillons de roches granitiques datant de 2 750 à 2 670 millions d’années dans tout le sous-district d’Abitibi Wawa de la Haute-Province, le plus grand continent archéen préservé s’étendant sur 2 000 kilomètres (1 243 milles) de Winnipeg, au Manitoba, jusqu’à l’extrême est. Québec.
Cela nous permet d’étudier les taux d’oxydation des magmas produits tout au long de la nouvelle ère.
Mesurer l’état d’oxydation de ces roches ignées – qui se forment par le refroidissement et la cristallisation du magma ou de la lave – est un défi. Les événements post-cristallisation peuvent avoir altéré ces roches par déformation, enfouissement ou chauffage ultérieurs.
Nous avons donc décidé de jeter un œil apatite minérale Il est situé à cristal de zirconium sur ces rochers.
Les cristaux de zircon peuvent résister à des températures et des pressions extrêmes pour les événements post-cristallisation. Ils contiennent des indices sur l’environnement dans lequel ils se sont formés à l’origine et fournissent des âges précis pour les roches elles-mêmes.
De minuscules cristaux d’apatite de moins de 30 microns de large, soit environ la taille d’une cellule de peau humaine, sont piégés à l’intérieur des cristaux de zircon. contient du soufre. En mesurant la quantité de soufre dans l’apatite, nous pouvons déterminer s’il s’est développé à partir de magma oxydé.
Nous avons réussi à mesurer fuite d’oxygène véritable magma archéen – essentiellement la quantité d’oxygène libre qu’il contient – en utilisant une technique spéciale appelée spectroscopie d’absorption des rayons X près des structures de la jante (S-XANES) dans la source de photons avancée synchrotron Laboratoire national d’Argonne dans l’Illinois.
Fabriquer de l’oxygène à partir de l’eau ?
Nous avons constaté que la teneur en soufre du magma, qui était initialement autour de zéro, est passée à 2 000 ppm il y a environ 2 705 millions d’années. Cela indique que le magma est devenu riche en soufre.
Par ailleurs, Prédominance S6+ – un type d’ion soufre – dans l’apatite Il a suggéré que le soufre provenait d’une source identique et oxydée Données provenant de cristaux de zircon hôtes.
Les nouvelles découvertes suggèrent que le magma oxydé s’est formé à l’ère moderne, il y a 2,7 milliards d’années. Les données indiquent qu’un manque d’oxygène dissous dans les réservoirs archéens n’empêche pas la formation de magmas oxydés riches en soufre dans les zones de subduction.
L’oxygène contenu dans ce magma doit provenir d’une autre source et a finalement été libéré dans l’atmosphère lors d’une éruption volcanique.
Nous constatons que la présence de ce magma oxydé est corrélée avec des événements majeurs de minéralisation aurifère dans la province supérieure et le craton de Yilgarn (Australie occidentale), indiquant un lien entre ces sources riches en oxygène et la formation globale de gisements de minerai.
Les implications de ce magma oxydé vont au-delà de la compréhension de la géodynamique primitive de la Terre. Auparavant, on pensait qu’il était impossible pour le magma archéen de s’oxyder, s’il le faisait eau de mer Et Fond marin ou roches sédimentaires jamais.
Bien que le mécanisme exact ne soit pas clair, l’apparition de ce magma suggère que le processus de subduction, dans lequel l’eau de mer est transportée sur des centaines de kilomètres jusqu’à notre planète, produit de l’oxygène libre. Cela oxyde alors le manteau supérieur.
Notre étude suggère que la subduction archéenne pourrait être un facteur vital inattendu dans l’oxygénation de la Terre, dès le début L’odeur de l’oxygène il y a 2,7 milliards d’années également Le grand événement d’oxydation , au cours duquel l’oxygène atmosphérique a augmenté de 2% il y a 2,45 à 2,32 milliards d’années.
À notre connaissance, la Terre est le seul endroit du système solaire – passé ou présent – avec une tectonique des plaques active et une subduction. Cela suggère que cette recherche pourrait expliquer en partie les pénuries d’oxygène et, éventuellement, la vie sur d’autres planètes rocheuses à l’avenir également.
mauvais davidStagiaire postdoctoral, Sciences de la Terre, Université Laurentienne; Adam Charles-SimonProfesseur Arthur Thornow de sciences de la Terre et de l’environnement, Université du MichiganEt Xuyang MengStagiaire postdoctorale, Sciences de la Terre et de l’environnement, Université du Michigan
Cet article a été republié de Conversation Sous licence Creative Commons. Lis Article original.
