Une capsule temporelle salée : des cristaux révèlent l’air d’il y a 1,4 milliard d’années

Un voyage dans le temps via un grain de sel

Imaginez un instant… C’était il y a plus d’un milliard d’années. Oui, vous avez bien lu, un milliard. Dans ce qui est aujourd’hui le nord de l’Ontario, le paysage n’avait absolument rien à voir avec les forêts que l’on connaît. À la place, il y avait un immense bassin peu profond, un peu comme la Vallée de la Mort actuelle aux États-Unis, où un lac subtropical s’évaporait doucement sous la chaleur du soleil.

En s’asséchant, cette eau a laissé derrière elle des cristaux de halite, ce qu’on appelle communément du sel gemme. C’est fascinant quand on y pense, car le monde de cette époque nous semblerait totalement étranger. Les bactéries étaient les maîtresses des lieux, la forme de vie dominante, et les algues rouges venaient tout juste de faire leur apparition sur la scène de l’évolution. Quant à la vie multicellulaire complexe, comme les animaux ou les plantes ? Il faudrait encore attendre, oh, environ 800 millions d’années avant qu’ils ne daignent se montrer.

Mais revenons à notre sel. Lorsque l’eau s’est transformée en saumure, une partie a été piégée dans de minuscules poches à l’intérieur des cristaux. C’est comme si le temps s’était figé. Ces inclusions fluides contenaient des bulles d’air, préservant avec une précision incroyable la composition de l’atmosphère de la Terre primitive. Ces cristaux ont ensuite été enfouis sous les sédiments, scellés et coupés du reste du monde pendant 1,4 milliard d’années. Leurs secrets sont restés bien gardés… enfin, jusqu’à aujourd’hui.

Le défi technique : Comment faire parler la pierre ?

C’est ici que l’histoire devient une véritable enquête policière scientifique. Une équipe de chercheurs menée par Justin Park, un étudiant diplômé du Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), et guidée par le professeur Morgan Schaller, Ph.D., a entrepris d’analyser ces gaz piégés. Leur objectif ? Étendre nos connaissances directes sur l’atmosphère terrestre en remontant 1,4 milliard d’années en arrière. Rien que ça.

Ce n’était pas une mince affaire, croyez-moi. Les chercheurs savaient depuis longtemps que ces inclusions dans la halite contenaient des échantillons d’air, mais réussir à obtenir des mesures précises relevait du casse-tête. Pourquoi ? Parce que ces minuscules poches contiennent à la fois des bulles d’air et de la saumure (de l’eau très salée), et les gaz comme l’oxygène ou le dioxyde de carbone ne se comportent pas de la même manière dans l’eau que dans l’air. C’est un détail technique, certes, mais crucial.

Pendant longtemps, les scientifiques ont lutté pour corriger ces différences. Mais Justin Park a réussi à contourner le problème, en partie grâce à un équipement sur mesure construit directement dans le laboratoire de son conseiller, le professeur Schaller. Leurs résultats ont d’ailleurs été publiés dans les prestigieux Proceedings of the National Academy of Sciences. Comme le dit si bien Park : « C’est un sentiment incroyable de craquer un échantillon d’air qui est un milliard d’années plus vieux que les dinosaures ». On peut comprendre son enthousiasme ! Schaller ajoute même que les mesures de dioxyde de carbone obtenues par Justin n’avaient jamais été réalisées auparavant avec un tel degré de précision pour cette époque.

Des chiffres surprenants sur l’oxygène et le climat

Alors, qu’est-ce que ces petits cristaux ont bien pu nous raconter ? Les résultats sont, disons-le, assez surprenants. Les relevés indiquent que l’atmosphère de l’ère mésoprotérozoïque contenait 3,7 % de la quantité d’oxygène que nous avons aujourd’hui. Cela peut sembler peu, mais c’est un chiffre étonnamment élevé ! Suffisamment élevé, en fait, pour soutenir une vie animale multicellulaire complexe… qui pourtant n’apparaîtrait que des centaines de millions d’années plus tard. C’est curieux, non ?

D’un autre côté, le dioxyde de carbone était dix fois plus abondant qu’aujourd’hui. Cette abondance a probablement permis de contrer ce que les scientifiques appellent le « jeune soleil faible » (le soleil brillait moins fort à l’époque) et de créer un climat finalement assez proche du nôtre. Cela soulève inévitablement une question : s’il y avait assez d’oxygène pour les animaux, pourquoi ont-ils mis autant de temps à évoluer ?

Justin Park reste prudent, et il a raison. Il souligne que cet échantillon n’est qu’un instantané dans le temps géologique. « Cela pourrait refléter un événement d’oxygénation bref et transitoire », explique-t-il, au milieu de cette longue ère que les géologues surnomment avec humour le « milliard ennuyeux » (the boring billion). C’était une époque marquée par de faibles niveaux d’oxygène et peu de changements évolutifs. Mais comme le dit Park, avoir des données d’observation directes de cette période est crucial pour comprendre comment la vie complexe a émergé.

Conclusion : Une histoire moins « ennuyeuse » qu’il n’y paraît

Pour finir, regardons les implications de tout cela. Auparavant, des estimations indirectes suggéraient des niveaux de CO2 plus bas, ce qui ne collait pas vraiment avec l’absence de glaciers significatifs durant l’ère mésoprotérozoïque. Les mesures directes de l’équipe, combinées aux estimations de température tirées du sel lui-même, suggèrent que le climat était plus doux qu’on ne le pensait, comparable à celui d’aujourd’hui. Pas de glaciers, donc.

Le professeur Schaller note aussi un détail intéressant : les algues rouges sont apparues juste à ce moment-là de l’histoire terrestre. Or, ces algues sont encore aujourd’hui de gros producteurs d’oxygène. Il est fort possible que les niveaux d’oxygène relativement élevés détectés soient une conséquence directe de la prolifération de ces algues. « Il est possible que ce que nous avons capturé soit en fait un moment très excitant, en plein milieu du milliard ennuyeux », conclut-il. Comme quoi, même un simple grain de sel peut réécrire l’histoire.

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.