Posté par Redbran le Vendredi 05/06/2020 à 13:00

Lien entre activité microbienne émergente et climat de la Terre primitive

Des scientifiques de l’Université PSL, au sein de l’ENS - PSL et de l’Observatoire de Paris - PSL, en collaboration avec des chercheurs du CNRS membres de l’UMI iGLOBES de l’Université d’Arizona, établissent un lien entre l’activité microbienne émergente sur la Terre primitive et le climat terrestre, les cycles glaciaires et donc l’habitabilité de notre planète il y a plus de 3,5 milliard d’années. Parus dans la revue Nature Communications, le 1er juin 2020, ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour étudier les conditions d’habitabilité ailleurs, dans l’Univers.

Photographie de la surface d'Encelade, prise par la sonde Cassini le 14 octobre 2015 et montrant des cratères traversés par de fines fractures. Illustration Wikimedia Commons NASA/JPL

A la faveur de l’interdisciplinarité dont l’Université PSL porte le crédo, déclinée sur ce thème par la création en 2015 du projet de recherche interdisciplinaire “Origines et conditions d’apparition de la vie” (OCAV), des chercheurs de l’Observatoire de Paris - PSL, de l’ENS - PSL au sein de l’Institut de Biologie, et du CNRS au sein de l’UMI iGLOBES à l’Université d’Arizona, ont mis en commun leur expertise propre et leurs méthodes de simulation portant sur la modélisation planétaire d’une part et des systèmes écologiques d’autre part.

Ce travail fortement interdisciplinaire, identifié depuis le début du projet OCAV comme une contribution unique de PSL sur ce thème, a consisté à coupler ces deux approches pour obtenir l’évolution couplée de la composition atmosphérique, du climat, et de l’activité biologique. Les premiers écosystèmes consommant et produisant du méthane, supposés être apparus sur Terre avant la photosynthèse il y a plus de 3.5 milliards d’années, représentent le système élémentaire permettant de valider la pertinence de cette nouvelle approche à quantifier l’impact mutuel de l’activité biologique sur le climat et la composition atmosphérique.

Cette étude montre qu’entre 3,5 et 4 milliards d’années avant notre ère, l’évolution d’écosystèmes primitifs basés sur la production et la consommation du méthane, un gaz atmosphérique à fort effet de serre, a influencé, en lien avec le cycle du carbone, le climat terrestre, les cycles glaciaires et donc l’habitabilité de notre planète. L’activité biologique a donc exercé un contrôle fort de l’atmosphère et du climat très tôt dans l’histoire de notre planète, plusieurs centaines de millions d’années avant que l’apparition des premiers organismes photosynthétiques oxygéniques ne conduise à l’émergence de l’oxygène comme un gaz majeur de notre atmosphère.

Cette approche générale est maintenant appliquée pour quantifier la possibilité d’une activité méthanogénique au coeur d’Encelade, une lune de Saturne pour laquelle la sonde Cassini a mesuré la composition des jets éjectés en surface, et sur Mars, dont le sol profond à pu être habitable et habité tout au long des 4 derniers milliards d’années. La biosignature atmosphérique de ces écosystèmes leur étant par ailleurs très spécifique, cette étude suggère que la détection d’une activité méthanogénique serait envisageable au-delà de notre système solaire, pour les exoplanètes de type terrestre qui offriraient des conditions similaires à la Terre primitive.

Article publié dans la revue Nature Communications, le 1er juin 2020,par Boris Sauterey (post-doctorant au sein de l’IRIS Ocav) en collaboration avec Benjamin Charnay (chercheur CNRS), Antonin Affholder (doctorant ENS - PSL, Observatoire de Paris - PSL), Stéphane Mazevet (porteur du projet OCAV et directeur de recherche CNRS à l’Observatoire de Paris - PSL) et Régis Ferrière (Institut de biologie de l’ENS - PSL).
Co-evolution of primitive methane-cycling ecosystems and early Earth’s atmosphere and climate
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