L'univers de la géologie

Histoire de la Terre et de la vie – Actualités géologiques

Paléontologie

Des fossiles de bactéries âgées de près de 3,5 milliards d’années

Tapis microbien fossilisé de la ceinture de roches vertes de Barberton, en Afrique du Sud.

On sait que la vie était présente sur Terre durant l’Archéen, le second éon de l’histoire de la Terre, qui va de 4 à 2,5 Ga (milliards d’années). Elle était unicellulaire mais elle a laissé des traces identifiées avec certitude. Les plus connues sont les stromatolites. Ce sont des rochers, le plus souvent en calcaire, édifiés par des bactéries. Des scientifiques en auraient reconnu, au Groenland, qui auraient plus de 3,7 Ga, mais . Les bactéries s’associent également pour former des tapis ou des biofilms dans des environnements extrêmement variés, et même extrêmes comme des déserts ou des milieux hypersalés. On les rencontre en particulier à l’interface entre l’eau et les sédiments. Ils contribuent à la stabilisation de ces derniers. Actuellement, ce sont les cyanobactéries qui commencent à édifier les tapis. Elles fabriquent des polysaccharides (appelées EPS, Extracellulaires Polymeric Substances en anglais) qui forment une matrice autour d’elles. Celle-ci piègent les particules de sédiments. D’autres bactéries, avec des métabolismes différents, s’adjoignent à cette colonie.

La ceinture de roches vertes de Barberton en Afrique du Sud ne contient pas les roches les plus anciennes de la Terre, mais les plus prometteuses pour la recherche d’une vie archéenne. On y trouve d’anciens environnements côtiers. Les cherts de Josephsdal, dont il est question dans l’article de 2006, sont des sédiments siliceux déposés dans un milieu d’avant-côte (une zone sous-marine située entre la plage et la limite d’action des vagues de beau temps). Le milieu était entièrement volcanique. Tant dans la mer que sur la terre, le sol était constitué de coulées de laves basaltiques. Il y avait des basaltes en coussins, formés par des épanchements sous-marins de lave. Un volcan situé sur le continent projetait par moments des cendres. Des sources hydrothermales amenaient une eau riche en silice dissoute. C’est elle qui, par précipitation, a formé les cherts. On y voit des alternances de bandes blanches à verdâtres et de bandes noires, dont l’épaisseur va du millimètre au centimètre. Les secondes sont à leur tour constituées de couches de microscopiques cristaux de pyrite ayant moins de 10 micromètres d’épaisseur. Ce minéral, formé de soufre et de fer, est un indice de vie. Un tapis microbien fossilisé a été trouvé au sommet de l’une de ces bandes noires. Il n’a qu’un à quatre micromètres d’épaisseur mais s’étend sur une surface irrégulière de six millimètres carrés.

On y voit très exactement deux espèces de bactéries. Les premières sont des filaments de 0,25 µm de diamètre, dont la longueur peut atteindre 10 µm. L’un d’eux est désigné par la flèche blanche. Elles paraissent recourbées par un courant dont la grande flèche noire indique la direction, à la manière des algues. De minuscules minéraux (lettre M) ont été pris dans ce tapis microbien. Les secondes bactéries sont plus petites, avec une longueur maximale de 3,8 µm, et ressemblent plutôt à des bâtonnets. Certaines sont attachées comme si elles achevaient de se diviser. Ces deux espèces de bactéries sont prises dans une substance dont l’aspect évoque les polysaccharides. Les filaments étaient donc sans doute photosynthétiques. Lors de la fossilisation, les substances organiques ont été remplacées par de la silice, mais il reste du carbone. Il y a plus exactement du kérogène, qui représente le premier stade de la dégradation de la matière organique. Il est susceptible de se transformer en hydrocarbures. De plus, la composition isotopique de ce carbone peut s’expliquer par la photosynthèse. La présence des cristaux de pyrite montre qu’elle était anoxygénique : ce minéral est rapidement altéré par l’oxygène. Enfin, ce film microbien a été encroûté par des évaporites, des roches qui ont précipité par évaporation de l’eau de mer. Il y a notamment du gypse. Le milieu semble donc avoir été un lagon.

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F. Westall et al., Implications of a 3.472–3.333 Gyr-old subaerial microbial mat from the Barberton greenstone belt, South Africa for the UV environmental conditions on the early Earth, Phil. Trans. R. Soc. B (2006) 361.

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