Des scientifiques découvrent une eau ancienne vieille de 3 milliards d'années sur Terre

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Une équipe de scientifiques britanniques et canadiens a découvert d'anciennes poches d'eau, qui pourraient avoir été coupées de la surface il y a trois milliards d'années. La similitude entre la géographie de la zone sur Terre où l'eau a été trouvée et la géographie sur Mars, soulève la possibilité que Mars puisse également avoir de l'eau vitale piégée sous la surface, ce qui donne un espoir supplémentaire à la possibilité d'y trouver des organismes vivants. . Barbara Sherwood Lollar, professeure de géochimie à l'Université de Toronto, a déclaré: "Cela montre que les roches anciennes ont le potentiel de soutenir la vie et cela pourrait être le cas, qu'elles se trouvent à trois kilomètres sous la surface de la Terre ou sous la surface de Mars"

L'eau souterraine a été retrouvée bouillonnante d'une mine en Ontario, au Canada, à près de trois kilomètres sous la surface. Des chercheurs des universités de Manchester, Lancaster, Toronto et McMaster ont analysé l'eau et ont découvert qu'elle avait au moins 1,5 milliard d'années, mais qu'elle pourrait être aussi vieille que 2,7 milliards d'années - environ la moitié de la planète Terre elle-même, peut-être même antérieure à l'émergence de la vie multicellulaire. Jusqu'à présent, l'eau ancienne n'avait été trouvée emprisonnée que dans de minuscules bulles de roche, mais cette eau jaillissait de la roche à un débit de 2 litres par minute.

L'eau ancienne s'est avérée contenir une abondance de produits chimiques connus pour soutenir les organismes en l'absence de lumière du soleil. Il contient de l'hydrogène et du méthane dissous, ainsi que des gaz nobles comme l'hélium, le néon, l'argon et le xénon, qui pourraient fournir de l'énergie pour la survie des microbes.

Le chef de projet Chris Ballentine, de l'Université de Manchester, a déclaré: "Notre découverte présente un intérêt considérable pour les chercheurs qui souhaitent comprendre comment les microbes évoluent de manière isolée et est au cœur de toute la question de l'origine de la vie, de la durabilité de la vie, et la vie dans des environnements extrêmes et sur d'autres planètes.'

L'équipe d'étude au Canada examine actuellement si l'eau ancienne trouvée dans la mine contient une forme de vie. Les résultats pourraient avoir des implications de grande envergure pour notre compréhension de la vie sur Terre et même sur d'autres planètes.


    La Terre a-t-elle déjà été totalement sous l'eau ?

    Je comprends comment les masses terrestres de la planète montent et descendent et changent au fil du temps. Mais je me demandais si la Terre avait déjà été recouverte à 100 % d'eau et une telle planète pouvait-elle exister ailleurs dans l'univers ?


    La Terre vieille de 1,5 milliard d'années avait de l'eau partout, mais pas sur un continent, selon une étude

    Les produits chimiques dans les roches laissaient présager un monde sans continents.

    Qu'est-ce que Terre ressembler à 3,2 milliards d'années ? De nouvelles preuves suggèrent que la planète était recouverte d'un vaste océan et n'avait aucun continent.

    Les continents sont apparus plus tard, comme tectonique des plaques ont poussé d'énormes masses terrestres rocheuses vers le haut pour percer la surface de la mer, ont récemment rapporté des scientifiques.

    Ils ont trouvé des indices sur cet ancien monde aquatique préservé dans un morceau d'ancien fond marin, maintenant situé dans l'arrière-pays du nord-ouest de l'Australie.

    Il y a environ 4,5 milliards d'années, des collisions à grande vitesse entre la poussière et les roches spatiales ont formé les débuts de notre planète : un bouillonnement, sphère de magma en fusion c'était à des milliers de kilomètres de profondeur. La Terre s'est refroidie en tournant finalement, après 1 000 à 1 million d'années, le magma de refroidissement a formé les premiers cristaux minéraux de la croûte terrestre.

    Pendant ce temps, La première eau de la Terre peut avoir été transporté ici par des comètes riches en glace de l'extérieur de notre système solaire, ou il peut être arrivé dans la poussière du nuage de particules qui a donné naissance au soleil et à ses planètes en orbite, à l'époque de la formation de la Terre.

    Lorsque la Terre était un océan de magma chaud, de la vapeur d'eau et des gaz s'échappaient dans l'atmosphère. "Il a ensuite plu de l'atmosphère lorsque les conditions sont devenues suffisamment froides", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Benjamin Johnson, professeur adjoint au département des sciences géologiques et atmosphériques de l'Iowa State University.

    "Nous ne pouvons pas vraiment dire quelle est la source de l'eau à partir de notre travail, mais nous suggérons que quelle que soit la source, elle était présente lorsque l'océan de magma était encore là", a déclaré Johnson à Live Science dans un e-mail.

    Dans la nouvelle étude, Johnson et le co-auteur Boswell Wing, professeur agrégé de sciences géologiques à l'Université du Colorado Boulder, se sont tournés vers le paysage unique de Panorama dans l'outback australien. Son paysage rocheux préserve un système hydrothermal datant d'il y a 3,2 milliards d'années, "et enregistre toute la croûte océanique de la surface jusqu'au moteur thermique qui a entraîné la circulation", a déclaré Johnson.

    Dans ce fond marin escarpé, différentes versions, ou isotopes, de oxygène au fil du temps, la relation entre ces isotopes peut aider les scientifiques à décoder les changements dans la température des océans anciens et le climat mondial.

    Cependant, les scientifiques ont découvert quelque chose d'inattendu grâce à leur analyse de plus de 100 échantillons de sédiments. Ils ont découvert qu'il y a 3,2 milliards d'années, les océans contenaient plus d'oxygène-18 que d'oxygène-16 (ce dernier est plus courant dans l'océan moderne). Leurs modèles informatiques ont montré qu'à l'échelle mondiale, les masses continentales lixiviaient l'oxygène 18 des océans. En l'absence de continents, les océans transporteraient plus d'oxygène-18. Et le rapport entre ces deux isotopes de l'oxygène a laissé entendre qu'à l'époque, il n'y avait pas du tout de continents, selon l'étude.

    "Cette valeur est différente de celle de l'océan moderne d'une manière qui peut s'expliquer le plus facilement par un manque de croûte continentale émergente", a déclaré Johnson dans l'e-mail.

    D'autres chercheurs ont déjà proposé l'idée que la Terre était autrefois couverte d'océans, a déclaré Johnson. Cependant, il y a moins d'accord sur la quantité de cette croûte visible au-dessus du niveau de la mer. Cette nouvelle découverte « fournit de réelles contraintes géochimiques sur la présence de terres au-dessus du niveau de la mer », a-t-il expliqué.

    La perspective d'un ancien monde aquatique Terre offre également une nouvelle perspective sur une autre question intrigante : où les premières formes de vie de la planète sont apparues et comment elles ont évolué, ont écrit les chercheurs dans l'étude.

    "Il existe deux principaux camps pour l'origine de la vie : les cheminées hydrothermales et les étangs terrestres", a déclaré Johnson. "Si notre travail est précis, cela signifie que le nombre d'environnements terrestres pour que la vie émerge et évolue était vraiment faible ou absent jusqu'à il y a quelque temps après 3,2 milliards d'années."

    Les résultats ont été publiés en ligne aujourd'hui (2 mars) dans la revue Géosciences de la nature.

    Note de l'éditeur : le titre de cet article a été mis à jour le 3 mars pour corriger l'âge d'une Terre sans continent alors que les preuves de cette étude remontent à plus de 3 milliards d'années, la Terre à cette époque n'avait que 1,5 milliard d'années, pas 3 milliards d'années.

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    Les produits chimiques contenus dans les anciennes roches océaniques suggèrent qu'il y a 3,2 milliards d'années, la surface d'un bébé Terre était sans continent et recouverte par un océan mondial.

    La Terre vieille de 3 milliards d'années avait de l'eau partout, mais pas sur un continent, selon une étude : Lire la suite

    C'est chouette à plusieurs égards. Il donne une superficie continentale cohérente avec des travaux plus anciens. Et cela renforce le résultat récent de la vie ayant évolué autour des bouches océaniques depuis que la vie fondatrice de la production biochimique s'y est produite et de la même manière que celle adoptée dans les premières cellules https://phys.org/news/2020-03-groundwork-life.html ].

    Leur modèle préféré donne un résultat très net de 3 à 5 % de la surface continentale actuelle en tant que « subaérien » (exposé à l'atmosphère), ou

    0,7 * 4 = 2,8 % de la surface totale en tant que continent à 3,2 Ga. Cela correspond assez aux résultats plus anciens qui ont le même modèle général résultant en « seulement 2 à 3 % de la surface de la Terre se composait de croûte continentale émergée d'environ 2,5 Ga" combiné à une augmentation très rapide ci-après https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012821X08005748 ].

    Le papier le plus ancien a la croûte continentale principalement sous le magma et/ou l'océan car il est plus mince avec le manteau alors plus chaud. La montée subaérienne rapide est suggérée pour expliquer le changement rapide d'une atmosphère dominée par le CO2 à l'O2 en raison de plusieurs changements dans les puits de gaz d'érosion.


    Les roches anciennes fournissent des indices sur les débuts de l'histoire de la Terre

    L'oxygène sous forme de molécule d'oxygène (O2), produit par les plantes et vital pour les animaux, est heureusement abondant dans l'atmosphère et les océans de la Terre. Les chercheurs qui étudient l'histoire de l'O2 sur Terre, cependant, savent qu'il était relativement rare pendant une grande partie des 4,6 milliards d'années d'existence de notre planète.

    Alors, quand et dans quels environnements l'O2 a-t-il commencé à s'accumuler sur Terre ? Stromatolite à Shark Bay, Australie occidentale. Ces stromatolites sont considérés comme certaines des formes de vie les plus anciennes sur Terre et sont composés d'organismes qui ont probablement contribué à l'existence de l'O2 selon les scientifiques sur l'ancienne Terre (c'est-à-dire les cyanobactéries). Crédit: Ariel Anbar, ASU Télécharger l'image complète

    En étudiant les roches anciennes, les chercheurs ont déterminé qu'il y a entre 2,5 et 2,3 milliards d'années, la Terre a subi ce que les scientifiques appellent le « Grand événement d'oxydation » ou « GOE » en abrégé. L'O2 s'est accumulé pour la première fois dans l'atmosphère terrestre à cette époque et est toujours présent depuis.

    Cependant, grâce à de nombreuses études dans ce domaine de recherche, des preuves sont apparues qu'il y avait des quantités mineures d'O2 dans de petites zones des anciens océans peu profonds de la Terre avant le GOE. Et dans une étude publiée récemment dans la revue Nature Geoscience, une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l'Arizona State University a fourni des preuves convaincantes d'une oxygénation significative des océans avant le GOE, à plus grande échelle et à des profondeurs plus importantes qu'on ne le croyait auparavant.

    Pour cette étude, l'équipe a ciblé un ensemble de roches sédimentaires marines vieilles de 2,5 milliards d'années d'Australie-Occidentale, connues sous le nom de Mt. McRae Shale.

    "Ces roches étaient parfaites pour notre étude car il a été démontré qu'elles avaient déjà été déposées lors d'un épisode d'oxygénation anormal avant le grand événement d'oxydation", a déclaré l'auteur principal Chadlin Ostrander, de l'École d'exploration de la Terre et de l'espace de l'ASU.

    Les schistes sont des roches sédimentaires qui, à un certain moment dans le passé de la Terre, se sont déposées sur le fond marin des anciens océans. Dans certains cas, ces schistes contiennent les empreintes chimiques des anciens océans dans lesquels ils ont été déposés.

    Pour cette recherche, Ostrander a dissous des échantillons de schiste et séparé les éléments d'intérêt dans un laboratoire propre, puis mesuré les compositions isotopiques sur un spectromètre de masse. Ce processus a été complété avec l'aide des co-auteurs Sune Nielsen de la Woods Hole Oceanographic Institution (Massachusetts) Jeremy Owens de la Florida State University Brian Kendall de l'Université de Waterloo (Ontario, Canada) des scientifiques Gwyneth Gordon et Stephen Romaniello de l'ASU's School of Earth et Exploration spatiale et Ariel Anbar de l'École d'exploration de la Terre et de l'espace et de l'École des sciences moléculaires de l'ASU. La collecte de données a duré plus d'un an et a utilisé les installations de la Woods Hole Oceanographic Institution, de la Florida State University et de l'ASU.

    Les schistes du mont McRae, vieux de 2,5 milliards d'années, en Australie occidentale, ont été analysés pour les compositions isotopiques du thallium et du molybdène, révélant un motif qui indique que des minéraux d'oxyde de manganèse étaient enfouis sur de vastes régions de l'ancien fond marin. Pour que cet enterrement ait lieu, l'O2 devait être présent jusqu'au fond de la mer il y a 2,5 milliards d'années.

    Crédit image : Chad Ostrander, ASU

    Le chercheur Chad Ostrander avec un stromatolite fossilisé vieux de 2,7 milliards d'années en Australie occidentale.

    Crédit photo : Chad Ostrander, ASU

    Stromatolite à Shark Bay, Australie occidentale. Ces stromatolites sont considérés comme certaines des formes de vie les plus anciennes sur Terre et sont composés d'organismes qui ont probablement contribué à l'existence de l'O2 selon les scientifiques sur l'ancienne Terre (c'est-à-dire les cyanobactéries).

    Crédit photo : Ariel Anbar, ASU

    À l'aide de spectromètres de masse, l'équipe a mesuré les compositions isotopiques du thallium et du molybdène des schistes du mont McRae. C'était la première fois que les deux systèmes isotopiques étaient mesurés dans le même ensemble d'échantillons de schiste. Selon l'hypothèse, un modèle prévisible d'isotopes de thallium et de molybdène a émergé, indiquant que des minéraux d'oxyde de manganèse étaient enfouis dans le fond marin sur de vastes régions de l'ancien océan. Pour que cet enfouissement ait lieu, l'O2 devait être présent jusqu'au fond de la mer il y a 2,5 milliards d'années.

    Ces résultats améliorent la compréhension des scientifiques de l'histoire de l'oxygénation des océans de la Terre. L'accumulation d'O2 n'était probablement pas limitée à de petites portions de l'océan de surface avant le GOE. Plus probablement, l'accumulation d'O2 s'est étendue sur de vastes régions de l'océan et s'est étendue loin dans les profondeurs de l'océan. Dans certaines de ces zones, l'accumulation d'O2 semble même s'être étendue jusqu'au fond marin.

    "Notre découverte nous oblige à repenser l'oxygénation initiale de la Terre", a déclaré Ostrander. "De nombreuses preuves suggèrent que l'O2 a commencé à s'accumuler dans l'atmosphère terrestre il y a environ 2,5 milliards d'années pendant le GOE. Cependant, il est maintenant évident que l'oxygénation initiale de la Terre est une histoire enracinée dans l'océan. L'O2 s'est probablement accumulé dans les océans de la Terre – à des niveaux importants, selon nos données – bien avant de le faire dans l'atmosphère. »

    "Maintenant que nous savons quand et où l'O2 a commencé à s'accumuler, la question suivante est de savoir pourquoi", a déclaré le professeur et co-auteur de l'ASU, Anbar. « Nous pensons que les bactéries qui produisent de l'O2 prospéraient dans les océans bien avant que l'O2 ne commence à s'accumuler dans l'atmosphère. Qu'est-ce qui a changé pour provoquer cette accumulation? C'est ce sur quoi nous travaillons ensuite. »

    Karine Valentine

    Responsable relations médias et marketing, École d'exploration de la Terre et de l'Espace

    Histoire suivante

    Note de l'éditeur : cette histoire fait partie d'une série ASU Now célébrant le centenaire du parc national du Grand Canyon. Le parc national du Grand Canyon attire des visiteurs du monde entier pour se prélasser dans sa beauté, ce qui en fait non seulement une ressource écologique précieuse à chérir, mais aussi un moteur économique majeur pour l'État de l'Arizona. Équilibrer les missions jumelles d'accès et de préservation.


    Appliquer les règles de la tectonique des plaques

    L'objectif initial de Mueller n'était pas extrêmement ambitieux. Il cherchait simplement à créer une plate-forme open source sur laquelle les géologues pourraient reconstruire numériquement la Terre post-Pangaea, afin que la paléogéologie de pointe « des temps profonds » ne soit plus l'apanage des seules compagnies pétrolières et aisées. groupes de recherche.

    De même, même lorsque lui et ses collaborateurs sont allés plus loin et ont commencé à reconstruire les supercontinents, ils n'ont pas eu la prétention de rechercher toute l'histoire terrestre à partir de zéro. Au contraire, comme Wegener, ils synthétiseraient les décennies de recherche déjà existantes. À l'aide de superordinateurs rapides, ils essaieraient différents scénarios possibles d'évolution continentale, puis choisiraient la représentation qui correspondait le mieux aux données existantes et au fonctionnement connu de la tectonique.

    Le premier objectif de l'équipe était de créer un programme qui modéliserait le mouvement d'une assiette non pas sur un morceau de papier plat, mais sur une sphère. Les continents ont reçu plusieurs axes, ou rotations, permettant à la terre et aux plaques de se déplacer indépendamment, ce qu'ils semblent faire si vous ne savez pas qu'ils sont connectés. (Les anciens modèles obtenaient généralement les bons continents, mais ne tenaient pas compte des limites et du mouvement des plaques.)

    L'une de leurs plus grandes avancées a été de modéliser strictement le globe selon un ensemble de lois - les "règles de la tectonique des plaques" - que les scientifiques ont glanées à partir de décennies d'études méticuleuses du fond marin. Une version de ces règles remonte au écossais, mais le groupe de Sydney et d'autres les ont mises à jour.

    Par exemple, aucun continent ne peut dépasser une limite de vitesse de 20 centimètres par an, mais les fonds océaniques peuvent se déplacer plus rapidement que les continents. De manière générale, les continents ne peuvent pas faire de mouvements brusques et saccadés (bien que, comme le dit Scotese, « de temps en temps… pan!"). Les grands continents n'ont jamais tourné complètement, ni même de 180 degrés, en quelques dizaines de millions d'années seulement. Et, mis à part les occasionnels pan, les affaires de la Terre se sont généralement déroulées lentement et en douceur. Les continents ne peuvent pas sauter au nord, puis au sud, puis à nouveau au nord. Ils ne peuvent pas non plus voler, se tordre, vaciller ou sauter.

    Voici une représentation du groupe de Sydney montrant la vitesse de la rupture de Pangea.

    Un élément clé qui a rendu cela possible a été l'augmentation de la puissance de calcul. Le type de force brute requis, a déclaré Mueller, n'était généralement pas disponible pour les géologues universitaires. Lorsque le temps pouvait être organisé sur un ordinateur rapide, cela pouvait prendre 10 jours, voire deux semaines, pour exécuter des dizaines de configurations possibles de la Terre solide sur une période de 250 millions d'années, afin de déterminer laquelle était la plus susceptible d'être correcte. Les derniers superordinateurs, cependant, peuvent faire le même travail en trois ou quatre jours.

    L'une des chercheuses de Mueller, Kara Matthews, a récemment terminé de tricoter deux modèles des ères pré- et post-pangée, l'un qui remonte à 230 millions d'années (230 Ma, dans la notation standard), et le second à 410 Ma. . Le premier est celui de Mueller et le second a été créé par Torsvik d'Oslo et un post-doctorant nommé Mathew Domeier. Les deux pièces sont considérées comme des œuvres standard, et le défi pour Matthews était principalement de savoir comment les faire fonctionner ensemble de manière transparente. Le résultat est un modèle exhaustif par incréments de 1 million d'années, beaucoup plus granulaire que les intervalles de 10 millions d'années utilisés dans les représentations précédentes.

    Une autre grande avancée est que le nouveau modèle cherche à placer correctement les continents longitudinalement. Torsvik avait utilisé une méthode expérimentale qui, selon lui, trouve correctement la longitude. (En avril, il recevra la prestigieuse médaille Arthur Holmes en partie pour son travail de pionnier sur la méthode.) Il s'appuie sur ce qu'il croit être des lodestars - d'énormes morceaux de roche superlativement ancienne et profondément enfouie avec les noms inélégants Grande Province Ignée (LIP) et Province de grande vitesse d'onde à faible cisaillement (LLSVP).

    Dans un article de 2014, Torvsik a affirmé que sa méthode longitudinale fonctionnait au moins aussi loin que l'explosion cambrienne de 540 Ma, lorsque la diversité de la vie a connu une augmentation considérable. L'une des principales raisons est la stabilité de deux LLSVP (un sous l'Afrique et un second sous le Pacifique), qui, contrairement à une grande partie de la masse terrestre de la Terre, semblent être restés presque immobiles depuis l'explosion cambrienne. Alors que tout le reste de la planète se déplaçait dans le temps, les LLSVP ne l'étaient pas et sont donc des références longitudinales fixes.

    Une autre avancée clé dans le modèle combiné de Matthews consiste à unifier la surface avec la Terre profonde jusqu'au noyau. Distinct des animations concurrentes, qui ne présentent que les masses terrestres à la surface du globe, le modèle Gplates révèle la Terre en mouvement et en mouvement, en plus de l'apparence révélatrice des lignes magnétiques inversées sur un océan Atlantique qui s'étend.

    Mais bien que passionnant, ce serait presque un anti-climax si l'équipe de Mueller s'arrêtait là - si elle ne tentait pas maintenant d'étendre le modèle Gplates à Rodinia et au-delà. C'est ce qui est arrivé ensuite.


    Les scientifiques découvrent que la vie aurait pu exister il y a 3,8 milliards d'années

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    Les filaments et tubes microscopiques, composés d'un oxyde de fer appelé hématite, sont apparus dans un type de roche appelé jaspe.

    Un groupe de chercheurs affirme que la vie sur Terre a commencé beaucoup plus tôt après la découverte de microbes vieux de 3,8 milliards d'années.

    Les scientifiques ont révélé la vie la PLUS PREMIÈRE sur notre planète : les microbes vieux de 3,8 milliards d'années ont beaucoup changé la vie sur Terre et offrent l'espoir de trouver de la vie sur d'autres planètes comme Mars.

    Selon les chercheurs, la vie sur Terre pourrait avoir commencé beaucoup plus tôt qu'on ne le pensait auparavant. Les experts ont trouvé des preuves de la vie la PLUS PREMIÈRE de tous les temps chez des microbes fossiles vieux de 3,8 milliards d'années dans les anciens fonds marins du Canada. La découverte de microbes suggère que la vie pourrait naître de sources hydrothermales marines peu de temps après la formation de la planète.

    Il n'y a pas si longtemps, une étude publiée dans la prestigieuse revue Nature révélait la découverte de micro-organismes fossilisés vieux de 3,7 milliards d'années qui ont été trouvés au Groenland. La découverte avait anticipé de 220 millions d'années la plus ancienne preuve de vie sur Terre.

    Maintenant, la nouvelle découverte repousse la chronologie plus loin, car des experts ont découvert dans les fonds marins du Canada des micro-organismes fossilisés qui existaient sur Terre il y a près de 3,8 milliards d'années.

    Bien que l'on ne sache pas quand ni où la vie sur Terre a commencé, certains des premiers environnements habitables peuvent avoir été des cheminées hydrothermales sous-marines. Nous décrivons ici des micro-organismes fossilisés putatifs âgés d'au moins 3 770 millions et possiblement de 4 280 millions d'années dans des roches sédimentaires ferrugineuses, interprétés comme des précipités liés au fond marin et aux évents hydrothermaux, de la ceinture de Nuvvuagittuq au Québec, Canada. Ces structures se présentent sous forme de tubes et de filaments d'hématite à l'échelle micrométrique avec des morphologies et des assemblages minéraux similaires à ceux des micro-organismes filamenteux provenant des précipités d'évents hydrothermaux modernes et des microfossiles analogues dans les roches plus jeunes. Les roches de Nuvvuagittuq contiennent du carbone isotopiquement léger dans du carbonate et du matériel carboné, qui se présente sous forme d'inclusions graphitiques dans des rosettes de carbonate diagénétique, des lames d'apatite imbriquées parmi des rosettes de carbonate et des granules de magnétite-hématite, et est associée à du carbonate en contact direct avec les microfossiles putatifs. Collectivement, ces observations sont cohérentes avec une biomasse oxydée et fournissent des preuves d'une activité biologique dans des environnements hydrothermaux sous-marins il y a plus de 3 770 millions d'années.

    Le micro-organisme a été découvert par une équipe internationale de scientifiques dans la ceinture dite de Nuvvuagittuq, le long de la rive est de la baie d'Hudson, dans le nord du Québec. La ceinture de Nuvvuagittuq est un fragment de la croûte océanique primitive de notre planète et est composée de roches basaltiques préservant des structures de lave en coussin, compatibles avec un environnement sous-marin, selon les chercheurs de l'étude. Pour faire la découverte, les scientifiques ont inspecté les roches de jaspe, qui proviendraient d'anciens évents hydrothermaux. Les scientifiques ont étudié des tubes et des filaments qui se sont avérés être préservés dans des roches qui ressemblent à des structures similaires que les experts attribuent à la vie bactérienne et voient dans d'autres environnements hydrothermaux des fonds marins.

    Une image microscopique de l'une des plus anciennes formes de vie jamais découvertes CRÉDIT : DOMINIC PAPINEAU

    La nouvelle découverte suggère non seulement que la vie aurait pu apparaître et coloniser la mer peu de temps après la formation de notre planète, mais peut-être que d'autres mondes, similaires au nôtre, auraient pu avoir les mêmes caractéristiques si la vie avait pu exister.

    Les scientifiques disent que cette découverte indique également la possibilité que la vie, telle que nous la connaissons, puisse se cacher sur Mars.

    Étant donné que les fossiles sont presque aussi vieux que notre planète (la Terre s'est formée il y a environ 4,5 milliards d'années), la découverte corrobore des études antérieures selon lesquelles la vie sur Terre pourrait s'être formée dans des environnements très extrêmes, a déclaré Matthew Dodd de l'University College London (UCL), qui a dirigé l'étude. .

    "Les dépôts hydrothermaux modernes hébergent des communautés de micro-organismes, dont certains sont des bactéries oxydant le fer qui forment des tubes et des filaments distinctifs", ont écrit les experts de l'étude.

    L'imagerie par épifluorescence [des microscopes qui utilisent la fluorescence pour générer une image] d'échantillons d'évents modernes a montré que des moulages cylindriques composés d'oxyhydroxyde de fer sont formés par des cellules bactériennes et sont indéniablement biogènes. Par conséquent, des tubes et des filaments morphologiquement similaires dans les jaspes anciens peuvent être considérés comme des biosignatures pouvant survivre à des températures et des pressions élevées.

    Une section de la roche montrant les minuscules fossiles à l'intérieur CRÉDIT : DOMINIC PAPINEAU

    Mais peut-être la chose la plus importante est que les scientifiques pensent que cette découverte donne l'espoir de trouver de la vie sur d'autres planètes et lunes.

    Le professeur Dodd a ajouté : « Ces découvertes démontrent que la vie s'est développée sur Terre à une époque où Mars et la Terre avaient de l'eau liquide à leur surface, posant des questions passionnantes pour la vie extraterrestre. Par conséquent, nous nous attendons à trouver des preuves de la vie passée sur Mars il y a 4 000 millions d'années, ou sinon, la Terre pourrait avoir été une exception spéciale.

    Cependant, il y a des scientifiques qui restent sceptiques. L'un de ces scientifiques est Roger Buick, professeur en sciences de la Terre et de l'espace à l'Université de Seattle.

    « Je suis plutôt douteux que cette découverte résiste à un examen scientifique plus approfondi. »

    « Où se trouve le carbone organique dans les filaments (plutôt qu'à côté d'eux), où se trouvent les données isotopiques internes (plutôt qu'externes) soutenant la fixation biologique du carbone, où se trouvent la preuve de la cellularité, où se trouve la preuve du comportement?”

    « Cette étude semble avoir été soumise à une charge de preuve inférieure à celle des autres rapports sur les microfossiles et ne répond pas aux normes qui seraient requises pour qu'une déclaration de microfossiles plus jeune soit acceptée. Possible, mais pas probable, et certainement pas convaincant ou convaincant.”


    Origine de la vie : des scientifiques découvrent les plus anciennes preuves de vie sur terre dans des gisements de sources chaudes vieux de 3,5 milliards d'années

    Comment est née la vie sur Terre ? A-t-il commencé, comme l'a fait remarquer Charles Darwin, dans «un petit étang chaud» où les molécules ont d'abord appris à se répliquer, ou a-t-il commencé dans les profondeurs des océans, où les sources hydrothermales ont fourni l'énergie nécessaire à l'apparition de la première vie ?

    Telles sont les questions qui empêchent les biologistes de l'évolution de dormir la nuit.

    Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Communications, une équipe de chercheurs a maintenant décrit ce qui est potentiellement la plus ancienne preuve de vie sur terre - des fossiles de micro-organismes dans des gisements de sources chaudes vieux de 3,48 milliards d'années dans la région de Pilbara en Australie occidentale.

    La découverte repousse la première existence connue de vie microbienne sur terre d'au moins 580 millions d'années et soulève une question intrigante : où la vie est-elle apparue pour la première fois, sur terre ou dans les océans ?

    "Nos découvertes passionnantes ne se contentent pas de reculer de 3 milliards d'années le record de la vie dans les sources chaudes, elles indiquent que la vie habitait la terre beaucoup plus tôt qu'on ne le pensait, jusqu'à environ 580 millions d'années", a déclaré le premier auteur de l'étude. Tara Djokic, doctorante à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie, a déclaré dans un communiqué.

    "Cela peut avoir des implications pour une origine de la vie dans les sources chaudes d'eau douce sur terre, plutôt que l'idée plus largement discutée que la vie s'est développée dans l'océan et s'est adaptée à la terre plus tard."

    Djokic et ses collègues ont fait la découverte surprenante en analysant des gisements exceptionnellement bien conservés dans l'ancienne formation Dresser dans le craton de Pilbara en Australie-Occidentale, vieux d'environ 3,5 milliards d'années. Les fossiles découverts dans ces formations comprennent des stromatolites - des structures rocheuses en couches créées par des communautés de microbes anciens - et plusieurs autres signatures de la vie microbienne, telles qu'une texture de palissade microbienne préservée dans la pierre et des bulles qui étaient très probablement piégées dans une substance collante produite par bactéries anciennes.

    Des bulles sphériques préservées dans des roches vieilles de 3,48 milliards d'années de la formation Dresser dans le craton de Pilbara en Australie-Occidentale prouvent que la première vie a vécu dans d'anciennes sources chaudes terrestres. Photo : UNSW

    Les chercheurs ont déduit l'origine terrestre de ces fossiles en raison de la présence de geysérites, qui sont des gisements minéraux que l'on ne trouve qu'à proximité des sources chaudes terrestres.

    "Cela montre qu'une grande variété de vie existait dans l'eau douce, sur terre, très tôt dans l'histoire de la Terre", co-auteur de l'étude Martin Van Kranendonk, directeur du Centre australien d'astrobiologie et directeur de l'école UNSW de biologie, de la Terre et de l'environnement. Sciences, a déclaré dans le communiqué.

    Une image microscopique des textures de geysérite de l'ancienne formation Dresser dans le craton de Pilbara en Australie occidentale. Cela montre que des dépôts de sources chaudes de surface existaient autrefois il y a 3,48 milliards d'années. Photo : UNSW

    En plus de répondre à la question de longue date de l'origine de la vie sur cette planète, la découverte a également des implications pour la recherche d'anciens fossiles sur Mars, qui aurait pu avoir des sources chaudes à sa surface il y a environ trois milliards d'années.

    "Sur les trois principaux sites d'atterrissage potentiels pour le rover Mars 2020, Columbia Hills est indiqué comme un environnement de source chaude", a déclaré Djokic dans le communiqué, faisant référence à l'un des sites d'atterrissage candidats pour la prochaine mission de la NASA sur la planète rouge.

    "Si la vie peut être préservée dans les sources chaudes si loin dans l'histoire de la Terre, il y a de fortes chances qu'elle puisse également être préservée dans les sources chaudes martiennes."


    Des chercheurs découvrent un réacteur nucléaire vieux de 2 milliards d'années en Afrique

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    • Il y a deux milliards d'années, des parties d'un gisement d'uranium africain ont subi spontanément une fission nucléaire

    En 1972, un travailleur d'une usine de traitement de combustible nucléaire a remarqué quelque chose de suspect dans une analyse de routine de l'uranium obtenu à partir d'une source minérale d'Afrique. Comme c'est le cas pour tout l'uranium naturel, le matériau à l'étude contenait trois isotopes - trois formes avec des masses atomiques différentes : l'uranium 238, la variété la plus abondante, l'uranium 234, la plus rare et l'uranium 235, l'isotope qui peut entretenir une réaction nucléaire en chaîne. Pendant des semaines, les spécialistes du Commissariat à l'énergie atomique (CEA) sont restés perplexes

    Ailleurs dans la croûte terrestre, sur la lune et même dans les météorites, nous pouvons trouver des atomes d'uranium 235 qui ne représentent que 0,720% du total. Mais dans les échantillons analysés, qui provenaient du gisement d'Oklo au Gabon, une ancienne colonie française en Afrique de l'Ouest, l'uranium 235 ne constituait que 0,717 %. Cette petite différence était suffisante pour alerter les scientifiques français qu'il se passait quelque chose de très étrange avec les minéraux. Ces petits détails ont conduit à d'autres investigations qui ont montré qu'au moins une partie de la mine était bien en deçà de la quantité standard d'uranium 235 : quelque 200 kilogrammes semblaient avoir été extraits dans un passé lointain, aujourd'hui, cette quantité est suffisante pour faire un demi douzaine de bombes nucléaires. Bientôt, des chercheurs et scientifiques du monde entier se sont réunis au Gabon pour explorer ce qui se passait avec l'uranium d'Oklo.

    Quel a été le fonds à Oklo a surpris tout le monde réuni là-bas, le site d'où provient l'uranium est un réacteur nucléaire souterrain avancé qui va bien au-delà des capacités de nos connaissances scientifiques actuelles ? Les chercheurs pensent que cet ancien réacteur nucléaire a environ 1,8 milliard d'années et a fonctionné pendant au moins 500 000 ans dans un passé lointain. Scientists performed several other investigation at the uranium mine, and the results were made public at a conference of the International Atomic Energy Agency. According to News agencies from Africa, researchers had found traces of fission products and fuel wastes at various locations within the mine.

    Incredibly, compared with this massive nuclear reactor, our modern-day nuclear reactors are not comparable both in design and functionality. According to studies, this ancient nuclear reactor was several kilometers long. Interestingly, for a large nuclear reactor like this, thermal impact towards the environment was limited to just 40 meters on the sides. What researchers found even more astonishing, are the radioactive wastes that have still not moved outside the boundaries of the site, as they have still held in place thanks to the geology of the area.

    What is surprising is that a nuclear reaction had occurred in a way that the plutonium, the by-product, was created, and the nuclear reaction itself had been moderated. This is something considered as a “holy grail” of atomic science. The ability to moderate the reaction means that once the reaction was initiated, it was possible to leverage the output power in a controlled way, with the capacity to prevent catastrophic explosions or the release of the energy at a single time.

    Researchers have dubbed the Nuclear Reactor at Oklo a “natural Nuclear Reactor”, but the truth about it goes far beyond our normal understanding. Some of the researchers that participated in the testing of the Nuclear reactor concluded that the minerals had been enriched in the distant past, around 1.8 billion years ago to spontaneously produce a chain reaction. They also found that water had been used to moderate the reaction in the same way that modern nuclear reactors cool down using graphite-cadium shafts preventing the reactor from going into critical state and exploding. All of this, “in nature”.

    However, Dr. Glenn T. Seaborg, former head of the United States Atomic Energy Commission and Nobel Prize winner for his work in the synthesis of heavy elements, pointed out that for uranium to “burn” in a reaction, conditions must be exactly right. For example, the water involved in the nuclear reaction must be extremely pure. Even a few parts per million of contaminant will “poison” the reaction, bringing it to a halt. The problem is that, no water that pure exists naturally anywhere in the world.

    Several specialists talked about the incredible Nuclear Reactor at Oklo, stating that at no time in the geologically estimated history of the Oklo deposits was the uranium sufficiently abundant Uranium 235 for a natural nuclear reaction to occur. When these deposits were formed in the distant past, due to the slowness of the radioactive decay of U-235, the fissionable material would have constituted only 3 percent of the total deposits – something too low mathematically speaking for a nuclear reaction to take place. However, a reaction took place mysteriously, suggesting that the original uranium was far richer in Uranium 235 than that in a natural formation.


    Was ancient Earth a water world?

    Scientists theorize that some exoplanets – worlds orbiting distant suns – might be water worlds, rocky planets completely covered by global oceans. This month, a researcher at Harvard University published new evidence that Earth itself was once a water world, with its own global ocean and very little, if any, visible land. Planetary scientist Junjie Dong at Harvard is lead author on the new paper, which focuses on the amount of water present in Earth’s mantle, the layer of rock between our planet’s crust and core. These results were published on March 9, 2021, in the peer-reviewed journal AGU Advances.

    You probably learned in school that Earth’s water cycle is the continuous movement of water: from evaporation at the ocean surface to the atmosphere – to falling rain that fills rivers and lakes, contributes to glaciers, polar ice caps and reservoirs below ground – and, often much later on a human timescale, ends up in the oceans again. But we don’t as often think of the important role played by water in processes below ground. For example, water content in magma determines how explosive a volcano can be, and water plays an important role in the formation and migration of petroleum.

    Seawater also percolates down into oceanic crust. There, it hydrates igneous rocks, transforming them into what are called hydrous minerals. It’s in this form that water is carried farther down into the mantle. Dong’s paper explained the thought processes his team used to conclude that Earth was once a water world:

    At the Earth’s surface, the majority of water resides in the oceans, while in the interior, major rock-forming minerals can incorporate significant amounts of water … The amount of water that can be dissolved in Earth’s mantle minerals, called its water storage capacity, generally decreases at higher temperatures. Over billion-year timescales, the exchange of water between Earth’s interior and surface may control the surface oceans’ volume change.

    Here, we calculated the water storage capacity in Earth’s solid mantle as a function of mantle temperature. We find that water storage capacity in a hot, early mantle may have been smaller than the amount of water Earth’s mantle currently holds, so the additional water in the mantle today would have resided on the surface of the early Earth and formed bigger oceans.

    Our results suggest that the long-held assumption that the surface oceans’ volume remained nearly constant through geologic time may need to be reassessed.

    Today, about 71% of Earth’s surface is covered by water. But a few billion years ago, there may have been little to no surface land visible at all. Image via USGS/ Michigan Technological University.

    Deep underground on Earth today, water is stored in two high-pressure forms of the volcanic mineral olivine: hydrous wadsleyite and ringwoodite. That water is thought to be in the form of hydroxyl group compounds, which are made up of oxygen and hydrogen atoms.

    Knowledge about those minerals’ storage capacities has, until now, been based on the high temperatures and pressures inside the mantle on our modern-day Earth. But Dong wanted to go a step further, and figure out the storage capacity across a wider range of temperatures. Pourquoi? Because when the Earth was younger, the mantle was significantly hotter than it is today, which means that it had less storage capacity for water than it does now. The results indicated that both of those minerals have lower storage capacities for water at higher temperatures. If the mantle couldn’t hold as much water, then where did the water go? The surface, Dong said:

    That suggests the water must have been somewhere else. And the most likely reservoir is the surface.

    The storage capacity of the mantle also began to increase over time due to olivine minerals crystallizing out of magma.

    The bulk water storage capacity of Earth’s solid mantle was significantly affected by secular cooling due to its constituent minerals’ temperature-dependent storage capacities. The mantle’s water storage capacity today is 1.86 to 4.41 times the modern surface ocean mass.

    What does this mean exactly?

    It suggests that most of Earth’s water was on the surface at that time, during the Archean Eon between 2.5 and 4 billion years ago, with much less in the mantle. The planet’s surface may have been virtually completely covered by water, with no land masses at all.

    The new research was led by Junjie Dong at Harvard University. Image via Harvard University.

    But then where did all that excess water go? Much of it probably seeped into the mantle as the storage capacity of the mantle began to increase when the temperatures inside the mantle gradually cooled. That process has continued until there was the amount of water left on the surface – in all the oceans, seas and lakes – that we see today. Whereas, according to the new study, water once covered at least close to 100% of Earth’s surface, now it covers only 71%.

    There was also a previous study from last year that indicated that 3.2 billion years ago, Earth had much less surface land than it does now. Those findings were based on an abundance of certain isotopes of oxygen that were preserved in a geological record of the early ocean.

    These new results not only provide a glimpse of what Earth used to be like as a water world, but also have implications for other water worlds in our solar system such as Europa, Enceladus and other ocean moons. Those moons are different from Earth, however, in that their global oceans are covered by crusts of ice. In many ways they are similar to the ice-covered ocean environments at Earth’s poles.

    There are several such ocean moons known in our solar system. Even some dwarf planets like Ceres and Pluto had subsurface oceans and may still today. With thousands of exoplanets being discovered, and estimated to be in the billions in our galaxy alone, how many moons are out there? Likely more than we can easily count right now, and if our solar system is any indication, many of those moons may also be ocean worlds.

    Other evidence points to the probable existence of many other ocean worlds (planets) as well, ones more like Earth when it was covered by water. Just how habitable they may be is still unknown and we won’t know much more until we, hopefully, find one.

    There is growing evidence for other water worlds in our galaxy, and we also have some in our own solar system: moons like Europa (above), Enceladus and others that have global oceans covered by an ice crust. Image via NASA/ JPL-Caltech/ SETI Institute.

    The thought of millions or more ocean worlds in our galaxy alone, both planets and moons, is exciting. Learning more about our own planet’s watery past will help scientists find some of them and perhaps even discover evidence of alien aquatic life.

    There are also implications for how life began on Earth, as Paul Voosen writes in Science. Some scientists think it began in nutrient-rich hydrothermal vents on the ocean floor. But other theories suggest shallow ponds of water on dry land, which frequently evaporated, creating a concentrated bath of chemicals. A global ocean is problematic for both scenarios. It could have diluted needed biomolecules in the ocean itself, and also made the shallow pools unlikely, since all or most of the land would have been submerged underwater. Thomas Carell, a biochemist at Ludwig Maximilian University of Munich, offers a different possibility: watery pockets within oceanic rocks that broke the surface in volcanic seamounts. Il a dit:

    Maybe we had little caves in which it all happened.

    Bottom line: New evidence from Harvard suggests that – a few billion years ago – Earth was a true water world, completely covered by a global ocean, with little if any visible land.


    Mystery of Earth's Water Origin Solved

    Instead of arriving later by comet impact, Earth's waters have likely existed since our planet's birth.

    The water that makes Earth a majestic blue marble was here from the time of our planet's birth, according to a new study of ancient meteorites, scientists reported Thursday.

    Where do the oceans come from? The study headed by Adam Sarafian of the Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) in Woods Hole, Massachusetts, found that our seas may have arrived much earlier on our planet than previously thought.

    The study pushes back the clock on the origin of Earth's water by hundreds of millions of years, to around 4.6 billion years ago, when all the worlds of the inner solar system were still forming.

    Scientists had suspected that our planet formed dry, with high-energy impacts creating a molten surface on the infant Earth. Water came much later, went the thinking, thanks to collisions with wet comets and asteroids.

    "Some people have argued that any water molecules that were present as the planets were forming would have evaporated or been blown off into space," said study co-author Horst Marschall, a geologist at WHOI.

    For that reason, he said, scientists thought that "surface water as it exists on our planet today must have come much, much later—hundreds of millions of years later."

    But no one was certain. To pin down the exact time of the arrival of Earth's water, the study team turned to analyzing meteorites thought to have formed at different times in the history of the solar system.

    First, they looked at carbonaceous chondrite meteorites that have been dated as the oldest ones known. They formed around the same time as the sun, before the first planets.

    Next they examined meteorites that are thought to have originated from the large asteroid Vesta, which formed in the same region as Earth, some 14 million years after the solar system's birth.

    "These primitive meteorites resemble the bulk solar system composition," said Sune Nielsen of the WHOI, a study co-author. "They have quite a lot of water in them, and have been thought of before as candidates for the origin of Earth's water."

    The team's measurements show that meteorites from Vesta have the same chemistry as the carbonaceous chondrites and rocks found on Earth. This means that carbonaceous chondrites are the most likely common source of water.

    "The study shows that Earth's water most likely accreted at the same time as the rock," said Marschall.

    "The planet formed as a wet planet with water on the surface."

    While the authors are not ruling out that some of the water that covers 70 percent of Earth today may have arrived later, their findings suggest that there was enough already here for life to have begun earlier than thought.

    "Knowing that water came early to the inner solar system also means that the other inner planets could have been wet early and evolved life before they became the harsh environments they are today," explained Nielsen.


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