Près de trois quarts de Terre est couvert d’océans, faisant ressembler la planète à un point bleu pâle de l’espace. Mais les chercheurs japonais ont fait preuve d’un cas convaincant que la Terre océans étaient une fois verts, dans un Étude publiée dans Nature.
La raison pour laquelle les océans de la Terre ont peut-être semblé différents dans le passé antique est de voir avec leur chimie et l’évolution de photosynthèse. En tant qu’étudiant de premier cycle en géologie, on m’a enseigné l’importance d’un type de gisement de roche appelé Formation de fer à bande dans l’enregistrement de l’histoire de la planète.
Enroulé fer des formations ont été déposées dans le Éons archéens et paléoprotérozoïquesà peu près entre 3,8 et 1,8 milliard il y a des années. La vie à l’époque était confinée à un seul cellule d’organismes dans les océans. Les continents étaient un paysage stérile de roches et de sédiments gris, bruns et noirs.
La pluie tombant sur les roches continentales dissous le fer qui a ensuite été transporté dans les océans par les rivières. D’autres sources de fer étaient volcans sur le fond de l’océan. Ce fer deviendra important plus tard.
L’éon archaïen était un moment où L’atmosphère de la Terre et l’océan était dépourvu d’oxygène gazeux, mais aussi lorsque les premiers organismes à générer de l’énergie à partir de la lumière du soleil ont évolué. Ces organismes ont utilisé la photosynthèse anaérobie, ce qui signifie qu’elles peuvent faire la photosynthèse en l’absence d’oxygène.
Il a déclenché des changements importants en tant que sous-produit de la photosynthèse anaérobie est l’oxygène gazeux. Le gaz d’oxygène lié au fer dans l’eau de mer. L’oxygène n’existait que comme un gaz dans l’atmosphère une fois que le fer d’eau de mer n’a pu neutraliser plus d’oxygène.
Finalement, la photosynthèse précoce a conduit au « Grand événement d’oxydation »un tournant écologique majeur qui a fait vie complexe sur terre possible. Il a marqué la transition d’une Terre largement sans oxygène à une terre avec de grandes quantités d’oxygène dans l’océan et l’atmosphère.
Les « bandes » de différentes couleurs dans les formations en fer à bande enregistrent ce décalage avec une alternance entre les dépôts de fer déposés en l’absence d’oxygène et de fer oxydé rouge.
L’affaire pour les océans verts
Le cas récent du document pour les océans verts dans l’éon archaéen commence par une observation: les eaux autour de l’île volcanique japonaise d’Iwo Jima ont une teinte verdâtre liée à une forme de fer oxydé – Fe (III). Les algues bleu-vert prospèrent dans les eaux vertes entourant l’île.
Malgré leur nom, les algues bleu-vert sont des bactéries primitives et non de véritables algues. Dans l’éon archaïen, les ancêtres des algues bleu-vert modernes ont évolué aux côtés d’autres bactéries qui utilisent du fer ferreux au lieu de l’eau comme source d’électrons pour la photosynthèse. Cela indique des niveaux élevés de fer dans l’océan.
Les organismes photosynthétiques utilisent des pigments (principalement de la chlorophylle) dans leurs cellules pour transformer le CO₂ en sucres en utilisant l’énergie du soleil. La chlorophylle donne aux plantes leur couleur verte. Les algues bleu-vert sont particulières car elles portent le pigment de chlorophylle commun, mais aussi un deuxième pigment appelé phycoérythrobiline (PEB).
Dans leur article, les chercheurs ont constaté que les algues bleu-vert génétiquement modifiées avec du PEB poussent mieux dans les eaux vertes. Bien que la chlorophylle soit idéale pour la photosynthèse dans les spectres de la lumière visibles pour nous, le PEB semble être supérieur dans des conditions de lumière verte.
Avant la montée de la photosynthèse et de l’oxygène, les océans de la Terre contenaient du fer dissous réduit (fer déposé en l’absence d’oxygène). L’oxygène libéré par la montée de la photosynthèse dans l’éon archéen a ensuite conduit au fer oxydé dans l’eau de mer. Les simulations informatiques du papier ont également trouvé l’oxygène libéré par la photosynthèse précoce a conduit à une concentration suffisamment élevée de particules de fer oxydées pour tourner les eaux de surface en vert.
Une fois que tout le fer dans l’océan a été oxydé, l’oxygène libre (0₂) existait dans les océans et l’atmosphère de la Terre. Une implication majeure de l’étude est donc que point vert pâle Les mondes vus de l’espace sont de bonnes planètes candidates pour abriter la vie photosynthétique précoce.
Les changements dans la chimie des océans étaient progressifs. La période archaïenne a duré 1,5 milliard d’années. C’est plus de la moitié de l’histoire de la Terre. En comparaison, toute l’histoire de la montée et de l’évolution de la vie complexe représente environ un huitième de l’histoire de la Terre.
Presque certainement, la couleur des océans a changé progressivement au cours de cette période et potentiellement oscillé. Cela pourrait expliquer pourquoi les algues bleu-vert ont évolué les deux formes de pigments photosynthétiques. La chlorophylle est la meilleure pour la lumière blanche qui est le type de soleil que nous avons aujourd’hui. Profiter de la lumière verte et blanche aurait été un avantage évolutif.
Les océans pourraient-ils changer à nouveau de couleur?
La leçon du récent papier japonais est que la couleur de nos océans est liée à la chimie de l’eau et à l’influence de la vie. Nous pouvons imaginer différentes couleurs de l’océan sans trop emprunter à la science-fiction.
Les océans violets seraient possibles sur Terre si le Les niveaux de soufre étaient élevés. Cela pourrait être lié à une activité volcanique intense et à une faible teneur en oxygène dans l’atmosphère, ce qui conduirait à la domination de bactéries de soufre violet.
Les océans rouges sont également théoriquement possibles sous des climats tropicaux intenses lorsque fer oxydé rouge Formes de la décomposition des rochers sur la terre et est transportée vers les océans par des rivières ou des vents. Ou si un type d’algues lié aux « marées rouges » est venu dominer les océans de surface.
Ces algues rouges sont courantes dans les zones à concentration intense d’engrais telles que l’azote. Dans les océans modernes, cela a tendance à se produire dans Côte à proximité des égouts.
À mesure que notre soleil vieillit, il le fera devenir d’abord plus brillant conduisant à une augmentation de l’évaporation de la surface et à une lumière UV intense. Cela peut favoriser les bactéries de soufre violet vivant dans des eaux profondes sans oxygène.
Il conduira à plus de teintes violettes, brunes ou vertes dans les zones côtières ou stratifiées, avec une couleur bleu profonde dans l’eau à mesure que le phytoplancton déclinait. Finalement, les océans s’évaporent complètement à mesure que le soleil se dilate pour englober l’orbite de la Terre.
Aux échelles de temps géologiques, rien n’est permanent et les changements dans la couleur de nos océans sont donc inévitables.
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