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D’anciennes éruptions massives pourraient avoir fourni l’azote nécessaire à la vie

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La foudre brise l’azote présent dans l’air et le fait réagir avec l’oxygène et d’autres éléments. Il y a des millions d’années, des éruptions volcaniques gigantesques dans ce qui est aujourd’hui la Turquie et le Pérou ont chacune déposé des millions de tonnes de nitrates sur les terres adjacentes. Ce nutriment pourrait provenir de la foudre volcanique, ont indiqué des chercheurs le 24 avril lors d’une réunion de l’Union européenne des géosciences à Vienne.

Selon le volcanologue Erwan Martin, de l’université de la Sorbonne à Paris, cette découverte renforce l’idée que, très tôt dans l’histoire de la Terre, les volcans ont pu fournir certains des matériaux qui ont permis à la vie d’émerger.

L’azote est un ingrédient essentiel des molécules biologiques, telles que les protéines et l’ADN. Il constitue environ 78 % de l’atmosphère. Mais les molécules d’azote dans l’air sont constituées de deux atomes d’azote étroitement liés. Ce n’est que lorsque ces atomes sont séparés qu’ils peuvent réagir avec d’autres éléments et créer des formes d’azote utiles à la vie, comme le nitrate (SN : 4/8/08).

Certains microbes peuvent séparer les molécules d’azote et fournir de l' »azote fixe » aux plantes et aux champignons. Les chimistes humains peuvent également le faire, en créant des engrais. Mais avant que la vie ne commence, un processus non biologique a dû entrer en jeu.

La foudre est le meilleur candidat, selon Martin. Ces décharges électriques extrêmement énergétiques peuvent briser les atomes d’azote, qui se combinent avec l’oxygène pour former des oxydes d’azote et finalement des nitrates.

Les éclairs des orages, causés par des particules de glace qui s’entrechoquent et se chargent, séparent les molécules d’azote tous les jours, mais à des taux faibles et répartis sur de vastes zones. Les panaches volcaniques, dans lesquels les particules de poussière s’entrechoquent et se chargent, peuvent produire des éclairs localisés à des intensités stupéfiantes. Au cours d’une journée de l’éruption de 2022 du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en Indonésie, par exemple, il y a eu environ 400 000 décharges (SN : 12/13/22).

Même cette quantité importante d’éclairs crée une quantité relativement faible de nitrates. Mais des éruptions rares et gigantesques, du type de celles qui ne se produisent que tous les 100 000 ans environ, pourraient en créer beaucoup plus. L’idée que de tels événements puissent produire et déposer une grande quantité de nitrates n’est pas nouvelle, explique Martin, mais jusqu’à présent, personne n’avait examiné la teneur en azote des dépôts volcaniques issus de ces éruptions.

Son groupe a échantillonné des affleurements en Turquie et au Pérou liés à dix éruptions explosives survenues il y a entre 20 millions et 1 million d’années. Le climat relativement sec de ces régions permet de s’assurer que les nitrates formés il y a longtemps, qui sont solubles dans l’eau, n’ont pas été entièrement lessivés à l’heure actuelle.

Les nitrates trouvés par les chercheurs contiennent des atomes d’oxygène de masses différentes, dans une proportion similaire à celle des trois atomes d’oxygène qui composent chaque molécule d’ozone dans l’air. Cela montre que les nitrates ont été formés dans l’atmosphère et non par un processus au sol, explique l’équipe.

Sur la base de leur échantillonnage, les chercheurs estiment que chaque éruption a déposé en moyenne environ 60 millions de tonnes de nitrate.

La vie a peut-être commencé il y a environ 3,7 milliards d’années, bien avant les éruptions étudiées par Martin et ses collègues. Mais les premières années de la Terre ont été marquées par un volcanisme extrême. Certains chercheurs pensent que les éclairs au-dessus des îles volcaniques, en particulier, ont joué un rôle dans l’émergence de la vie, avant même que les continents ne soient entièrement formés. Selon Martin, sur la jeune Terre, des quantités de nitrates similaires à celles estimées dans la nouvelle étude auraient pu être produites sur de telles îles, depuis longtemps submergées.

Le concept de l’étude est intéressant, déclare le chimiste marin Jeffrey Bada, de la Scripps Institution of Oceanography à La Jolla, en Californie. Mais il pense que les chercheurs auraient dû tenir compte de la composition différente de l’atmosphère à l’époque où la vie est apparue.

« Dans le monde actuel, les éclairs sur les îles volcaniques produisent de grandes quantités d’oxydes d’azote », explique M. Bada. « Mais dans les premiers temps de la Terre, lorsque l’atmosphère contenait peu d’oxygène, le produit aurait probablement été de l’ammoniac. Comme le nitrate, l’ammoniac est une forme d’azote biologiquement utilisable.

Mais, selon M. Martin, dans un panache volcanique, il y a beaucoup d’eau et d’autres composés oxygénés provenant du magma, qui auraient pu fournir une partie de l’oxygène. Et dans les premiers temps, ajoute-t-il, « ce n’était peut-être pas du nitrate mais de l’ammoniac – c’est toujours de l’azote utile à la vie ». Ce sont des éléments qui doivent encore être étudiés ».

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.sciencenews.org/

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