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Tout au long de sa vie, la rotation de la Terre a ralenti, et ceci expliquerait l’oxygène qui maintient la vie

credit Nasa

Depuis sa formation, il y a environ 4,5 milliards d’années, la rotation de la Terre s’est progressivement ralentie, ce qui a entraîné un allongement progressif des jours.

Si le ralentissement de la Terre n’est pas perceptible à l’échelle humaine, il est suffisant pour provoquer des changements significatifs au fil des âges. Selon de nouvelles recherches, l’un de ces changements est peut-être le plus important de tous, du moins pour nous : l’allongement des jours est désormais lié à l’oxygénation de l’atmosphère terrestre.

Plus précisément, les algues bleues (ou cyanobactéries) qui sont apparues et ont proliféré il y a environ 2,4 milliards d’années auraient été en mesure de produire davantage d’oxygène comme sous-produit métabolique en raison de l’allongement des jours sur Terre.

« Une question persistante dans les sciences de la Terre est de savoir comment l’atmosphère de la Terre a obtenu son oxygène et quels facteurs ont contrôlé le moment où cette oxygénation a eu lieu », a déclaré le microbiologiste Gregory Dick de l’Université du Michigan.

« Nos recherches suggèrent que la vitesse à laquelle la Terre tourne – en d’autres termes, la longueur de ses jours – pourrait avoir eu un effet important sur le modèle et le moment de l’oxygénation de la Terre. »

Il y a deux composantes majeures à cette histoire qui, à première vue, ne semblent pas avoir beaucoup à voir l’une avec l’autre. Le premier est le ralentissement de la rotation de la Terre.

La raison pour laquelle la rotation de la Terre ralentit est que la Lune exerce une attraction gravitationnelle sur la planète, ce qui provoque un ralentissement de la rotation puisque la Lune s’éloigne progressivement.

Nous savons, d’après les archives fossiles, que les journées ne duraient que 18 heures il y a 1,4 milliard d’années, et qu’elles étaient plus courtes d’une demi-heure qu’aujourd’hui il y a 70 millions d’années. Tout porte à croire que nous gagnons 1,8 milliseconde par siècle.

Le deuxième élément est connu sous le nom de « grand événement d’oxydation », lorsque les cyanobactéries sont apparues en si grandes quantités que l’atmosphère terrestre a connu une augmentation brutale et significative de l’oxygène. Sans cette oxydation, les scientifiques pensent que la vie telle que nous la connaissons n’aurait pas pu émerger. Ainsi, même si les cyanobactéries font l’objet d’un certain mépris aujourd’hui, le fait est que nous ne serions probablement pas là sans elles.

Il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas sur cet événement, y compris des questions brûlantes comme celle de savoir pourquoi il s’est produit au moment où il s’est produit et pas à un moment plus précoce de l’histoire de la Terre.

Il a fallu que des scientifiques travaillant avec des microbes cyanobactériens relient les points. Dans le gouffre de Middle Island, dans le lac Huron, on peut trouver des tapis microbiens qui seraient des analogues des cyanobactéries responsables du Grand événement d’oxydation.

Les cyanobactéries violettes, qui produisent de l’oxygène par photosynthèse, et les microbes blancs, qui métabolisent le soufre, sont en concurrence dans un tapis microbien sur le fond du lac. La nuit, les microbes blancs s’élèvent au sommet du tapis microbien et font leur travail de dévoreur de soufre. Lorsque le jour se lève, et que le soleil est suffisamment haut dans le ciel, les microbes blancs se retirent et les cyanobactéries violettes remontent au sommet.

« Elles peuvent alors commencer à faire de la photosynthèse et à produire de l’oxygène », explique la géomicrobiologiste Judith Klatt, de l’Institut Max Planck de microbiologie marine, en Allemagne.

« Cependant, il faut quelques heures avant qu’elles ne se mettent vraiment en marche, il y a un long décalage le matin. Les cyanobactéries sont plutôt des lève-tard que des personnes matinales, semble-t-il ».

Cela signifie que la fenêtre du jour dans laquelle les cyanobactéries peuvent pomper de l’oxygène est très limitée – et c’est ce fait qui a attiré l’attention de l’océanographe Brian Arbic de l’Université du Michigan. Il s’est demandé si l’évolution de la durée du jour au cours de l’histoire de la Terre avait eu un impact sur la photosynthèse.

« Il est possible qu’un type similaire de compétition entre les microbes ait contribué au retard dans la production d’oxygène sur la Terre primitive », a expliqué M. Klatt.

Pour démontrer cette hypothèse, l’équipe a réalisé des expériences et des mesures sur les microbes, à la fois dans leur environnement naturel et en laboratoire. Ils ont également réalisé des études de modélisation détaillées sur la base de leurs résultats afin d’établir un lien entre la lumière solaire et la production d’oxygène microbienne, et entre la production d’oxygène microbienne et l’histoire de la Terre.

« L’intuition suggère que deux journées de 12 heures devraient être similaires à une journée de 24 heures. La lumière du soleil monte et descend deux fois plus vite, et la production d’oxygène suit au même rythme », explique le spécialiste des sciences de la mer Arjun Chennu, du Centre Leibniz de recherche marine tropicale, en Allemagne.

« Mais la libération d’oxygène par les tapis bactériens ne suit pas, car elle est limitée par la vitesse de diffusion moléculaire. Ce découplage subtil entre la libération d’oxygène et la lumière du soleil est au cœur du mécanisme. »

Ces résultats ont été incorporés dans des modèles mondiaux des niveaux d’oxygène, et l’équipe a découvert que l’allongement des jours était lié à l’augmentation de l’oxygène de la Terre – pas seulement le grand événement d’oxydation, mais un autre, une seconde oxygénation atmosphérique appelée l’événement d’oxygénation néoprotérozoïque, il y a environ 550 à 800 millions d’années.

« Nous établissons un lien entre les lois de la physique opérant à des échelles très différentes, de la diffusion moléculaire à la mécanique planétaire. Nous montrons qu’il existe un lien fondamental entre la longueur du jour et la quantité d’oxygène pouvant être libérée par les microbes vivant au sol », a déclaré M. Chennu.

« C’est assez excitant. Nous relions ainsi la danse des molécules du tapis microbien à la danse de notre planète et de sa Lune. »

Les recherches ont été publiées dans Nature Geoscience.

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.sciencealert.com/

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