ATMOSPHÈRE × VIE

Le plafond d’oxygène du Protérozoïque

il y a ~1,6 à 0,8 milliard d’années

Protérozoïque · Mésoprotérozoïque · Calymmien

L’oxygène de l’atmosphère ne dépassait pas le millième du niveau actuel il y a 1,6 à 0,8 milliard d’années, d’après les isotopes du chrome mesurés dans les sédiments.

Le plafond d’oxygène est le niveau très bas que l’oxygène de l’atmosphère n’a pas dépassé pendant la plus grande partie d’un milliard d’années. Les chercheurs l’estiment à un millième au plus du niveau actuel, d’après les isotopes du chrome mesurés dans les sédiments de cette époque. Les isotopes sont les variantes d’un même élément, de masses différentes. Le chrome sert d’indicateur parce qu’il ne s’oxyde à terre qu’en présence d’oxygène. Cette oxydation libère du chrome aux isotopes fractionnés, c’est-à-dire en proportions modifiées, et cette signature se retrouve ensuite dans le sédiment marin. Une faible teneur en oxygène implique une faible teneur en ozone, donc un rayonnement ultraviolet plus intense en surface. La majeure partie de la mer profonde demeurait anoxique, sans oxygène. Elle pouvait manquer des métaux traces, des métaux présents en très faible quantité, nécessaires aux enzymes, les protéines qui accélèrent les réactions chimiques des cellules. Les cellules complexes ont subsisté pendant tout cet intervalle, et aucun animal n’y est apparu. Cette absence est ordinairement attribuée aux besoins en oxygène des tissus animaux, qui doivent le prélever dans le milieu plus vite que ne le fournit la seule diffusion, le déplacement spontané des molécules.

Pourquoi c’est important

On attribue ordinairement la plus longue interruption de l’histoire du vivant à la lenteur de l’innovation biologique. Selon la lecture qui retient un plafond d’oxygène, la cause est la planète : il y avait trop peu d’oxygène et trop d’ultraviolets, au-dessus d’un océan tenu pour pauvre en métaux traces essentiels. L’interruption cesse lorsque ces limites sont levées.

Datation et incertitudeDébattu

D’après les isotopes du chrome, l’oxygène du Protérozoïque moyen, la période géologique concernée, valait un millième au plus du niveau actuel, ce qui laisserait trop peu d’oxygène pour des animaux. D’autres indicateurs et d’autres modèles donnent plusieurs pour cent de ce niveau. Si la valeur basse est juste, les animaux sont apparus tardivement parce que la planète les en empêchait ; si la valeur haute est juste, ils sont apparus tardivement parce que l’innovation biologique a demandé ce temps.

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