ATMOSPHÈRE × CLIMAT
La formation de la couche d’ozone
il y a ~430 millions d’années
Phanérozoïque · Paléozoïque · Silurien
La couche d’ozone, l’écran qui absorbe les ultraviolets nuisibles à l’ADN, s’est formée il y a environ 430 millions d’années à partir de l’oxygène libéré par les premières plantes terrestres.
La couche d’ozone est la partie de l’atmosphère où l’ozone absorbe les longueurs d’onde ultraviolettes qui endommagent l’ADN. L’ozone se forme lorsque le rayonnement solaire dissocie les molécules d’oxygène et que leurs atomes se recombinent par trois. L’oxygène provient des premières plantes terrestres, par une voie indirecte. Les tissus végétaux contiennent beaucoup moins de phosphore par unité de carbone que les organismes marins. Cet écart s’exprime par le rapport carbone sur phosphore. Avec un même apport de phosphore lessivé des roches, les plantes terrestres construisent donc des tissus qui contiennent environ vingt fois plus de carbone. Le carbone enfoui sans se décomposer laisse de l’oxygène disponible. Il y a 420 à 400 millions d’années, l’oxygène suffisait à entretenir le feu : le charbon de bois fossile apparaît dans les roches, et un feu ne se propage pas en dessous d’environ seize pour cent d’oxygène.
Pourquoi c’est important
Des êtres vivants occupaient par endroits des milieux terrestres depuis des milliards d’années, mais toujours sous un ciel qui laissait passer l’ultraviolet de courte longueur d’onde. La montée de l’oxygène a eu deux effets. L’ozone formé à partir de cet oxygène a rendu possible l’occupation des milieux exposés au rayonnement solaire. L’oxygène lui-même a rendu le feu possible. Le feu a ensuite stabilisé la teneur de l’air en oxygène : quand l’oxygène est en excès, les forêts brûlent. Ce mécanisme est une rétroaction, un effet qui agit en retour sur sa cause, et il régule l’atmosphère depuis lors.
Datation et incertitude
Les indicateurs d’oxydoréduction, des mesures chimiques sur les roches qui révèlent la présence d’oxygène dans l’eau, montrent des océans profonds oxygénés il y a environ 435 à 392 millions d’années. Le charbon de bois fossile établit que l’oxygène atmosphérique a dépassé 15 pour cent il y a 420 à 400 millions d’années. Pour une teneur donnée en oxygène, les modèles de Cooke et ses collègues (2022), qui couplent chimie et climat, obtiennent une colonne d’ozone, la quantité d’ozone au-dessus d’un point du sol, plus mince que les estimations antérieures. L’écran s’est donc formé plus tard et plus progressivement que dans la présentation usuelle.
L’histoire de la Terre en une journée
21:43:362 h 16 min avant minuit
si les 4,54 milliards d’années de la Terre étaient ramenées à un seul jour