La planète Terre a des qualités vraiment impressionnantes. (Les critiques négatives, il faut le dire, portent surtout sur le personnel et la clientèle.) En haut de la liste des avantages, on trouve une atmosphère richement oxygénée, mais cela ne s'est pas fait du jour au lendemain - il a fallu quelques milliards d'années d'évolution pour créer un monde propice à la vie animale comme la nôtre.

Les scientifiques ont plein d'idées sur ce qui a pu causer l'augmentation de l'oxygène, et il semble que plusieurs d'entre elles soient probablement correctes. La vie fait partie de l'histoire, avec la vie photosynthétique qui pompe de l'oxygène. La chimie de la Terre solide a également joué un rôle, à la fois en soutenant la vie photosynthétique et par des réactions qui font la navette entre l'oxygène de l'atmosphère et les roches profondes de la planète.

Une nouvelle étude menée par Wei Shi de l'Université de Technologie de Chengdu suggère que les preuves de changements dans la subduction - le processus par lequel les plaques tectoniques disparaissent à l'intérieur de la Terre - correspondent au moment des sauts d'oxygène. La Terre s'est progressivement refroidie au fil du temps, et les rares vestiges de son histoire la plus ancienne montrent que les grands processus géologiques ont beaucoup évolué en conséquence. Au début, les roches de surface froides et denses auraient coulé à travers le manteau chaud d'une manière qui ressemble peu à la tectonique des plaques moderne. Les continents qui nous entourent sont des projets de construction vieux de 4,5 milliards d'années, il faut donc de l'imagination pour imaginer ce qui était présent au début.

Ce n'était pas une évolution lisse et linéaire - il semble y avoir des points de transition dans cette histoire géologique. L'oxygénation de l'atmosphère terrestre n'était pas non plus linéaire. Elle a commencé par un saut lors du Grand Événement d'Oxygénation il y a environ 2,4 à 2,0 milliards d'années, puis a stagné jusqu'à reprendre entre 800 et 500 millions d'années. Une troisième augmentation entre 450 et 250 millions d'années nous a amenés aux niveaux d'oxygène modernes.

L'idée de l'équipe de recherche était que les changements dans la subduction pourraient avoir influencé l'oxygène atmosphérique en contrôlant la quantité de carbone et de soufre - qui aiment tous deux se lier à l'oxygène - transportée dans l'intérieur profond. Lorsque le manteau est plus chaud, le carbone et le soufre ne descendent pas très loin avec la roche subductée ; ils sont libérés dans le manteau peu profond et peuvent bientôt revenir via les volcans, prêts à capturer toute molécule d'oxygène téméraire. L'inverse est qu'une plaque plongeant dans un manteau plus froid retiendra davantage de son soufre et de son carbone.

Sur les sites où la roche subductée retrouve son chemin vers la surface, les minéraux et la chimie subtile à l'intérieur nous renseignent sur les températures et les pressions qu'ils ont subies. En comparant ces données, l'équipe a dressé un tableau général de l'histoire de la subduction. Si l'hypothèse tient, on s'attendrait à une subduction à plus basse température en même temps que les augmentations d'oxygène atmosphérique.

Les données semblent effectivement correspondre. La subduction à basse température apparaît entre 2,2 et 1,8 milliard d'années, puis, après une pause, domine depuis 800 millions d'années. Cette période antérieure correspond au premier Grand Événement d'Oxygénation ; la période plus récente couvre les deuxième et troisième sauts d'oxygène. (La période intermédiaire est connue en géologie sous le nom de "Milliard Ennuyeux" parce que... pas grand-chose ne semble s'être passé.) En passant cette histoire dans un modèle chimique de base, les chercheurs ont constaté qu'ils pouvaient approximativement reproduire la chronologie de l'oxygénation.

Le début de l'histoire, disent-ils, pourrait être l'assemblage d'un supercontinent ancien appelé Columbia. Avec des terres au-dessus du niveau de la mer, l'érosion pourrait apporter suffisamment de nutriments aux océans pour soutenir une grande quantité de cyanobactéries photosynthétiques - visibles dans les roches sédimentaires du fond marin riches en carbone organique. La fragmentation de Columbia coïncide avec les premiers signes de subduction à basse température, ce qui aurait permis à davantage de carbone organique et de carbonate d'être subductés profondément dans le manteau.

Puis vint le Milliard Ennuyeux, où même la convection du manteau et le mouvement des plaques tectoniques semblent avoir été lents. Mais après cela, la formation et la fragmentation du Gondwana et de la Pangée nous ont rapprochés d'une carte tectonique