Une nouvelle recherche montre que la composition isotopique de l’uranium offre un aperçu de l’activité microbienne sur Terre il y a des milliards d’années.
Les océans et autres étendues d’eau contiennent des milliards de tonnes d’uranium dissous. Au cours de l’histoire de la planète, une partie de cet uranium a été transformé sous une forme insoluble: soit par l’action d’organismes vivants – des bactéries –, ou en interagissant chimiquement avec certains minéraux. La possibilité de savoir lequel de ces processus a prévalu fournit un bon aperçu de l’évolution et de l’activité des microbes au cours de l’histoire de la Terre.
Dans la revue PNAS, une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’EPFL (Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, Suisse), décrit une nouvelle méthode utilisant la composition isotopique de l’uranium pour distinguer les deux processus.
Le lien entre les bactéries et la roche n’est pas nouveau. Dans certaines conditions, les bactéries interagissent au niveau biochimique avec des ions dissous tels que le soufre, ou l’uranium. Ils les dissolvent et les font précipiter, ce qui contribue à leur accumulation dans les sédiments océaniques. Mais pour la première fois, des scientifiques ont pu déterminer si des bactéries étaient actives au moment et à l’endroit où les sédiments se sont formés, en analysant de minuscules quantités d’uranium présent dans les sédiments.
Des donneuses d’électrons exigeantes
Le fait que des bactéries et de l’uranium interagissent peut paraître en soi quelque peu surprenant. Mais comme l’explique Rizlan Bernier-Latmani, chercheuse principale de l’étude, pour accomplir certains processus métaboliques, les bactéries doivent se débarrasser d’électrons, et il se trouve que l’uranium dissous est justement capables de les récupérer. L’uranium est loin d’être le seul métal auquel les bactéries donnent des électrons supplémentaires. Mais une fois qu’il a précipité dans sa forme insoluble, l’uranium est le seul métal connu à ce jour qui conserve une empreinte, que les scientifiques peuvent analyser afin de détecter si des bactéries ont été impliquées dans sa transformation.
Ce qui rend l’uranium unique, c’est que les bactéries sont exigeantes quant au type d’uranium auquel elles donnent des électrons. Des deux isotopes les plus abondants présents sur Terre, – l’uranium-238 et l’uranium-235 – les bactéries semblent préférer l’uranium-238, plus lourd. Mais le processus de transformation chimique, par contraste, est le même pour les deux formes de l’uranium. Au final, un rapport plus élevé entre isotopes lourds et légers dans l’uranium solide extrait du sol porte la marque d’un processus de transformation bactérien.
L’évolution de la vie
Pouvoir faire la distinction entre les deux processus de transformation donne aux chercheurs un outil unique pour explorer des sites occupés par des bactéries il y a des milliards d’années. En appliquant leur méthodologie à des données existantes provenant de sédiments Archéen de l’Australie occidentale, les auteurs avancent que l’uranium découvert dans des sédiments pauvres en oxygène en cet endroit a été immobilisé biologiquement. Le bactéries, disent-ils, étaient actives à cet endroit il y a 2,5 milliards d’années, lorsque ces sédiments se sont formés.
Pour un biogéochimiste environnemental tel que Rizlan Bernier-Latmani, savoir si des bactéries étaient actives ou pas à tel moment et à tel endroit est passionnant, car cela pourrait fournir une vision nouvelle de l’évolution chimique de la planète, par exemple sur l’abondance d’oxygène libre dans les océans et l’atmosphère. «Nous avons une certaine compréhension de la manière dont les concentrations atmosphérique et océanique en oxygène ont changé au cours du temps sur la planète, et des preuves croissantes que qu’il y avait des traces d’oxygène il y a déjà des milliards d’années, sur un monde qui en était autrement dépourvu, et des bactéries qui en faisaient usage. Ces variations exercent une influence directe sur l’évolution de la vie et sur les extinctions de masse», dit-elle. Dans le puzzle complexe de l’histoire de la planète, l’uranium pourrait détenir quelques-unes des pièces manquantes.
La recherche a été menée en collaboration avec des chercheurs de l’Institut de Minéralogie de l’Université Leibniz à Hanovre, en Allemagne, et de la School of Earth and Space Exploration de l’Arizona State University, Arizona, Etats-Unis.
Je pensais que la concentration d’U238 permettait de dater précisément l’âge de la supernova dans le rémanent de laquelle le soleil a vu le jour. Cet article démontre le contraire. Les proportions d’U238 et U235 sont surtout le fait des bactéries qui les ont accumulé .. Il doit bien y avoir des gisements d’uranium où les bactéries n’ont pas joué de rôle particulier : en particulier des impacts d’astéroïdes à haute teneur d’uranium, dans la croute terrestre.. Et j’oserais l’hypothèse suivante : la majorité de l’uranium terrestre devrait se trouver dans le noyeau à cause de sa masse. Seules les perticules dissoutes au moment de la formation de la Terre ne sont pas « tombées » dans le noyeau. Le reste a été apporté par des astéroïdes assez gros pour avoir eux aussi un noyeau, ou bien des fragments de noyeau d’ancien gros objet ayant été séparé de son hôte par des collisions antérieures comme c’est le cas des nombreux astéroïdes de type « M » (métalliques) qui sont vraisemblablement tous des fragment du noyeau de « quelque chose » ayant à l’origine été assez gros pour permettre une séparation des éléments par convection. Cette opération de séparation requiert évidemment de la gravité , donc de la masse Mais j’ignorais que les bactéries fussent à ce point gloutonnes qu’elles dévorassent de l’U238 qui n’a rien d’appétissant à priori Ainsi , à l’instar du phosphore , la vie a contrarié la première force cosmique (gravité) dans la distribution des éléments.. Franchement, ça ne m’aurait pas dérangé qu’elles s’abstiennent.
Non, je ne connais même pas les demi-vies respectives dont je sais qu’elle sont sur wikipedia qui est plutôt loquance sur ces questions. Du coup, je ne les connais pas. Il faut dire que je n’ai ni mine d’uranium ni spectromètre de masse ultra-précis sous la main, ce n’est pas une discipline qui se bricole dans son garage ! Par contre , j’ai d’excellents algoritmes de FFT dés fois que ça intéresse quelqu’un d’en calculer des millions par seconde.. Ah mais c’est vrai que je les ai offerts à ma boite , c’est en quelque sorte ma dot en vue d’un mariage heureux et durable Je suis assez curieux en matière d’astro-physique voire un peu interessé car mes activités ont souvent des points communs avec les agences spatiales, la dynamique de l’uranium mineral est une question importante pour dater les évènements en particulier l’origine des métaux plus lourds que le fer qui ne peuvent pas provenir d’une étoile « normale » Certains parlent de collisions d’étoile à neutron qui aurait synthétisé les éléments lourds mais une supernova me semble beaucoup plus probable. D’autant plus que comme son nom l’indique , l’étoile à neutrons est en quelque sorte un énorme noyeau atomique dont les ions ont fusionné sous la gravité. Il faudrait donc déjà casser l’étoile puis désolidariser les liaisons internes des neutrons pour obtenir positons et négatons Ok je ne discute pas la violence du phénomène, une supernova n’est pas un picnic non plus, mais j’ai des doutes sur cette hypothèse qui suppose également que les composants arrachés à l’étoile atteignent la vitesse de libération or celle ci approche celle de la lumière, l’étoile à neutrons n’est pas un trou noir uniquement parce que cette vitesse est inférieure à L. Cela ne l’empèche pas d’être un monstre inimaginable pour mon esprit limité par le cartésianisme Et comme les matériaux issus d’un tel cataclysme dont on précise qu’ils sont lourds et voyagent à des vitesses vertigineuses, comment diable auraient-ils réussi à se stabiliser à 200km/s pour former sotre soleil dont la vitesse et la structure sont plutôt sages et dans la norme ? Bref c’est une supernova qui a eu lieu voici X unités de temps l’unité étant la différence de demi-vies entre les deux isotopes… M’enfin à condition que les bactéries mangeuses d’uranium 238 n’aient pas tout chamboulé entretemps.. bref cette info ne fait qu’infirmer le seul scénario de datation logique concernant l’ancêtre du soleil auquel on doit les éléments lourds qui nous entourent. Bref , cela ne fait qu’ajouter des inconnues à l’approximation des hypothèses