Notre planète est un système complexe qui se développe de manière dynamique depuis plus de 4,5 milliards d'années. Tous les composants de ce système (le corps solide de la Terre, l'hydrosphère, l'atmosphère, la biosphère), en interaction les uns avec les autres, ont continuellement changé dans une relation complexe, parfois non évidente. La Terre moderne est un résultat intermédiaire de cette longue évolution.
L'un des composants les plus importants du système qu'est la Terre - l'atmosphère, qui est en contact direct avec la lithosphère, la coquille d'eau, la biosphère et le rayonnement solaire. À certaines étapes du développement de notre planète, l'atmosphère a subi des changements très importants aux conséquences considérables. L'un de ces changements mondiaux s'appelle la catastrophe de l'oxygène. L'importance de cet événement dans l'histoire de la Terre est exceptionnellement grande. Après tout, c'est avec lui que le développement ultérieur de la vie sur la planète était lié.
Qu'est-ce qu'une catastrophe d'oxygène
Le terme est né au début de la seconde moitié du XXe siècle, lorsque, sur la base de l'étude des processus de sédimentation précambrienne,conclusion sur l'augmentation brutale de la teneur en oxygène jusqu'à 1% de sa quantité actuelle (points Pasteur). En conséquence, l'atmosphère a pris un caractère régulièrement oxydant. Ceci, à son tour, a conduit au développement de formes de vie qui utilisent une respiration d'oxygène beaucoup plus efficace au lieu de la fermentation enzymatique (glycolyse).
La recherche moderne a apporté des améliorations significatives à la théorie existante, montrant que la teneur en oxygène sur Terre avant et après la frontière archéenne-protérozoïque fluctuait de manière significative, et en général l'histoire de l'atmosphère est beaucoup plus compliquée qu'auparavant pensé.
Atmosphère antique et activités de la vie primitive
La composition primaire de l'atmosphère ne peut être établie avec une précision absolue, et il était peu probable qu'elle soit constante à cette époque, mais il est clair qu'elle était basée sur les gaz volcaniques et les produits de leur interaction avec les roches de la surface terrestre. Il est significatif qu'il ne puisse y avoir d'oxygène parmi eux - ce n'est pas un produit volcanique. L'atmosphère des débuts était donc réparatrice. Presque tout l'oxygène atmosphérique est d'origine biogénique.
Les conditions géochimiques et d'insolation ont probablement contribué à la formation de tapis - communautés stratifiées d'organismes procaryotes, et certains d'entre eux pourraient déjà effectuer la photosynthèse (d'abord anoxygénique, par exemple, à base de sulfure d'hydrogène). Assez tôt, apparemment déjà dans la première moitié de l'Archéen, les cyanobactéries ont maîtrisé la photosynthèse de l'oxygène à haute énergie,qui est devenu le coupable du processus, qui a reçu le nom de la catastrophe de l'oxygène sur Terre.
Eau, atmosphère et oxygène dans l'Archéen
Il faut rappeler que le paysage primitif se distinguait avant tout par le fait qu'il n'est guère légitime de parler d'une frontière terre-mer stable pour cette époque en raison de l'érosion intensive des terres due à l'absence de végétation. Il serait plus juste d'imaginer de vastes étendues souvent inondées avec un littoral très instable, telles étaient les conditions d'existence des tapis de cyanobactéries.
L'oxygène libéré par eux - les déchets - est entré dans l'océan et dans les couches inférieures, puis dans les couches supérieures de l'atmosphère terrestre. Dans l'eau, il a oxydé les métaux dissous, principalement le fer, dans l'atmosphère - les gaz qui en faisaient partie. De plus, il était consacré à l'oxydation de la matière organique. Aucune accumulation d'oxygène ne s'est produite, seules des augmentations locales de sa concentration ont eu lieu.
Établissement long d'une atmosphère oxydante
Actuellement, la poussée d'oxygène de la fin de l'Archéen est associée aux changements du régime tectonique de la Terre (formation de la véritable croûte continentale et formation de la tectonique des plaques) et au changement de la nature de l'activité volcanique causée par eux. Il en résulta une diminution de l'effet de serre et une longue glaciation huronne, qui dura de 2,1 à 2,4 milliards d'années. On sait également que le saut (il y a environ 2 milliards d'années) a été suivi d'une baisse de la teneur en oxygène, dont les raisons ne sont toujours pas claires.
Pendant presque tout le Protérozoïque, jusqu'à il y a 800 millions d'années, la concentration d'oxygène dans l'atmosphère a fluctué, restant cependant en moyenne très faible, bien que déjà supérieure à celle de l'Archéen. On suppose qu'une telle composition instable de l'atmosphère est associée non seulement à l'activité biologique, mais aussi dans une large mesure aux phénomènes tectoniques et au régime du volcanisme. On peut dire que la catastrophe de l'oxygène dans l'histoire de la Terre s'est étendue sur près de 2 milliards d'années - ce n'était pas tant un événement qu'un long processus complexe.
Vie et oxygène
L'apparition d'oxygène libre dans l'océan et l'atmosphère en tant que sous-produit de la photosynthèse a conduit au développement d'organismes aérobies capables d'assimiler et d'utiliser ce gaz toxique dans la vie. Cela explique en partie le fait que l'oxygène ne s'est pas accumulé pendant une aussi longue période: des formes de vie sont apparues assez rapidement pour l'utiliser.
L'éclatement d'oxygène à la limite Archéen-Protérozoïque est en corrélation avec le soi-disant événement Lomagundi-Yatulien, une anomalie isotopique du carbone qui a traversé le cycle organique. Il est possible que cette poussée ait conduit à l'essor de la vie aérobie précoce, comme en témoigne le biote de Francville daté d'il y a environ 2,1 milliards d'années, qui comprend soi-disant les premiers organismes multicellulaires primitifs sur Terre.
Bientôt, comme déjà noté, la teneur en oxygène a chuté puis a fluctué autour de valeurs assez basses. Peut-être un éclair de vie qui a provoqué une consommation accrue d'oxygène,qui était encore très faible, a joué un certain rôle dans cette chute ? À l'avenir, cependant, certaines sortes de "poches d'oxygène" devaient apparaître, où la vie aérobie existait assez confortablement et faisait des tentatives répétées pour "atteindre le niveau multicellulaire".
Conséquences et signification de la catastrophe de l'oxygène
Ainsi, les changements globaux dans la composition de l'atmosphère n'étaient pas, en fait, catastrophiques. Cependant, leurs conséquences ont radicalement changé notre planète.
Des formes de vie ont émergé qui construisent leur activité vitale sur une respiration d'oxygène hautement efficace, ce qui a créé les conditions préalables à la complication qualitative ultérieure de la biosphère. À son tour, cela n'aurait pas été possible sans la formation de la couche d'ozone de l'atmosphère terrestre - une autre conséquence de l'apparition d'oxygène libre dans celle-ci.
De plus, de nombreux organismes anaérobies n'ont pas pu s'adapter à la présence de ce gaz agressif dans leur habitat et se sont éteints, tandis que d'autres ont été contraints de se limiter à une existence dans des "poches" sans oxygène. Selon l'expression figurative du scientifique soviétique et russe, le microbiologiste G. A. Zavarzin, la biosphère «s'est retournée» à la suite de la catastrophe de l'oxygène. La conséquence en fut le deuxième grand événement d'oxygène à la fin du Protérozoïque, qui aboutit à la formation finale de la vie multicellulaire.
