De la lave à la vie : l'océan de magma hautement oxydé de la Terre primitive.

La recherche a permis de nouvelles découvertes sur l'atmosphère de la Terre primitive, suggérant qu'elle a été formée par le dégazage de volatils à partir d'un océan de magma avec un état d'oxydation plus élevé que précédemment supposé. L'étude a révélé que l'océan de magma de la Terre primitive avait une teneur en Fe3+ dix fois supérieure à celle du manteau supérieur actuel, ce qui a résulté en une atmosphère riche en CO2 et SO2.

De nouvelles recherches suggèrent que la Terre primitive avait un océan de magma fortement oxydé, entraînant une atmosphère riche en CO2 et SO2. L'accumulation ultérieure de matériaux réducteurs a été cruciale pour la création d'un environnement propice à la vie.

Elucider l'atmosphère et l'environnement de surface de la Terre primitive, en particulier avant l'origine de la vie, est essentiel pour comprendre l'habitabilité de la Terre. On a longtemps pensé que l'atmosphère des planètes telluriques était formée par le dégazage de volatils provenant de l'intérieur et que sa composition était principalement contrôlée par l'état d'oxydation du manteau. Pour comprendre l'état d'oxydation du manteau, l'abondance du fer ferreux (Fe2+) et du fer ferrique (Fe3+) dans le manteau est essentielle car l'état d'oxydation du manteau varie en fonction de l'abondance relative de ces deux oxydes de fer.

La zone claire au centre de l'image montre un verre métallique solidifié et la zone grise environnante indique un verre silicaté solidifié. L'échantillon a été encapsulé dans une capsule en graphite, qui se transforme en diamant lors des expériences de chauffage. Crédit : Centre de recherche géodynamique, Université d'Ehime

L'Université d'Ehime au Japon a mené une étude expérimentale montrant que l'efficacité de la formation de Fe3+ par disproportionnement redox de Fe2+ dans un magma saturé de métal sous de hautes pressions correspondant à la profondeur du manteau inférieur est plus élevée que ce qui était précédemment supposé. Dans cette réaction, Fe3+ et du fer métallique (Fe0) se forment à partir de 2Fe2+, et la ségrégation de Fe0 dans le noyau augmente la teneur en Fe3+ dans le magma résiduel et son état d'oxydation. Les résultats expérimentaux indiquent que la teneur en Fe3+ de l'océan de magma de la Terre pendant la formation du noyau était environ d'un ordre de grandeur supérieur au manteau supérieur actuel.

Cela suggère que l'océan de magma était beaucoup plus oxydant que le manteau terrestre actuel après la formation du noyau, et que l'atmosphère formée par le dégazage de volatils provenant d'un magma fortement oxydant aurait été riche en CO2 et SO2.

De plus, les auteurs ont découvert que l'état d'oxydation estimé de l'océan de magma de la Terre peut expliquer celui des magmas de l'Hadéen il y a plus de 4 milliards d'années, par déduction à partir des enregistrements géologiques. Étant donné que l'efficacité de la formation de biomolécules dans une atmosphère riche en CO2 est assez faible, les auteurs ont spéculé que l'apport tardif de matériaux réducteurs après la formation de la Terre a joué un rôle important dans la fourniture de molécules organiques biologiquement disponibles et la formation d'un environnement propice à la vie.

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