La chaleur précoce de la Terre peut s’expliquer par une réaction avec du méthane
Un processus chimique récemment découvert aurait pu conduire à une formation généralisée de méthane, un gaz à effet de serre, lorsque la Terre était jeune. Cette réaction n’implique pas d’organismes vivants, elle aurait donc pu se produire tôt dans l’histoire de notre planète.
Le méthane
Si suffisamment de méthane se formait, cela pourrait aider à expliquer pourquoi la Terre est restée chaude à une époque où le soleil était plus faible qu’aujourd’hui.
Cette découverte pourrait également compliquer davantage la recherche de la vie sur d’autres planètes. Le méthane dans l’air d’une planète est considéré comme une signature de la vie, mais les astronomes devront exclure ce nouveau processus comme explication de toute détection de ce gaz.
Le méthane est un gaz à effet de serre
Le méthane est un composé chimique courant: chaque molécule est constituée d’un seul atome de carbone entouré de quatre atomes d’hydrogène. C’est un gaz à effet de serre qui emprisonne la chaleur du soleil, réchauffant la planète.
Aujourd’hui, la majeure partie du méthane est fabriquée par des organismes vivants, qui utilisent des molécules complexes appelées enzymes pour le faire. Cependant, en 2022, Johanns Rebelein et ses collègues ont identifié un processus par lequel le méthane peut se former dans les organismes vivants sans enzymes.
Les produits chimiques contenant du carbone, du soufre et de l’azote ont été transformés en méthane, entraînés par des substances hautement réactives, notamment du fer chargé électriquement et des espèces réactives de l’oxygène.
Cela a incité l’équipe à se demander si la même réaction pouvait se produire à l’extérieur des cellules vivantes. “Il y a du fer dans la nature; il y a des espèces réactives de l’oxygène dans l’eau”, explique Rebelein.
L’équipe a mis en place de petits flacons contenant quelques millilitres d’eau contenant des produits chimiques de démarrage à des températures allant de 37 °C à 97 °C . “Nous y avons ajouté du fer, puis nous les avons simplement incubés sous une chaleur accrue ou sous la lumière”, explique Rebelein.
Le méthane s’est formé de manière constante, avec des taux augmentant à des températures plus élevées ou lorsque les échantillons étaient éclairés – la lumière a divisé certaines molécules d’eau, formant des espèces réactives de l’oxygène.
Dans le passé sombre
Rebelein dit que ces résultats pourraient aider à expliquer un mystère appelé le paradoxe du jeune soleil faible. Lorsque le soleil s’est nouvellement formé, il était nettement plus sombre qu’aujourd’hui – pourtant, des preuves géologiques suggèrent que la Terre était chaude à l’époque et n’a pas gelé.
On savait déjà que le méthane peut se former en l’absence de vie, bien que par un processus différent. Lorsque l’eau s’écoule à travers des roches riches en fer et en magnésium, les roches sont transformées en un minéral vert appelé serpentinite, et du méthane est libéré comme sous-produit.
Ce processus, appelé serpentinisation, est la principale source non biologique de méthane sur Terre, et l’était probablement aussi pour la Terre primitive, explique Giada Arney du Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland, qui n’a pas participé à l’étude.
Une fausse “biosignature”
Cette nouvelle découverte compliquera encore la recherche de la vie au-delà de la Terre. Parce que le méthane est fabriqué par des organismes vivants, il a été proposé comme une “biosignature”: si une planète a du méthane dans son air, c’est un signe de vie. Du méthane a été détecté à plusieurs reprises sur Mars, ce qui a été interprété comme une preuve de vie microbienne.
Le fait que le méthane puisse être produit par serpentinisation a déjà compliqué son utilisation comme biosignature, dit Arney, et cette nouvelle découverte ajoute à cela. « Cela ajoute à la pile de choses auxquelles nous allons devoir réfléchir.”
Le mélange de méthane et d’oxygène comme biosignature
Pour Arney, la solution consiste à rechercher plusieurs sources de preuves qui brossent un tableau cohérent. L’atmosphère terrestre contient de l’oxygène, de sorte que les molécules de méthane sont détruites en environ 10 ans. « Donc [le méthane] doit être produit extrêmement rapidement [pour rester dans l’atmosphère]”, dit-elle. « Ce taux de production rapide est bien supérieur à tous les processus abiotiques que nous connaissons.” En conséquence, le mélange de méthane et d’oxygène est une meilleure biosignature que le méthane seul, dit-elle.
Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.
Source : New Scientist
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