lithosphère océanique

Salut

S’il est désormais admis que la vie colonise tous les recoins habitables de notre planète, roches incluses, l’étendue de cette colonisation et les stratégies mises en œuvre par les microorganismes pour se développer dans ces environnements dit extrêmes, mais plus encore, leur impact sur le bilan carbone de notre planète, restent encore à élucider. Une équipe pluridisciplinaire composée de chercheurs français de l’Institut de Physique du Globe de Paris (Université Paris Diderot – PRES Sorbonne Paris Cité – CNRS) et italiens de l’Université de Modena e Reggio Emilia a récemment mis en évidence la présence de niches microbiennes dans le manteau océanique hydraté, environnements qui pourraient bien avoir hébergé les premières formes vivantes sur notre planète. Cette découverte a été publiée en ligne le 10 janvier 2012 par la revue Nature Geoscience.

Les roches du manteau terrestre, appelées péridotites, portées à l’affleurement au fond des océans par le jeu de la tectonique, constituent des environnements d’un intérêt majeur pour le cycle du carbone profond. Ces roches, instables en présence d’eau, ont la capacité remarquable de générer d’importantes quantités d’hydrogène par l’hydratation des silicates qui les constituent. Cet hydrogène, en réduisant le CO2 provenant de l’eau de mer ou du manteau, peut conduire à la formation dite « abiotique » de méthane et d’hydrocarbures légers. Ces produits dérivés de l’hydratation des péridotites fourniraient, en outre, l’énergie métabolique nécessaire au développement de communautés microbiennes en profondeur, loin de toute source d’énergie photosynthétique. Des anomalies en H2 et CH4, soutenant des écosystèmes autotrophes, ont été mises en évidence sur le plancher océanique, au niveau de champs hydrothermaux de basses températures, comme le spectaculaire site de Lost City situé sur le massif Atlantis près de la ride médio-atlantique. Mais qu’en est-il exactement en profondeur ? Jusqu’à la récente étude publiée dans Nature Geoscience, on ne disposait pas de preuves directes de l’existence d’écosystèmes profonds nourris par les volatiles dérivant du manteau terrestre dans les profondeurs de la lithosphère océanique.


Cette étude a été menée sur des échantillons de péridotites hydratées (altérées ou encore « serpentinisées »), collectés par dragage le long de la ride médio-atlantique (4-6°N). Celles-ci hébergent des chapelets d’hydrogrenats (cristaux de grenats hydratés) dont le cœur est fortement affecté par de la dissolution. Des investigations en microscopie électronique et spectroscopie Raman ont permis d’y détecter des accumulations de carbone endogène d’origine biologique. Ces hydrogrenats semblent donc servir de substrat à des microorganismes chimiolithoautotrophes qui utiliseraient les produits dérivés de la serpentinisationpour se développer. Le taux de maturation thermique de cette matière carbonée permet de déterminer le domaine de température (entre 80 et 100°C) où a eu lieu le processus, soit une profondeur d’occurrence dans les deux premiers kilomètres de la lithosphère océanique serpentinisée.


Si l’on considère que les deux tiers de la lithosphère créée le long des 60 000 km de rides océaniques sont majoritairement constitués de péridotites qui, aux dorsales lentes et ultralentes (taux d’expansion < 60 mm/an), affleurent au niveau du plancher océanique et sont ainsi serpentinisées et que l’eau de mer y circule en profondeur sur plusieurs kilomètres, ces environnements pourraient constituer le plus grand habitat microbien sur Terre. Se pose alors la question du rôle ces écosystèmes profonds dans la fixation du carbone, du taux de productivité primaire associé, et des facteurs physico-chimiques qui limitent cette production. Négligée jusqu’à présent dans les modèles globaux, cette vie intraterrestre semble toutefois jouer et avoir joué un rôle clé dans l’évolution de notre planète en tant que médiateur des flux élémentaires entre lithosphère, océans et atmosphère.


Ces nouvelles signatures du vivant reportées dans un contexte rappelant l’environnement de notre Terre Hadéenne (4,5 - 3,8 milliards d'années), ouvre également des perspectives intéressantes autour de l’émergence de la vie sur notre planète. Pour que les premières cellules vivantes puissent apparaître à partir de CO2, de roches et d’eau, une source soutenue d’énergie est nécessaire. La serpentinisation, désormais considérée avec une attention croissante, apparait comme un candidat de choix. Source naturelle d’énergie chimique, elle aurait pu fournir les premières voies biochimiques qui sous-tendent l’apparition et le développement d’écosystèmes microbiens, exploitant, plutôt que provoquant, des processus géochimiques existants. Dans cette perspective, les hydrogrenats ont dès lors pu constituer un environnement prébiotique plus que favorable.

http://www.insu.cnrs.fr/co/terre-solide/lithosphere-oceanique/la-lithosphere-oceanique-serait-elle-le-plus-grand-habitat-microb