“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 194 — #217
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Paléoclimatologie
Néanmoins, l’absence de sidérite (FeCO 3 ) dans les paléosols archéens suggère un plafond maximum de 0,015 bar de CO 2 dans l’atmosphère (voir références dans Catling et Claire (2005) [3]). Un autre gaz à effet de serre est donc
nécessaire et le méthane peut avoir joué ce rôle. Les bactéries méthanogènes
sont probablement parmi les premiers organismes à avoir évolué à la surface
de la Terre, et elles devaient constituer une part importante de la biosphère
primitive dès 3,5 Ga. Avant 3,5 Ga, les dorsales océaniques ont probablement
dégazé plus de méthane qu’aujourd’hui vers l’atmosphère prébiotique, étant
donné l’état plus réduit du manteau à cette époque (Kump et al., 2001 [19]).
L’absence virtuelle d’oxygène dans l’atmosphère avant 2,2 à 2,3 Ga permet
au méthane de s’y accumuler, probablement jusqu’à des rapports de mélange
proches de 1,6 ppmv, valeur mille fois plus élevée que l’actuelle. Le temps de
résidence du méthane dans l’air était aussi vraisemblablement mille fois plus
grand qu’actuellement, parce que, dans cette atmosphère peu oxydante, les
radicaux OH produits par photolyse de l’eau réagissaient avec H 2 . En conséquence, la température à la surface de la Terre pouvait avoir atteint 85
◦ C
(Kasting et Howard, 2006 [15]).
Les rapports CH 4 /CO 2 sont probablement restés nettement inférieurs à 1
jusqu’à 3,0 Ga, empêchant la formation d’une brume de composés organiques
dans l’atmosphère (Lowe et Tice, 2004 [21]). Par contre, dans l’intervalle 3,0
à 2,7 Ga, le niveau de CO 2 atmosphérique a pu être considérablement réduit, suite à la croissance de la croûte continentale particulièrement active
à cette époque. La croûte continentale a probablement atteint 60 % de sa
taille actuelle il y a 3 à 2,9 Ga, alors qu’avant 3,2 Ga, elle n’en représentait
que 10 %. En réponse à cet accroissement de la surface des continents, l’altération des silicates s’est accrue, forçant le niveau de CO 2 atmosphérique à
diminuer (Goddéris et Veizer, 2000 [10] ; Lowe et Tice, 2004 [21]). La température moyenne de la surface du globe a chuté de 10
◦ C (Goddéris et Veizer,
2000 [10]), en même temps que le rapport CH 4 /CO 2 augmentait, permettant
la formation d’une brume de composés organiques autour de la Terre (Lowe
et Tice, 2004 [21]). Il en est résulté un renforcement du refroidissement avant
la lente compensation du paléothermostat. Des traces de glaciations sont effectivement observées dans les supergroupes de Pongola et de Witwatersrand
en Afrique du Sud et dans les schistes verts de Berlingue au Zimbabwe, toutes
ces formations datant de ∼2,9 Ga (Fig. 5.4).
5.3.2 Le grand événement d’oxydation (GEO)
L’événement géochimique et climatologique marquant du début du Protérozoïque est l’oxygénation de l’atmosphère. Les biomarqueurs indiquent que
les premiers organismes photosynthétiques sont présents dès 2,7 Ga. L’oxygène atmosphérique commence vraisemblablement à croître aux alentours de
2,3 Ga. En 100 à 200 millions d’années, la pression d’oxygène passe de 10
−5 bar
à 2 × 10
−2 bar (Catling et Claire, 2005 [3]). Le δ
13 C des carbonates sédimen-
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Paléoclimatologie
Néanmoins, l’absence de sidérite (FeCO 3 ) dans les paléosols archéens suggère un plafond maximum de 0,015 bar de CO 2 dans l’atmosphère (voir références dans Catling et Claire (2005) [3]). Un autre gaz à effet de serre est donc
nécessaire et le méthane peut avoir joué ce rôle. Les bactéries méthanogènes
sont probablement parmi les premiers organismes à avoir évolué à la surface
de la Terre, et elles devaient constituer une part importante de la biosphère
primitive dès 3,5 Ga. Avant 3,5 Ga, les dorsales océaniques ont probablement
dégazé plus de méthane qu’aujourd’hui vers l’atmosphère prébiotique, étant
donné l’état plus réduit du manteau à cette époque (Kump et al., 2001 [19]).
L’absence virtuelle d’oxygène dans l’atmosphère avant 2,2 à 2,3 Ga permet
au méthane de s’y accumuler, probablement jusqu’à des rapports de mélange
proches de 1,6 ppmv, valeur mille fois plus élevée que l’actuelle. Le temps de
résidence du méthane dans l’air était aussi vraisemblablement mille fois plus
grand qu’actuellement, parce que, dans cette atmosphère peu oxydante, les
radicaux OH produits par photolyse de l’eau réagissaient avec H 2 . En conséquence, la température à la surface de la Terre pouvait avoir atteint 85
◦ C
(Kasting et Howard, 2006 [15]).
Les rapports CH 4 /CO 2 sont probablement restés nettement inférieurs à 1
jusqu’à 3,0 Ga, empêchant la formation d’une brume de composés organiques
dans l’atmosphère (Lowe et Tice, 2004 [21]). Par contre, dans l’intervalle 3,0
à 2,7 Ga, le niveau de CO 2 atmosphérique a pu être considérablement réduit, suite à la croissance de la croûte continentale particulièrement active
à cette époque. La croûte continentale a probablement atteint 60 % de sa
taille actuelle il y a 3 à 2,9 Ga, alors qu’avant 3,2 Ga, elle n’en représentait
que 10 %. En réponse à cet accroissement de la surface des continents, l’altération des silicates s’est accrue, forçant le niveau de CO 2 atmosphérique à
diminuer (Goddéris et Veizer, 2000 [10] ; Lowe et Tice, 2004 [21]). La température moyenne de la surface du globe a chuté de 10
◦ C (Goddéris et Veizer,
2000 [10]), en même temps que le rapport CH 4 /CO 2 augmentait, permettant
la formation d’une brume de composés organiques autour de la Terre (Lowe
et Tice, 2004 [21]). Il en est résulté un renforcement du refroidissement avant
la lente compensation du paléothermostat. Des traces de glaciations sont effectivement observées dans les supergroupes de Pongola et de Witwatersrand
en Afrique du Sud et dans les schistes verts de Berlingue au Zimbabwe, toutes
ces formations datant de ∼2,9 Ga (Fig. 5.4).
5.3.2 Le grand événement d’oxydation (GEO)
L’événement géochimique et climatologique marquant du début du Protérozoïque est l’oxygénation de l’atmosphère. Les biomarqueurs indiquent que
les premiers organismes photosynthétiques sont présents dès 2,7 Ga. L’oxygène atmosphérique commence vraisemblablement à croître aux alentours de
2,3 Ga. En 100 à 200 millions d’années, la pression d’oxygène passe de 10
−5 bar
à 2 × 10
−2 bar (Catling et Claire, 2005 [3]). Le δ
13 C des carbonates sédimen-