Foudre

Des milliards d’éclairs pourraient avoir relancé la vie sur Terre, selon une étude.

Non, un coup de foudre errant n’a pas littéralement animé les premiers microbes du monde (désolé, Dr Frankenstein). Mais selon une nouvelle étude publiée mardi 16 mars dans la revue Nature Communications, des milliards de coups de foudre sur un milliard d’années de l’histoire primitive de la Terre pourraient avoir aidé à débloquer des composés de phosphore cruciaux qui ont ouvert la voie à la vie. sur Terre.

« Dans notre étude, nous montrons pour la première fois que la foudre était probablement une source importante de phosphore réactif sur Terre à l’époque où la vie s’est formée. 3,5 milliards à 4,5 milliards d’années », a déclaré à l’auteur principal de l’étude, Benjamin Hess, étudiant diplômé du Département des sciences de la Terre et des planètes de l’Université de Yale. « Les éclairs peuvent donc avoir joué un rôle dans la fourniture de phosphore pour l’émergence de la vie sur Terre. »

Bombardé de vie ?

Comment un éclair venu du bleu mène-t-il à la vie terrestre ? Tout tourne autour du phosphore – ou plutôt des matériaux organiques que les atomes de phosphore peuvent fabriquer lorsqu’ils sont combinés avec d’autres éléments bioessentiels.

Prenez les phosphates, par exemple – des ions composés de trois atomes d’oxygène et d’un atome de phosphore, qui sont cruciaux pour toutes les formes de vie connues. Les phosphates forment les squelettes de l’ADN, de l’ARN et de l’ATP (la principale source d’énergie des cellules) et sont des composants majeurs des os, des dents et des membranes cellulaires.

Mais il y a environ 4 milliards d’années, alors qu’il y avait probablement beaucoup d’eau et de dioxyde de carbone dans l’atmosphère avec lesquels travailler, qui sont également essentiels pour les molécules fondamentales de la vie, la majeure partie du phosphore naturel de la planète était liée à des roches insolubles et impossible à combiner. en phosphates organiques. Comment, alors, la Terre a-t-elle acquis ces composés critiques ?

Une théorie soutient que la Terre primitive a obtenu son phosphore de météores transportant un minéral appelé schreibersite, composé en partie de phosphore et soluble dans l’eau; si des charges de météorites schreibersite s’écrasaient sur la Terre pendant des millions ou des milliards d’années, alors suffisamment de phosphore pourrait être libéré dans une zone concentrée pour créer les bonnes conditions pour la vie biologique, selon la nouvelle étude.

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Cependant, il y a environ 3,5 à 4,5 milliards d’années, lorsque la vie sur Terre est apparue, le taux d’impacts de météores sur Terre a chuté « de façon exponentielle » car la plupart des planètes et des lunes de notre système solaire avaient largement pris forme, a déclaré Hess. Ce fait complique la théorie du phosphore interstellaire.

Cependant, il existe une autre façon de fabriquer de la schreibersite, ici même sur Terre, a déclaré Hess. Tout ce qu’il faut, c’est de la terre, un nuage et quelques billions d’éclairs.

Le corps principal ou « tronc » de la fulgurite étudiée, ou verre créé à partir d’un coup de foudre. L’équipe a trouvé des traces de schreibersite à l’intérieur, suggérant que la foudre aurait pu fournir des composés de phosphore cruciaux à la Terre primitive.

Des milliards de boulons

Les coups de foudre peuvent chauffer les surfaces à près de 5 000 degrés Fahrenheit (2 760 degrés Celsius), forgeant de nouveaux minéraux qui n’existaient pas auparavant. Dans la nouvelle étude, Hess et ses collègues ont examiné un bloc de roche foudroyé, appelé fulgurite, qui avait été précédemment extrait d’un site de l’Illinois. L’équipe a découvert que de petites boules de schreibersite s’étaient formées dans la roche, ainsi qu’une foule d’autres minéraux vitreux.

Avec une preuve provisoire en main que la foudre peut créer une schreibersite riche en phosphore, l’équipe a ensuite dû calculer si suffisamment de foudre aurait pu frapper la Terre primitive pour libérer une quantité importante de l’élément dans l’environnement. À l’aide de modèles de l’atmosphère primitive de la Terre, les chercheurs ont estimé le nombre d’éclairs susceptibles de tomber sur la planète chaque année.

Aujourd’hui, environ 560 millions d’éclairs éclairent la planète chaque année ; Il y a 4 milliards d’années, lorsque l’atmosphère terrestre était nettement plus riche en gaz à effet de serre CO2 (et donc plus chaude et plus sujette aux tempêtes), il est probable qu’entre 1 milliard et 5 milliards d’éclairs éclairaient chaque année, a calculé l’équipe. Parmi ces boulons, l’équipe a estimé qu’entre 100 millions et 1 milliard de boulons heurtaient la terre chaque année (le reste se déversait au-dessus des océans).

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Et, sur un milliard d’années, jusqu’à un quintillion (un 1 suivi de 18 zéros) d’éclairs pourraient avoir frappé notre jeune planète, chacun libérant un peu de phosphore utilisable, a déclaré Hess. L’équipe a calculé qu’il y a entre 4,5 milliards et 3,5 milliards d’années, les éclairs à eux seuls auraient pu donner à la Terre entre 250 et 25 000 livres de phosphore (110 à 11 000 kilogrammes) par an.

C’est une gamme énorme, avec beaucoup d’incertitude sur les conditions de la Terre primitive. Mais Hess a déclaré que même la plus faible quantité de phosphore aurait pu faire une différence pour l’émergence de la vie.

« Pour que la vie se forme, il suffit qu’un seul endroit ait les bons ingrédients », a déclaré Hess. « Si [250 lbs.] de phosphore par an étaient concentrés dans un seul arc insulaire tropical, alors oui, cela aurait bien pu suffire. Mais il est plus probable que cela se produise s’il existe de nombreux endroits de ce type. »

La question de savoir si la foudre a frappé suffisamment de terres exposées sur la Terre primitive pour avoir un impact sur la vie est une question à laquelle on ne peut jamais répondre complètement. Cependant, la nouvelle étude montre que, mathématiquement, c’était au moins possible.

Il se peut qu’une combinaison d’impacts d’astéroïdes et de coups de foudre ait finalement donné à la Terre le phosphore dont elle avait besoin pour tisser les premières molécules bioessentielles, telles que l’ADN et l’ARN, ont conclu les chercheurs. Mais d’autres études sur la vie terrestre primitive devraient veiller à ne pas frapper la foudre dans les archives.

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