La jeunesse dépendait de la foudre, mais probablement pas pour longtemps

On se demande encore si la foudre a fourni l’énergie nécessaire au démarrage de la vie. Dans tous les cas, les boulons étaient importants pour le développement de la vie dans le monde en transformant l’azote en une forme que les premiers êtres vivants pourraient utiliser. Une toute nouvelle étude de recherche suggère que cette dépendance n’a pas duré longtemps; Les micro-organismes ont développé la capacité de rompre les liaisons de l’azote moléculaire et en ont en fait fait beaucoup depuis. Outre ce qu’il nous renseigne sur nos origines, le travail pourrait affecter la façon dont nous traduisons les dépôts de nitrate sur Mars.

Une atmosphère riche en azote est une constante dans l’histoire de la Terre. Cependant, les molécules de N2 dans l’atmosphère sont inutilisables par de nombreuses formes de vie sur Terre, qui ont besoin d’azote biodisponible pour former des protéines. La foudre désintègre le N2, formant des oxydes d’azote, qui forment des nitrates et des nitrites dans l’eau que les organismes peuvent transformer en particules plus complexes.

Aujourd’hui, cependant, la majorité de l’azote biodisponible provient soit de l’ammoniac produit par le procédé Haber, soit de microbes qui jouent un rôle comparable, notamment dans les taches sur les racines de certaines plantes. Nous comprenons que la fixation commerciale de l’azote a un peu plus d’un siècle, mais le moment des débuts biologiques n’a pas été identifié avant un article publié cette semaine.

Les chercheurs ont rempli des flacons d’eau et de gaz qui reproduisent l’environnement de la Terre à différentes phases de son histoire. Après avoir mis 50 000 volts à travers chacun, il a mesuré la production d’oxyde nitrique, de nitrite et de nitrate. « Nos résultats montrent que la foudre peut produire efficacement des oxydes d’azote dans l’environnement riche en CO2 qui existait probablement au début de la Terre », a déclaré le tout premier auteur de l’étude, Patrick Barth, stagiaire au doctorat à l’Université de St. Andrews, dans une déclaration. « Cela fournit une source potentielle de nutriments pour la vie à cette époque et sur des planètes en dehors de notre système solaire. »

On s’y attendait, malgré les rapports précédents, l’atmosphère primitive ne fonctionnait pas aussi bien qu’aujourd’hui. Si les organismes n’ont pas pu réellement produire d’azote avant leur existence, l’azote fixé utilisé par la toute première vie doit avoir une origine non biologique, et la foudre est le candidat évident.

Cependant, les scientifiques ont ensuite découvert quelque chose de moins prévisible. Le mélange d’azote ainsi produit ne correspondait pas à ce que l’on trouve dans les anciens gisements rocheux. Les exceptions possibles sont celles de la ceinture de roches vertes d’Isua au Groenland, qui, à près de 3,8 milliards d’années, sont des perspectives pour les roches les plus anciennes du monde.

Plus précisément, le rapport entre l’azote-15 et l’azote-14 dans les éléments des expériences était inférieur à celui découvert dans les roches vieilles de 3,2 milliards d’années.

Les formes de vie utilisent préférentiellement l’azote- 15 et les gisements plus récents, mais toujours extrêmement anciens, sont beaucoup plus constants à avoir été produits par eux que par la foudre. Les roches de la ceinture d’Isua étaient plus ambiguës, mais un match potentiel pour la production de foudre. L’auteur de l’étude de recherche, le Dr Eva Stüeken, a déclaré que « cela suggère que la foudre aurait pu soutenir la vie la plus ancienne sur Terre ».

Au moment où les roches un peu plus jeunes que l’équipe a étudiées ont été installées, cependant, il semble que les microbes aient pris le contrôle en tant que fixateurs d’azote dominants. Comme Prométhée en miniature, ils ont démontré que les êtres vivants pouvaient faire le travail dès qu’ils étaient réservés pour stimuler le paradis.

Le groupe a fait des efforts inhabituels pour mettre son travail en lumière. En plus de rendre l’article en libre accès, ils ont contribué une histoire de science-fiction inspirée de l’étude de recherche à une anthologie où les auteurs ont été associés à des chercheurs de St Andrews pour produire une fiction sur leur travail. Barth a également des œuvres d’art dans une exposition de pièces basées sur la science climatique.

L’étude de recherche est en libre accès dans la revue Nature Geoscience.