L’activité volcanique survenue il y a plusieurs milliards d’années aurait «ouvert la voie» à l’accumulation d’oxygène dans l’atmosphère terrestre, selon une étude de modélisation.
L’air que nous respirons se compose de 78% de diazote (N2) et de 21% de dioxygène (O2). Le reste, 1%, correspond à d’autres gaz (argon, dioxyde de carbone, hélium, vapeur d’eau, etc.) ainsi qu’à des particules plus ou moins fines, issues notamment de la combustion – l’Inde reste au sommet du classement des villes à l’air le plus pollué du monde, a-t-on appris récemment (mars 2025). Cependant, sa composition a considérablement varié depuis la naissance de la Terre, il y a 4,5 milliards d’années.
La toute première atmosphère de notre planète, autrefois recouverte d’un «océan» de magma avec des températures de surface dépassant les 1600 °C, était en effet dépourvue d’oxygène (CNRS, 2021). Que s’est-il passé entretemps ? La réponse, en réalité, n’est pas simple. Les scientifiques s’accordent à dire qu’il y a environ 2,5 milliards d’années, un «grand épisode d’oxygénation» (GOE) s’est produit, très probablement en raison d’une prolifération de micro-organismes marins capable de capter du CO2 et de rejeter de l’O2.
Mais se pourrait-il que les volcans aient joué un rôle dans ce processus ? Si l’activité des microbes a certainement joué un «rôle central», le professeur Eiichi Tajika note toutefois dans un communiqué de l’université de Tokyo que «la quantité de nutriments tels que le phosphate dans l’océan à cette époque était limitée, restreignant l’activité des cyanobactéries, un groupe de bactéries capables de photosynthèse.»
Le scientifique japonais et ses collègues, auteurs d’une étude publiée le 10 mars dans la revue Communications Earth & Environment, estiment qu’il a «probablement fallu des événements géologiques massifs pour ensemencer les océans en nutriments», notamment la «croissance des continents» et une «activité volcanique intense». Son équipe a donc utilisé un modèle numérique afin de simuler les principaux aspects des changements biologiques, géologiques et chimiques survenus au cours du passé lointain de la Terre, en particulier pendant l’Archéen tardif (entre 3 et 2,5 milliards d’années).
Dans leurs modèles, les auteurs de l’étude ont constaté que l’activité volcanique à grande échelle augmentait la teneur atmosphérique en dioxyde de carbone, réchauffant ainsi le climat, et qu’elle augmentait également l’apport de nutriments dans l’océan, nourrissant ainsi la vie marine qui, à son tour, produisait temporairement de l’oxygène atmosphérique.
L’augmentation de l’oxygène était alors plutôt irrégulière et se produisait par à-coups, connus aujourd’hui sous le nom de «bouffées». «La compréhension des ‘bouffées’ est essentielle pour déterminer le moment de l’émergence des micro-organismes photosynthétiques», souligne ainsi Yasuto Watanabe, premier auteur de l’étude.
Quelle que soit la manière dont elle est devenue un jour «respirable», l’atmosphère est désormais un trésor à préserver. En 2021, la pollution de l’air (atmosphérique et domestique) représentait le premier risque environnemental pour la santé, responsable de 8,1 millions de décès prématurés dans le monde.