Une étude, dont les résultats intitulés «Mineral self-organization on a lifeless planet» sont publiés dans la revue Physics of Life Reviews, propose une nouvelle interprétation des conditions océaniques et atmosphérique sur notre planète, il y a 4 milliards d’années. Elle suggère une atmosphère riche en méthane et un océan basique et riche en silice, de sorte que des structures favorables à l’émergence de la vie ont pu être mises en place à grande échelle à la surface de la Terre primitive.

Relevons tout d'abord «qu'il est généralement admis que la jeune Terre était recouverte d’un océan de magma à l'époque où son noyau s'est formé, il y a environ 4,5 milliards d'années», une période géologique, appelée Hadéen («du nom du dieu grec des Enfers»), qui reflète l’image d'un monde inhospitalier aux conditions extrêmes, bombardé des radiations ultraviolettes intenses, une température élevée, l’absence d’eau liquide, des volcans incandescents et des océans de magma». Néanmoins, l'analyse de cristaux de zircon, «vieux de 4,4 à 4,2 milliards d'années», montre que «des océans ont pu exister dès l’Hadéen» dont la nature précise reste controversée.

Si des études antérieures suggèrent, «en extrapolant l’analyse de roches formées pendant l’Archéen (ère plus récente dans l’histoire de la planète)», que ces océans primitifs «étaient principalement composés d'acide carbonique», l'étude ici présentée affirme maintenant «que les premiers océans de la Terre pourraient plutôt avoir été alcalins», car les roches hadéennes étant «probablement des roches appelées ultramafiques, liées au magmatisme intense de cette époque» , les réactions chimiques entre ces roches et l’eau environnante «tendent à rendre cette eau alcaline, et à produire de l'hydrogène réduit et des composés carbonés (comme le méthane)». En outre, comme «les échantillons des plus anciennes archives rocheuses de la planète sont très riches en silice», une hypothèse très plausible «pour expliquer ces dépôts de silice sur les anciens fonds marins est justement l’existence d’océans alcalins».

D'après cette étude, il en résulte, «si ces conditions (atmosphère riche en méthane et océans alcalins riches en silice) ont existé à l’Hadéen», qu'elles «étaient idéales à la formation de structures minérales auto-organisées (ou MISOS pour mineral self-organized structures), induites par la silice» qui sont des analogues inorganiques des premières briques du vivant, car, «composées de silice, d’éléments carboné et d’oxydes métalliques», elles «sont capables de s’auto-assembler en des formes complexes».

Au bout du compte, «ces formes complexes pourraient favoriser l’émergence de la vie, d’une part en servant de catalyseur pour les réactions chimiques prébiotiques, et d’autres part en créant une compartimentation, qui permet à ces réactions chimiques de ne pas être diluées dans les fluides environnants». Ces conditions minéralo-chimiques très particulières, qui «ne se rencontrent plus aujourd'hui que dans certains environnements exceptionnels», dominaient les environnements de la surface de la Terre au cours de périodes de l’Hadéen.

En conclusion, cette étude suggère que «la silice a joué un rôle clé dans le développement de la vie sur Terre pendant les cinq cents premiers millions d'années de notre planète, transformant la Terre en une usine à grande échelle de composés carbonés simples et complexes».