Une étude, dont les résultats intitulés «Atmospheric record in the Hadean Eon from multiple sulfur isotope measurements in Nuvvuagittuq Greenstone Belt (Nunavik, Quebec)» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis d’obtenir les données les plus anciennes à ce jour sur l’atmosphère terrestre, grâce à l'analyse chimique de certaines des plus vieilles roches sédimentaires au monde.

Ce travail, qui «s’appuie sur des travaux de 2008 qui avaient démontré que des roches présentes le long de la côte de la baie d’Hudson dans le nord du Québec, dans une région appelée ceinture de roches vertes du Nuvvuagittuq, avaient été déposées sous forme de sédiments il y a plus de 4,3 milliards d’années», a eu «recours à la spectrométrie de masse afin de mesurer la quantité de différents isotopes du soufre dans des roches de la ceinture du Nuvvuagittuq».

Il est ainsi apparu «que le soufre contenu dans les plus anciens sédiments terrestres provient de l’atmosphère primitive, riche en gaz volcanique soufré».

Ainsi, les compositions particulières du soufre révélées « démontrent qu’à l’époque, l’air était extrêmement pauvre en oxygène comparativement à aujourd’hui et aurait pu contenir davantage de méthane et de dioxyde de carbone (soit des concentrations inférieures à 0,001% de la concentration d'oxygène actuelle, et des pressions partielles de méthane et de CO₂ respectivement équivalentes à 0.001 et 0.1 bars)».

Cette composition isotopique révèle de la sorte «que les cycles atmosphériques il y a plus de 3,8 milliards d'années ressemblaient à ceux déjà mis en évidence par la composition isotopique de roches plus jeunes d’un à deux milliards d’années, provenant d’Afrique du Sud et d’Australie» qui «renferment des signes évidents de vie microbienne».

Parmi les «façons d’interpréter la similitude de composition entre les roches plus jeunes d'Afrique du sud et d'Australie et celles plus anciennes encore de la ceinture canadienne du Nuvvuagittuq», l'une considère que «la biologie a contrôlé la composition de l’atmosphère au début de l’existence de la Terre, par le développement rapide de biosphères microbiennes semblables produisant les mêmes gaz atmosphériques au cours des périodes considérées respectivement comme l’enfance et l’adolescence de la Terre».

Cependant, on ne peut écarter a priori «la possibilité que la géologie ait joué le principal rôle dans la détermination de la composition de l’air primitif du fait des gigantesques éruptions volcaniques capables de produire de façon répétée des gaz en quantité beaucoup plus importante que la faible production biologique de gaz».

Cette étude, qui révèle que «des roches vieilles de plus de 4 milliards d'années gardent la mémoire de l'atmosphère terrestre précoce», ouvre des perspectives en vue de mieux comprendre les origines et l’évolution de la vie sur la planète.