Une étude, dont les résultats intitulés «Multiple sulfur isotope evidence for massive oceanic sulfate depletion in the aftermath of Snowball Earth» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a mis en évidence l’importance du métabolisme de sulfato-réduction durant l’oxygénation de l’atmosphère, il y a environ 630 millions d’années (Ma).

Rappelons tout d'abord, que si l'atmosphère recèle actuellement environ 21 % de dioxygène (O₂), elle n'en contenait pas «durant les deux premiers milliards d’années (Ga) de l’histoire de notre planète». Deux périodes ont été identifiées comme étant responsables de cette «oxygénation de l’atmosphère, mais aussi des océans».

La première période, «nommée le 'Great oxidation event' (GOE)», qui est comprise entre 2,4 et 2,2 Ga (donc «contemporaine d’une expansion explosive de la vie photosynthétique), a permis l’accumulation d’oxygène libre dans l’atmosphère, mais en très faible quantité (<1 %) ;

La deuxième période, «nommée le 'Neoproterozoïc oxygenation event' (NOE)», qui est «comprise entre 1 Ga et 540 Ma» («contemporaine de l’apparition et de la diversification des métazoaires et autres organismes complexes), aurait permis d’atteindre des concentrations atmosphériques en dioxygène proches du niveau actuel (21 %)».

Cependant, si «la production de dioxygène au cours du GOE a été attribuée à la photosynthèse (couplée à un enfouissement de matière organique dans le sédiment)», jusqu'ici «les mécanismes d’accumulation du dioxygène dans l’atmosphère au cours du NOE» n’avaient pu être expliqués.

Pour sa part, l'étude ici présentée a, dans un premier temps, «échantillonné des sédiments brésiliens du Mato Grosso déposés à la fin des épisodes glaciaires extrêmes dits de 'Snowball Earth' (635 Ma) au cours du Néoprotérozoïque».

Du fait que «les analyses multi-isotopiques du soufre des composés soufrés (pyrites et sulfates) de ces sédiments» font apparaître «des valeurs étonnamment élevées», il en découle «une activité des bactéries sulfato-réductrices d’une intensité capable de modifier la chimie globale de l’océan».

Dans un second temps, «l’utilisation d’un modèle chimique et isotopique hors équilibre» a permis «de montrer que ce métabolisme serait responsable d’une diminution proche de 50 % de la quantité de sulfates océaniques». En effet, si «un des principaux mécanismes consommateurs du dioxygène est la respiration aérobie de la matière organique», cette fonction respiratoire «peut aussi être réalisée par l’utilisation d’autres oxydants tels les sulfates (la respiration est alors dite anaérobie)».

Ainsi, l’importante consommation de sulfates au moment du NOE, qui témoigne «de la voie respiratoire anaérobie», aurait pu constituer, selon cette étude, «un mécanisme essentiel d’épargne de l’oxygène libre produit par la photosynthèse».

Ces travaux, qui mettent en évidence «l'importance de ce phénomène de sulfato-réduction au lendemain de la dernière glaciation de type 'Snowball Earth'», incitent «à modifier les schémas actuellement admis du budget global de l’oxygène à cette époque».