•  

    Une étude, dont les résultats intitulés «From the seismic cycle to long-term deformation: linking seismic coupling and Quaternary coastal geomorphology along the Andean megathrust» ont été publiés dans la revue Tectonics, a cherché à déterminer la localisation et l’extension des zones de ruptures sismiques des prochains grands séismes, grâce à l'analyse du comportement mécanique de l'interface de subduction dans la marge andine.

     

    Notons tout d'abord que «la marge active des Andes qui se situe au-dessus de la plus longue et une des plus actives zones de subduction au monde» a subi «le plus fort séisme jamais enregistré sur Terre, au sud du Chili (Mw 9.5)» en 1960 et «de nombreux autres au Pérou (2007, Pisco Mw 8.0) et au Chili (2010, Maule Mw 8.8, 2014, Iquique Mw 8.1, 2015, Illapel Mw8.3)».

     

    L'étude ici présentée s'est intéressée à la marge andine qui «est une excellente zone d'étude pour quantifier la déformation permanente long-terme car de nombreux marqueurs morpho-tectoniques du soulèvement côtier» sont «préservés sur plus de 3000 km de côte». De ce fait, les études morpho-tectoniques, comparées aux études sismologiques, «permettent d'étendre la fenêtre d’étude temporelle sur de nombreux cycles sismiques, afin d’avoir accès à l’historique des déformations passées en lien avec la dynamique de subduction sur le dernier million d’années».

     

    Les données «sur l’extension des ruptures sismiques au cours des derniers 500 ans et sur les vitesses de soulèvement déduites des terrasses marines le long de la côte du sud du Pérou jusqu’au sud du Chili» ont été compilées et «un nouveau modèle de couplage intersismique pour cette même zone à partir de la compilation de données GPS» a été calculé. Il est ainsi apparu que, «malgré une variabilité spatio-temporelle dans l’occurrence des séismes, l’extension de leurs zones de rupture et leur magnitude», la localisation des limites de rupture sismique semble être caractérisée par «une certaine stationnarité».

     

    De plus, les mesures géodésiques des contraintes intersismiques et postsismiques montrent également la «segmentation sismique de l’interface de subduction». Ainsi, «comme observé dans d'autres zones de subduction, les ruptures tendent à se produire sous les bassins, au niveau d’aspérités fortement bloquées pendant la période intersismique et à s'arrêter au niveau de patches où le glissement est principalement asismique, au niveau des péninsules côtières». Comme «cette corrélation est interprétée comme résultant de la variation spatiale de la friction le long du plan de subduction», les variations spatiales de la morphologie côtière «pourraient apporter des informations sur les propriétés frictionnelles de l'interface de subduction et l'étendue maximum des ruptures sismiques».

     

    Cette étude montre ainsi «que la distance entre la côte et la fosse, les variations des taux de soulèvement long-terme et les variations du couplage intersismique sont corrélées». Plus précisément, «les zones où le soulèvement côtier est permanent et le plus rapide (>0.4 m/ka) correspondent à des péninsules côtières se situant à moins de 110 km de la fosse et au-dessus de patches où le glissement sur l’interface de subduction est principalement en creep et asismique».

     

    Comme «les péninsules expriment en surface les limites de segment des grands tremblements de terre et prouvent leur stabilité sur de multiples cycles sismiques (plusieurs 100 kyr)», ces observations suggèrent «que les variations spatiales des propriétés frictionnelles du plan de subduction sont stationnaires et dictent l'évolution tectono-géomorphologique de la zone côtière ainsi que l’extension latérale des ruptures sismiques».

     

     


    votre commentaire
  •  

    Une étude, dont les résultats intitulés «Onset and ending of the late Palaeozoic ice age triggered by tectonically paced rock weathering» ont été publiés dans la revue Nature Geoscience, a permis, dans le cadre théorique de la reconstruction du cycle géologique du carbone, de mieux comprendre la mise en place et la fonte finale du plus long et du plus prononcé des âges glaciaires depuis l’apparition des organismes pluri-cellulaires: la glaciation Permo-Carbonifère (330-290 millions d’années environ), ou Late Paleozoic Ice Age (LPIA).

     

    Rappelons tout d'abord que les fluctuations du climat sont conditionnées par deux processus antagonistes, «la production naturelles de CO2, liée au dégazage de la Terre suite à son activité magmatique et sa consommation par la dissolution lente des roches continentales véritable puits de CO2», un système autorégulé «identifié dans les années 1980».

     

    Plus précisément, «si le volcanisme vient à augmenter la teneur en CO2 alors le climat est plus chaud et globalement plus humide, il en résulte une accélération de la dissolution des roches et la consommation du CO2 associée» de sorte que cette rétroaction négative, où «la conséquence s’oppose à la cause», contient «les teneurs en CO2 dans des limites acceptables pour le vivant».

     

    En ce qui concerne les causes de la glaciation Permo-Carbonifère, on les a longtemps attribuées «à la colonisation des continents par les plantes vasculaires», car «les plantes sont capables d’accélérer la dissolution des roches continentales grâce, entre autres, aux sécrétions de leurs racines» et cette accélération, qui «force le CO2 à décroître», peut «entraîner la mise en place d’une glaciation».

     

    Cependant, cet effet indiscutable des plantes «ne peut plus être invoqué comme cause de la glaciation Permo-Carbonifère, car des études récentes montrent que la colonisation des continents par les plantes est achevée vers 380 millions d’années, soit plusieurs dizaines de millions d’années avant le début de la glaciation».

     

    Pour sa part, l'étude ici présentée est partie «du constat que la période glaciaire est contemporaine de deux épisodes tectoniques majeurs» («la surrection de la chaîne de montagnes hercynienne, qui résulte de la collision entre le Gondwana et la Laurussia, et la formation du super-continent Pangée») pour évaluer l'influence de la tectonique des plaques dans le contexte de la glaciation Permo-Carbonifère.

     

    En vue de quantifier «l’impact de ces deux événements sur l’évolution du climat de la fin du Paléozoïque, dans une fenêtre allant de 350 à 270 millions d’années dans le passé», la première étape «a été le développement d’un modèle numérique couplant pour la première fois, à l’échelle de la Terre entière, les processus d’altération chimique des roches et d’érosion physique des continents».

     

    Dans une deuxième étape, ce modèle a été intégré «dans le modèle numérique GEOCLIM qui simule l’évolution temporelle du cycle du carbone géologique et du climat». Il est alors apparu «que la surrection de la chaîne hercynienne dans la zone équatoriale à partir de 330 millions d’années s’est accompagnée d’une érosion intense, facilitée par un ruissellement pouvant atteindre plusieurs mètres par an par endroit».

     

    Ce décapage intense, qui «évacue les sols tropicaux épais qui s’étaient mis en place avant la surrection», permet l’exposition de roches fraîches, aussitôt «attaquées par le CO2 atmosphérique, dissous dans l'eau de pluie». Ces roches, en s'altérant rapidement, «piègent le CO2 et le forcent à passer sous le seuil de glaciation vers 330 millions d’années».

     

    A la fin de l’épisode orogénique vers 290 millions d’années, «la chaîne hercynienne perd rapidement de son altitude» alors que l'altération chimique des roches «continue à produire des sols». Cependant comme l'érosion physique diminue, «le développement de sols très épais qui finalement protègent la roche fraîche de l’altération» peut se produire de nouveau et faire diminuer consommation de CO2.

     

    Par ailleurs, «l’assemblage final de la Pangée autorise le développement d’énormes surfaces arides dans les zones tropicales» où «le manque d’eau limite la dissolution des roches dans ces zones». Ainsi, ces deux effets combinés font que, l’efficacité de l’altération chimique des roches diminuant fortement, «le CO2 augmente et franchit le seuil de déglaciation» mettant «un terme à la glaciation Permo-Carbonifère».

     

    En fin de compte, ce scénario quantitatif permet, pour la première fois, «d’expliquer la mise en place et la fin de la glaciation permo-carbonifère, en accord avec les reconstructions de CO2 atmosphériques basées sur des données, ainsi qu’avec l’évolution de traceurs de l’altération (comme le rapport 87Sr/86Sr des carbonates sédimentaires)».

     

     


    votre commentaire
  •  

    Une étude, dont les résultats intitulés «Mineralizing Filamentous Bacteria from the Prony Bay Hydrothermal Field Give New Insights into the Functioning of Serpentinization-Based Subseafloor Ecosystems» ont été publiés dans la revue Frontiers in microbiology, met en évidence l'importance du rôle d'une bactérie appartenant au phylum des Firmicutes durant les stades précoces d'édification et de consolidation des cheminées carbonatées du site hydrothermal de la baie de Prony (Nouvelle Calédonie), ce qui amène à repenser la structure et le fonctionnement des écosystèmes primitifs de notre planète.

     

    Soulignons tout d'abord que «les preuves de plus en plus nombreuses de l'existence d'une vie intraterrestre abondante et active dans la subsurface amènent à considérer la croûte terrestre comme le plus grand habitat potentiel sur Terre». En ces lieux dépourvus de lumière solaire, «les écosystèmes tirent profit des forts gradients redox existant au contact entre des fluides oxydants circulant dans la croûte fracturée, riches en accepteurs d'électrons (O2, SO42-, NO3-...) et un environnement réduit potentiellement riche en donneurs d'électrons (H2, CH4, NH3/NH4+, Fe2+...)».

     

    Plus concrètement, dans le cas de la serpentinisation des roches mafiques et ultramafiques, «l'hydratation de minéraux silicatés riches en Fe2+ s'accompagne d'une forte production d'hydrogène moléculaire relargué dans les fluides hydrothermaux». Ce flux d'hydrogène «peut par la suite réduire les espèces inorganiques du carbone, comme le CO2 dissous, pour former des molécules organiques plus ou moins complexes (e.g. CH4), fournissant ainsi une source d'énergie et de carbone aux écosystèmes microbiens chimiolithotrophes nichés au sein de ces roches et dont les métabolismes seraient alors totalement indépendants de la photosynthèse».

     

    De ce fait, «ces écosystèmes appelés SLIME pour 'Subsurface Lithoautotrophic Microbial Ecosystems'» sont «considérés comme de bons analogues des écosystèmes primitifs, apparus sur Terre bien avant le développement de la photosynthèse». Il est ainsi des systèmes hydrothermaux qui ont l'avantage d'être «des fenêtres ouvertes sur la biosphère profonde».

     

    Rappelons ici que la découverte du site de Lost City situé le long de la dorsale médio-Atlantique «a changé notre vision de comment et où la vie aurait pu apparaitre sur Terre il y a plus de 3,8 milliards d’années» puisque, dans ce système hydrothermal d’un genre nouveau, «des archées méthanogènes appartenant au phylum des Methanosarcinales», semblent «jouer le rôle de producteur primaire, se nourrissant d’H2 et de CO2 pour produire du méthane».

     

    Pour sa part, l'étude ici présentée s'est intéressée «aux premiers stades de formation des cheminées carbonatées du système hydrothermal de la baie de Prony» en Nouvelle Calédonie, qui est «le seul analogue actuel connu du site de Lost City» car il «se développe sur un substratum de roches ultramafiques serpentinisées»: ainsi, en cet endroit, «comme à Lost City, des fluides hydrothermaux hyperalcalins (pH ~10-11), riches en H2 et CH4, sont émis au niveau des cheminées carbonatées du champ hydrothermal». En outre, le site hydrothermal actif de la baie de Prony «présente des températures modérées (~ 40°C) compatibles avec la vie».



    En vue «d’accéder à ces fameux SLIMEs avant qu’ils ne se mêlent aux communautés de l’eau de mer ou du plancher océanique», l'étude décrit, à l’échelle micrométrique, «la minéralogie ainsi que les populations microbiennes se développant au sein des conduits internes de ces cheminées naissantes, en combinant imagerie par microscopie électronique à balayage (MEB), diffraction des rayons X, microscopie confocale à balayage laser (MCBL), hybridations in situ fluorescentes (FISH) et analyses phylogénétiques».



    Ces analyses ont fait apparaître «le rôle clef joué par une bactérie incultivée, appartenant aux Firmicutes, au cours des premiers stades d'édification et de consolidation de ces cheminées hydrothermales au travers de processus d'organominéralisation». Plus précisément, les gaines de ces bactéries filamenteuses servent «de points de nucléation pour la précipitation d'hydroxydes de magnésium et notamment de brucite, constituant majeur de ces cheminées». Leur localisation «au cœur des conduits actifs et leur rôle au cours des premiers stades de l’édification de ces cheminées a permis de leur attribuer une origine profonde» puisqu'elles sont «supposées être amenées au niveau du plancher océanique par les fluides hydrothermaux».

     

    Ces Firmicutes, qui pourraient «être le reflet d'un SLIME se développant en subsurface à la faveur de la réaction de serpentinisation», de même «que des représentants des phyla Acetothermia et Omnitrophica» semblent, dès lors, «les premiers micro-organismes colonisant ces environnements, bien avant les archées Methanosarcinales observées uniquement dans les cheminées hydrothermales plus anciennes».

     

    L'étude avance l'hypothèse, «en se basant sur la phylogénie de ces bactéries ainsi que sur la faible teneur en CO2 de ces fluides hydrothermaux», que ces bactéries «ont un métabolisme organo-heterotrophe basé sur l’utilisation de composés organiques produits par pure voie chimique lors de la réaction de serpentinisation»: en fait, «leur capacité à utiliser une grande diversité de molécules organiques, leur confèrerait un avantage écologique sur des organismes autotrophes tels que les Methanosarcinales et leur permettrait de pallier la très faible teneur en carbone inorganique dissous qui caractérise ces environnements».


    En fin de compte, cette étude, qui met en lumière «l'importance de l'hétérotrophie, jusqu'alors sous-estimée au profit de l'autotrophie, dans la structure des écosystèmes de subsurface en contexte de serpentinisation», conduit à repenser la structure et le fonctionnement des écosystèmes primitifs «en considérant l'hétérotrophie comme une stratégie métabolique de premier ordre».

     

     


    votre commentaire
  •  

    Une étude, dont les résultats intitulés «Cassini finds molecular hydrogen in the Enceladus plume: Evidence for hydrothermal processes» sont publiés dans la revue Science, rapporte la détection, grâce à la sonde Cassini, d'hydrogène dans un panache de vapeur émanant de fissures dans l’épaisse couche de glace enveloppant Encelade, une lune de Saturne. Cette découverte confirme qu’Encelade possède quasi tous les ingrédients indispensables à l’habitabilité.

     

    C'est en octobre 2015, lorsque «la sonde s’est approchée au plus près de la surface d’Encelade (à environ 50 kilomètres) pour traverser un énorme geyser dans la région du pôle Sud», que «les instruments de Cassini ont détecté cet hydrogène moléculaire».

     

    Plus précisément, il a été établi que «la vapeur et ses particules, en très grande partie composées d’eau, contenaient entre autres jusqu’à 1,4 % d’hydrogène et du dioxyde de carbone», des éléments «essentiels à la méthanogenèse, une réaction chimique permettant sur Terre à des microbes de vivre dans des profondeurs océaniques que les rayons du soleil ne peuvent atteindre».

     

    Rappelons ici que l’apparition de la vie, «telle que nous la connaissons», nécessite trois principaux éléments: de l’eau liquide, une source d’énergie pour le métabolisme des organismes et des ingrédients chimiques, en particulier le carbone, l’hydrogène, l’azote, l’oxygène, le phosphore et le soufre».

     

    En fin de compte, l'évaluation, pour la première fois, des calories d’un océan extraterrestre montre que cette lune de Saturne est le premier endroit connu de l'espace, en dehors de la Terre, «rassemblant les ingrédients nécessaires à un environnement habitable» puisque «la seule source plausible de cet hydrogène» sont «des réactions hydrothermales entre des roches chaudes et l’océan se trouvant sous la surface gelée» d'Encelade.

     

     


    votre commentaire
  • Une étude, dont les résultats intitulés «Subduction zone forearc serpentinites as incubators for deep microbial life» ont été publiés dans la revue PNAS, laisse penser, en s'appuyant sur des échantillons prélevés par forage profond dans la croûte océanique d'un volcan de boue au sein de la célèbre fosse des Mariannes, que des bactéries peuvent exister jusqu'à 10 kilomètres de profondeur dans la croûte océanique.

     

    Notons tout d'abord qu'il y a des raisons de penser «que c'est au fond des océans, dans les parois des cheminées hydrothermales, que la matière inanimée s'est suffisamment complexifiée pour faire un bond dans le domaine de la matière vivante». Cependant alors que «certains supposent que cela n'a été possible qu'il y a seulement 3,8 milliards d'années car auparavant, le bombardement météoritique en surface ne devait pas être propice à la conservation des fragiles édifices moléculaires que la vie a pu ébaucher», l'étude ici présentée nous indique qu'il «ne serait pas nécessaire d'être si pessimiste».

     

    Plus précisément, comme cette étude révèle que la vie peut exister en profondeur, sous la surface de la croûte océanique, «elle aurait très bien pu prospérer et évoluer, malgré tout, pendant une période s'étendant de l'Hadéen à l'Archéen, à l'abri des impacts de comètes et d'astéroïdes et ce, jusqu'à ce que ce feu du ciel devienne plus clément».

     

    Cette conclusion s'appuie sur l'analyse «de 46 échantillons prélevés par forage profond dans la croûte océanique d'un volcan de boue au sein de la célèbre fosse des Mariannes, le South Chamorro». Ces échantillons contiennent de la serpentinite «ramenée en surface par l'activité volcanique de cette zone de subduction» (Les serpentinites proviennent «des péridotites du manteau qui se transforment en ces roches vert sombre sous l'action de la chaleur et de l'eau de mer circulant dans des failles au niveau des fonds marins, sous la croûte océanique et dans les zones de subduction»).

     

    Le processus associé dit de 'serpentinisation' génère «de l'hydrogène et du méthane qui permet à des microbes de prospérer dans les évents hydrothermaux». Cette serpentinite, qui «constitue une sorte de forage naturel apportant des échantillons des profondeurs de la croûte», peut nous renseigner «sur ce qui s'y passe à plusieurs kilomètres de profondeur». Ainsi, cette étude a détecté «des acides aminés, des lipides et des hydrocarbures qui pourraient bien être le résultat de l'activité de bactéries» dans cette serpentinite.

     

    En outre, «l'absence de carbonates associés aux échantillons de serpentinite laisse penser qu'ils n'ont pas été contaminés par des formes de vie locales vivant à la surface du volcan de boue», mais «il n'est pas exclu que ces molécules organiques ne soient pas simplement le produit d'une chimie abiotique».

     

    Surtout, «en se basant sur les limites connues de températures et de pressions autorisant l'existence de formes de vie extrêmophiles (une température de 122 °C et une pression équivalente à 3.000 atmosphères)», il peut être vraisemblable que des bactéries puissent «exister jusqu'à 10 kilomètres de profondeur dans la croûte océanique». Cette conclusion encourage donc les spéculations sur l'apparition de formes de vie dans les océans d'Europe et d'Encelade.

     

     


    votre commentaire