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Un possible berceau de la vie sur Terre vient d’être identifié par des géologues lyonnais (1). Il s’agit des volcans de boue d’Isua, au sud-ouest du Groenland. Ces volcans ont libéré, il y a presque quatre milliards d’années, des éléments chimiques indispensables à la formation des premières biomolécules, ces composés chimiques indispensables au développement d’organismes vivants.
C’est la première fois qu’un tel environnement, réunissant tous les éléments propices à la vie, est identifié par des scientifiques dans des terrains vieux de 3,8 milliards d’années.

Un "indic" : la roche serpentinite

La serpentinite est une roche vert sombre utilisée en décoration et joaillerie. Dans la nature, elle se forme lorsque de l’eau de mer s’infiltre dans le manteau terrestre supérieur, à des profondeurs pouvant aller jusqu’à 200 km dans les zones de subduction (1). D’après les scientifiques, cette roche, située en particulier dans les parois des sources hydrothermales, pourrait jouer un rôle majeur dans l’apparition des premières biomolécules. Composantes essentielles de la vie, les biomolécules sont des composés chimiques qui remplissent d’importantes fonctions dans les organismes vivants. Elles sont principalement composées de carbone, d’hydrogène, d’oxygène, d’azote, de soufre et de phosphore.

Il a été souvent présumé que la vie s’est développée à proximité de sources hydrothermales connues sous le nom de fumeurs noirs (2), comme il en existe au fond de l’océan le long des dorsales océaniques. La richesse de ces « geysers » sous-marins en hydrogène, méthane et ammoniac semblait favorable à l’émergence de la vie primitive. Malheureusement, ces fumeurs noirs sont très acides, ce qui ne permet pas de stabiliser les acides aminés, et donc de former des molécules organiques.

La recette de l’éclosion de la vie ....

L’équipe de scientifiques qui a fait cette découverte s’est intéressée aux serpentinites d’Isua, au sud-ouest du Groenland, qui datent du début de l’Archéen (3). Agées de 3,8 milliards d’années, les roches d’Isua figurent parmi les plus anciennes du monde. S’appuyant sur les isotopes du zinc comme indicateur du caractère basique ou acide d’un milieu, les chercheurs ont mis en évidence le caractère basique des eaux thermales qui ont baigné les serpentinites d’Isua, révélant ainsi que ces roches constituaient un environnement favorable à la stabilisation des acides aminés.

... un milieu basique, une dose de zinc, et du phosphore en abondance

Les chercheurs ont également comparé ces serpentinites à des équivalents récents provenant de la dorsale de l’océan Arctique, des Alpes et du Mexique : les roches d’Isua présentent un appauvrissement exceptionnel en isotopes lourds du zinc par rapport à ces dernières. En revanche, leur zinc est isotopiquement semblable à celui des volcans de boue de la fosse des Mariannes. Il y a près de 4 milliards d’années, alors que les continents n’occupaient qu’une très petite partie de la surface du globe, la croûte océanique d’Isua devait être traversée par des fluides hydrothermaux basiques, riches en carbonates et à des températures de 100 à 300°C.

Un autre élément indispensable à la vie, le phosphore, est abondant dans les milieux où se produit la serpentinisation (4). Or, ce processus est à l’origine des volcans de boue. Ainsi, toutes les conditions nécessaires étaient réunies à Isua pour que des molécules organiques puissent non seulement se former mais aussi être stables. Les volcans de boue d’Isua constituent donc un environnement particulièrement propice à l’émergence de la vie primitive terrestre.

Notes :
(1) Ces résultats ont été obtenus par le laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/ENS de Lyon). Ils sont publiés la semaine du 17 octobre sur les PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), revue scientifique américaine publiant les comptes-rendus de la National Academy of Sciences.
(2) Les fumeurs noirs sont localisés sur les dorsales océaniques. L’aspect noir de ces eaux provient de la couleur noire des sels de fer et de manganèse qu’elles contiennent.
(3) La période archéenne se situe entre -4 et -2,5 milliards d’années.
(4) Processus d’hydratation qui permet la formation de serpentinite.

Définitions :

• Zones de subduction : zones où les plaques, en général océaniques, s’enfoncent sous le manteau, c’est à dire plongent sous d’autres plaques tectoniques (continentale ou océanique). Une grande partie des zones de subduction actuelles sont réparties autour de l’océan Pacifique, appelé la « ceinture de feu », qui court depuis la Patagonie jusqu’en Alaska, puis du Kamtchatka aux Philippines.
• Biomolécules : composés chimiques que l’on trouve dans les organismes vivants. Les biomolécules comprennent des substances chimiques principalement composées de carbone, d’hydrogène, d’oxygène, d’azote, de soufre et de phosphore. Les biomolécules sont les composantes essentielles de la vie et remplissent d’importantes fonctions dans les organismes vivants. Les acides aminés, les lipides, les glucides, les protéines, les polysaccharides et les acides nucléiques sont des biomolécules.
• Dorsale océanique ou ride medio-océanique : limite où les plaques lithosphériques divergent (s’écartent) les unes des autres et où il se crée du plancher océanique. La remontée de magma et surtout la température plus importante provoquent la formation d’une chaîne de relief sous-marin.

Références :
Early Archean serpentine mud volcanoes at Isua, Greenland, as a niche for early life. Marie-Laure Pons, Ghylaine Quitté, Toshiyuki Fujii, Minik T. Rosing, Bruno Reynard, Frederic Moynier, Chantal Douchet and Francis Albarède. PNAS. En ligne la semaine du 17 octobre 2011.

Contacts :
Chercheur l Francis Albarède l T 04 72 72 84 14

Source :
Communiqué de presse du CNRS, Un berceau de la vie primitive sur Terre ?, 18 octobre 2011.

Crédits iconographiques :
Groenland, CC BY-NC-ND 2.0 Martha de Jong-Lantink, net terug uit Kenia
Serpentinites d’Isua (Groenland) © F. Albarède