La nature et l’habitat de la vie primitive sur Terre

Au cours de l’Archéen (4.0-2.5 Ga), les premières formes de vie qui ont évolué étaient représentées par des organismes unicellulaires souvent morphologiquement simples. De plus, les traces de vie primitive dans le registre sédimentaire ont toutes été affectées par la diagenèse et le métamorphisme. Dans les environnements associés à l’évolution précoce de la vie, comme les environnements hydrothermaux océaniques, des hydrocarbures ont également pu être synthétisés par des réaction abiotiques. Pris ensemble, ces trois problèmes ont considérablement compliqué la reconstitution des premières étapes de l’évolution de la vie, et ont été la source de nombreux débats dans ce champ disciplinaire. Dans mon travail, je combine des techniques analytiques in-situ, à l’échelle micrométrique ou nanométrique, pour caractériser la structure, la chimie et la composition isotopique de microfossiles, de tapis microbiens, de stromatolites et d’autres traces d’activité biologique. Je vais présenter ici plusieurs exemples d’études entreprises dans le cadre de ce travail. Des données d’isotopie du carbone (?13C) dans des roches contenant du graphite et provenant de l’Isua Supracrustal Belt (3.7 Ga) sont discutées et démontrent la difficulté de trouver des traces de vie dans le registre géologique le plus ancien, qui est fortement métamorphisé (faciès amphibolite). Ensuite, d’autres exemples, basées sur échantillons de la Pilbara Greenstone Belt (3.5 Ga) et de la Barberton Greenstone Belt (3.4-3.2 Ga), montrent comment la spectroscopie Raman et la spectrométrie de masse à ionisation secondaire peuvent être utilisées pour déterminer la structure, le ratio N/C et le ?13C de phases carbonées dans des cherts métamorphisés et altérés par hydrothermalisme. Ces études montrent que des matériaux carbonés distincts, potentiellement biogéniques, peuvent être identifiés dans le registre géologique archéen modérément métamorphisé (faciès schiste vert). Suit une étude de cas dans la Formation Zaonega (2.0 Ga), montrant comment les valeurs initiales du ?13C ont été préservées dans des séquences paléoprotérozoïques qui ont enregistré des changements de métabolisme microbien après le Great Oxygenation Event. Au cours de ces études, j’ai pu réaliser le besoin d’une meilleure compréhension des étapes de transformation subies par les précurseurs microbiens au cours de la fossilisation et du métamorphisme. Cependant, établir les différences exactes entre des microfossiles authentiques et des artefacts abiologiques à une échelle micro- ou nanométrique est aussi d’une importance capitale. Cela m’a incité à commencer un projet sur les traces de vie préservées dans des matrices siliceuses, à réaliser des expériences de diagenèse expérimentale de microorganismes silicifiés, et à générer des ‘biomorphes’ minéraux qui possèdent des similarités morphologiques avec des formes microbiennes simples. Ce travail forme une grande partie de mes perspectives, et sera discuté en détail.