Histoire géologique de l'oxygène

La production d'oxygène débute probablement à l'Archéen il y a 3,5 milliard d'années avec l'apparition de procaryotes autotrophes, des cyanobactéries dont les communautés sont à l'origine d'immenses dépôts de carbonates fossiles, les stromatolithes. Pendant plus d'un milliard d'années, l'oxygène dégagé par ces activités photosynthétiques est consommé par des « puits à oxygène », essentiellement l'oxydation des substances réductrices contenues dans les eaux marines (fer et autres métaux, matière organique) et à la surface des terres émergées, et celle du méthane atmosphérique[9].

Lorsque toutes ces substances ont été oxydées, l'oxygène a commencé à être présent dans l'atmosphère en petite quantité il y a environ 2,5 milliards d'années, à peu près 50 millions d'années avant le début de la Grande Oxydation[10]. La production d'oxygène par les bactéries est progressivement relayée par celle des algues eucaryotes unicellulaire du phytoplancton marin, apparu sans doute il y a 2 milliards d'années. L'O₂ qui s'échappe dans l'atmosphère est corrosif et, en attaquant les roches, est à l'origine de 2 500 des 4 500 minéraux actuellement présents sur terre (argiles, sulfates, oxydes)[11]. Depuis l'explosion cambrienne, le taux d'oxygène dans l'atmosphère a fluctué entre 15 et 35 % de la composition de l'air[12].

Le taux d'oxygène dans l'atmosphère terrestre aurait eu une influence directe sur les formes de vies. Ainsi, la concentration d'oxygène pourrait être à l'origine d'extinctions ou d'évolutions à grande échelle de la vie, comme par exemple l'apparition de la vie multicellulaire[13], de la faune de l'Édiacarien, de l'explosion cambrienne[14]. Le maximum de 35 % s'étant produit vers la fin du Carbonifère, il y a environ 300 millions d'années, aurait également contribué à la grande taille des insectes et amphibiens de l'époque[14]. Cette culmination de sa proportion dans l'atmosphère terrestre à cette époque est due à l'expansion massive des forêts de fougères géantes sur la Pangée, et à l'enfouissement progressif des produits organiques qui sont devenus les gisements de charbon[12].

Notons finalement que bien qu'elle modifie l'atmosphère par, notamment, l'augmentation du dioxyde de carbone, l'activité humaine n'engendre pas d'effets significatifs sur la quantité d'oxygène dans l'atmosphère[15].

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Geological history of oxygen » (voir la liste des auteurs).