Comment expliquer la disparition du méthane atmosphérique il y a 2,5 milliards d'années ?

Pierre Thomas

ENS Lyon, Laboratoire de Sciences de la Terre

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

15/09/2000

Résumé

Modes de formation et de disparition du méthane dans l'atmosphère, son existence dans une atmosphère oxydante.


Table des matières

Question

« Quelle est la réaction qui correspond à la disparition du méthane de l'atmosphère vers 2,5 milliards d'années ? »

Réponse

Le méthane, corps composé de carbone réduit, ne peut pas coexister longtemps avec de l'O2. En présence d'O2, le méthane est transformé en CO2 + H2O. La réaction peut même être explosive... À faible dose, cette oxydation est plus lente (heureusement), mais spontanée. Tant qu'il n'y avait pas d'O2, le méthane pouvait exister dans l'atmosphère. Il était sans doute produit par des fermentations bactériennes diverses, et peut-être aussi rejeté par quelques volcans. On ne dispose d'aucune donnée indiquant sa teneur à l'Archéen : elle devait être assez faible, ne serait-ce qu'à cause de la dissociation du CH4 par les photons UV (et il n'y avait pas de couche d'ozone à cette époque).

Depuis 4 Ga, la photosynthèse, associée à la sédimentation de matière organique, a progressivement libéré de l'O2. Dans un premier temps ce dioxygène ne s'est pas accumulé, car il a participé à l'oxydation de H2S, Fe2+, et CH4. La concentration en CH4 a donc dû diminué.

Le dioxygène n'a pu commencer à s'accumuler que lorsque tous les corps oxydables (dont CH4) ont eu disparu. C'est vers 2,5 Ga que l'O2 commence à avoir une teneur supérieure à 10-12 atmosphère, on peut donc modéliser la disparition du CH4 à cette époque, bien que l'on ait aucune donnée directe permettant d'affirmer qu'il n'avait pas disparu avant.

Remarque  : Actuellement, il y a un peu de méthane dans l'atmosphère, coexistant avec O2 : c'est parce que la vie en produit en permanence. Si l'activité biologique s'interrompait, tout le méthane serait oxydé en quelques années par l'O2 beaucoup plus abondant. La détection sur une planète de CH4 coexistant avec O2 indiquerait un déséquilibre chimique sur cette planète, donc probablement de la vie.