Dans le sud de l’Allemagne, juste au nord du Danube, se trouve une grande dépression circulaire entre les collines : le Nördlinger Ries. Il y a près de 15 millions d’années, un astéroïde a frappé cet endroit. Aujourd’hui, le cratère d’impact est l’un des analogues les plus utiles des cratères d’astéroïdes du début de Mars.
L’étude des dépôts de l’ancien lac formé dans le cratère est particulièrement instructive. Ces gisements suscitent un grand intérêt depuis que la NASA a commencé à explorer les cratères martiens à la recherche de signes d’eau et de vie sur Mars. Cependant, l’évolution chimique de l’ancien lac de cratère et de ses zones habitables n’est que partiellement comprise.
Une équipe de recherche internationale dirigée par l’Université de Göttingen a découvert des indices sur le passé : elle a analysé des roches dolomite dans une carotte de forage et a découvert une proportion extrêmement élevée de l’isotope du carbone C-13. Des investigations plus approfondies ont fait remonter cette situation à une phase de forte formation de méthane par des micro-organismes appelés archées dans une eau à faible teneur en sulfate.
En revanche, les sédiments de la première phase précédente du lac de cratère présentaient des traces claires de teneur élevée en sulfate et de décomposition bactérienne du sulfate. Ce changement révèle que les chemins des eaux souterraines vers le lac ont changé à mesure que le fond du cratère se refroidissait. Les résultats ont été publié dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta.
Une carotte de forage de 250 mètres de long prélevée en 1981 a fourni des informations sur les processus chimiques au cours des périodes pendant lesquelles les sédiments se déposaient dans le lac de cratère. La combinaison de méthodes de recherche sédimentologiques, biogéochimiques et géochimiques isotopiques a permis aux chercheurs d’identifier une section distincte, qu’ils ont étudiée plus en détail à l’aide d’analyses de biomarqueurs.
Ils ont détecté des biomarqueurs organiques provenant de bactéries sulfato-réductrices et de dolomite « normale » dans les roches plus anciennes du lac de cratère. Dans les roches plus jeunes, ils ont trouvé de la dolomite enrichie en C-13 et en un produit chimique appelé archéol, ce qui indique que des archées étaient présentes à cette époque.
Les propriétés des roches reflètent les conditions régnant dans le lac de cratère lors de leur formation : la diminution du sulfate est due à la dégradation par les bactéries et l’enrichissement en C-13 est dû à la formation de méthane par les archées.
« Ce développement chimique ne peut s’expliquer que par le changement de l’approvisionnement en eaux souterraines lors du refroidissement progressif du fond du cratère. Cela a conduit à un passage d’eaux souterraines hydrothermales profondes (avec sulfate) à de l’eau plus froide sans sulfate qui a dû couler à travers les roches calcaires. près de la surface », explique le professeur Gernot Arp, responsable de l’étude, du département de géobiologie de l’université de Göttingen.
Les résultats fournissent non seulement des informations importantes sur le développement du lac de cratère étudié, mais aussi, comme le note Arp : « Nos résultats montrent que les conditions dans les lacs de cratère d’astéroïdes sont fortement contrôlées par des processus internes tels que le refroidissement du fond du cratère et l’approvisionnement en eau. En revanche, les changements climatiques sont d’une importance secondaire, contrairement à de nombreux autres lacs. Ceci doit être pris en compte lorsque les dépôts dans les cratères terrestres et extraterrestres sont utilisés comme archives climatiques pour déduire des sédiments les conditions climatiques passées.
Plus d’information:
Lingqi Zeng et al, La dolomite extrêmement enrichie en 13C enregistre un intervalle de forte méthanogenèse suite à un déclin des sulfates dans le lac de cratère d’impact Miocène Ries, Geochimica et Cosmochimica Acta (2023). DOI : 10.1016/j.gca.2023.10.013