Des ichnofossiles dans du verre volcanique provenant de cheminées hydrothermales paléoprotérozoïques ont été creusés par des microorganismes probablement en quête de phosphate

Indices anciens cachés dans le verre volcanique

Il y a des milliards d’années, le plancher océanique était un paysage agité de lave et de sources chaudes. Dans cette étude, les chercheurs montrent que, même dans cet environnement étranger, de minuscules formes de vie creusaient probablement des tunnels dans du verre volcanique frais à la recherche de nutriments essentiels. En lisant les « graffiti » chimiques et minéralogiques laissés derrière, le travail aide à expliquer comment les microbes précoces survivaient dans des milieux hostiles et suggère de nouvelles approches pour chercher des traces de vie sur d’autres mondes.

Un registre fossile écrit dans le verre

La recherche porte sur des roches âgées de 1,87 milliard d’années de la Formation de Flaherty, dans les îles Belcher du nord du Canada. Ces roches se sont formées lorsque de la lave a jailli dans une mer peu profonde, construisant des basaltes en coussin et des débris vitreux appelés hyaloclastites. Intercalés avec ces unités volcaniques se trouvent des indices de cheminées hydrothermales anciennes — des colonnes en forme de cheminée, des nodules riches en fer rouillé et des concrétions riches en carbonate — indiquant que des fluides chauds chargés en minéraux ont autrefois traversé le plancher océanique. De tels systèmes de cheminées sont largement considérés comme des habitats privilégiés pour la vie primitive, car ils fournissent de forts gradients chimiques dont les microbes peuvent tirer de l’énergie.

Traînées microscopiques d’une vie cachée

Dans le verre volcanique altéré, l’auteur identifie des réseaux de minuscules structures sphériques et tubulaires appelées ichnofossiles — des fossiles traces qui enregistrent l’activité plutôt que des corps préservés. Les sphères sont remarquablement uniformes en taille, généralement d’environ 14 micromètres de diamètre, et apparaissent en chapelets reliés par un filament de matière organique. Des images détaillées et la micro-spectroscopie révèlent que ces sphères sont constituées principalement de titanite mêlée à de la matière organique riche en carbone, tandis que des zones voisines contiennent des grains nanométriques d’apatite (un phosphate) et de lépidocrocite (un oxyde de fer). La forte association de ces minéraux, ainsi que la forme et la taille constantes des sphères, suggère une origine où des microbes ont creusé le verre puis ont été ultérieurement minéralisés.

Creuser dans la roche chaude pour trouver des nutriments

La distribution des minéraux porteurs de phosphate et de fer suggère une raison précise pour laquelle des microbes auraient pénétré le verre volcanique : extraire du phosphore, un élément essentiel de l’ADN, des membranes cellulaires et des molécules porteuses d’énergie. De nombreux grains d’apatite se rassemblent à proximité, mais pas à l’intérieur, des ichnofossiles sphériques et sont intercroisés avec de la matière organique et des oxydes de fer. Ce schéma s’explique mieux si des microbes précoces utilisaient des acides organiques pour dissoudre le verre, libérant de faibles quantités de phosphate et de fer. Une partie de ce phosphore a probablement été consommée pour la croissance, tandis qu’une autre s’est ré-accumulée sous forme d’apatite, conjointement à du fer formant de la lépidocrocite. Des structures tubulaires de titanite riches en matière organique, alignées en groupes parallèles, constituent un second type de trace fossile qui ressemble aux tubes microbiens observés dans des sites hydrothermaux modernes et anciens, soutenant encore l’origine biologique.

Empreintes de carbone et de soufre des microbes anciens

Au-delà des formes et des minéraux, les roches portent de fortes signatures chimiques de la vie. Les isotopes du carbone dans la matière organique et dans la calcite environnante sont inhabituellement « légers », correspondant aux valeurs attendues lorsque des microbes utilisent des composés inorganiques comme source d’énergie puis que leur biomasse est oxydée lors de l’enfouissement. Parallèlement, les isotopes du soufre dans la pyrite des schistes noirs voisins montrent des patterns cohérents avec une réduction microbienne des sulfates plutôt qu’avec de simples réactions chimiques. Ensemble, ces données isotopiques indiquent que des microbes chimiolithotrophes — organismes tirant leur énergie de composés issus de la roche et des cheminées plutôt que du soleil — étaient actifs dans cet ancien environnement de fond marin, et que leurs restes ont été ensuite recyclés en nouveaux minéraux.

Ce que ces traces anciennes nous apprennent aujourd’hui

Pris isolément, chaque élément de preuve — formes minérales inhabituelles, carbone atypique ou minéraux spécifiques de fer et de phosphate — pourrait être expliqué sans recourir à la vie. Mais dans la Formation de Flaherty, ils apparaissent ensemble, aux bons endroits et dans les bonnes relations les uns par rapport aux autres. L’étude conclut que de minuscules organismes ont autrefois creusé le verre volcanique chaud près de cheminées hydrothermales peu profondes, probablement à la recherche de phosphate et de fer pour alimenter des métabolismes dépendant de la roche. Leur activité a gravé un enregistrement durable dans le plancher océanique, préservé aujourd’hui sous forme de tunnels et de sphères remplis de minéraux. En montrant comment de telles traces subtiles peuvent être reconnues et recoupées, ce travail renforce l’idée d’utiliser des caractéristiques similaires dans le verre volcanique comme balises du passé profond de la vie sur Terre — et comme guides potentiels dans la recherche de vie sur d’autres planètes rocheuses.

Citation: Papineau, D. Ichnofossils in volcanic glass from palaeoproterozoic hydrothermal vents were burrowed by microorganisms probably seeking phosphate. Commun Earth Environ 7, 361 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03359-5

Mots-clés: cheminées hydrothermales anciennes, fossiles traces microbiens, altération du verre volcanique, vie sur la Terre primitive, microbes en quête de phosphate