Dioxyde de soufre volcanique lié à l’augmentation du niveau d’oxygène dans l’atmosphère terrestre primitive

Une augmentation soudaine de la teneur en oxygène de l’atmosphère terrestre s’est produite il y a environ 2,4 milliards d’années et est connue sous le nom de grand événement d’oxydation, mais son origine reste une question ouverte. Maintenant, des chercheurs en Chine ont confirmé que la dissociation ultraviolette (UV) sous vide du dioxyde de soufre en oxygène moléculaire et un atome de soufre était probablement un contributeur important.¹

Jusqu’à présent, la répartition du CO₂ était largement considérée comme la source abiotique d’oxygène dans notre atmosphère primitive. Cependant, les éruptions volcaniques qui ont eu lieu avant le grand événement d’oxydation, dans une période connue sous le nom d’éon archéen, ont produit de grandes quantités de dioxyde de soufre gazeux. Bien que son rôle en tant que source d’oxygène ait déjà été étudié,² son importance par rapport à notre atmosphère actuelle n’était pas claire. Kaijun Yuan et son équipe ont maintenant exploré cette source plus en profondeur en tirant parti du laser à électrons libres ultraviolets sous vide intense de la Dalian Coherent Light Source en Chine, un outil unique capable de déterminer la voie de dissociation des molécules.

‘Le plus difficile est la détection du S(1D) + O₂ canal sur l’ensemble de la gamme UV sous vide, ce qui n’était pas possible auparavant», explique Yuan. «Les expériences de ce travail ont appliqué deux rayonnements laser UV sous vide réglables indépendamment, réalisant une photolyse UV sous vide et une détection UV sous vide, ce qui a fourni une sensibilité de détection élevée et une haute résolution.» Cela a permis à l’équipe de déterminer le rendement quantique du S + O₂ canal de dissociation, leur permettant d’estimer qu’environ 4,3 % de l’oxygène atmosphérique actuel provient du dioxyde de soufre volcanique.

David Osborn, un expert en chimie atmosphérique du Sandia National Laboratories aux États-Unis, affirme que l’étude fournit des « preuves solides » que le dioxyde de soufre se décompose avec un rendement de 30 %. Cependant, Osborn prévient que son impact proposé sur notre atmosphère actuelle « semble assez spéculatif ». Alors que Yuan dit que les calculs de son équipe sont probablement sous-estimés, car les émissions de dioxyde de soufre et le flux UV étaient tous deux plus élevés à la fin de l’Archéen par rapport aux valeurs modernes utilisées dans leurs approximations. L’intégration de la source de dioxyde de soufre dans des modèles complexes de l’atmosphère primitive de la Terre sera cruciale pour vérifier leurs résultats.

Les découvertes de l’équipe de Yuan pourraient avoir des implications pour les atmosphères d’autres planètes et lunes de notre système solaire. Par exemple, Vénus possède une couche de dioxyde de soufre volcanique dans son atmosphère, et son rôle photochimique nécessite une enquête plus approfondie. «C’est une période passionnante de nouveaux horizons dans la photochimie du dioxyde de soufre», conclut Osborn.