" Si c'est avéré, alors la plupart des environnements géochimiques et minéralogiques invoqués dans les modèles des origines de la vie auraient été présents il y a 4,3 milliards d'années", s'enthousiasment les auteurs.
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# Pierres précieuses et autres merveilles géologiques : des chercheurs recensent plus de 10.000 types de minéraux sur Terre

La pyrite se forme de 21 manières différentes.© ARKENSTONE/Rob Lavinsky

Alors que le nombre de minéraux sur Terre était jusqu'ici estimé à 6.000, une nouvelle étude en comptabilise plus de 10.500 types différents, en prenant en compte leur mode de formation. Selon les auteurs, ces travaux pourraient contribuer à la recherche de vie extraterrestre.

Nastasia Michaels
Publié le
04/07/2022 à 18h56
- Mis à jour le
09/08/2023

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Comprendre la naissance et la diversité de chacun des minéraux présents sur Terre : tel est l'objectif ambitieux que se sont fixés des chercheurs de la Carnegie Institution for Science (CIS) basée dans la ville de Washington, de l'Université d'Arizona (Etats-Unis) et de l'Académie russe des sciences à Mourmansk, avec le soutien de l'agence spatiale américaine (NASA).

A travers deux études publiées conjointement dans la revue American Mineralogist - à l'issue d'une quinzaine d'années de recherche intense, les auteurs adoptent une approche originale, qui tient au fait de s'appuyer sur le mode de formation de chaque matériau, et non plus seulement sur les critères de base, à savoir la composition chimique et la structure en cristal.

Ainsi, ils ont recensé plus de 10.500 "types de minéraux" distincts, contre près de 6.000 reconnus par l'Association minéralogique internationale.

" Ce travail change fondamentalement notre vision de la diversité des minéraux sur la planète", a déclaré le Dr Robert Hazen, chercheur au Laboratoire de la Terre et des Planètes du CIS et co-auteur principal de l'étude, cité dans un communiqué. " Chaque spécimen minéral a une histoire. Chacun raconte une histoire. Chacun est une 'capsule temporelle' qui révèle le passé de la Terre comme rien d'autre ne peut le faire."

" Par exemple, plus de 80 % des minéraux de la Terre se forment grâce à l'eau, qui est donc d'une importance fondamentale pour la diversité minérale sur cette planète", observe le chercheur. " Par extension, cela explique l'une des principales raisons pour lesquelles la Lune, Mercure et même Mars ont beaucoup moins d'espèces minérales que la Terre."

## La "pierre de pingouin"

Chaque minéral peut se former par des processus chimiques, tels que l'interaction entre l'eau et la roche ; physiques, à l'instar des éclairs, de la chute d'une météorite, des hautes pressions ou encore des températures élevées ; ou biologiques (sous l'effet des organismes vivants). Des "recettes" dont la fourchette de temps varie du quasi-instantané... à plusieurs millions d'années ! Les auteurs de l'étude ont identifié 57 "recettes" au total pour l'ensemble des minéraux connus.

"Ces travaux nous apprennent également quelque chose de très profond sur le rôle de la biologie", note le Dr Robert Hazen. " Un tiers des minéraux de la Terre n'auraient pas pu se former sans le vivant(...) ou sans le rôle indirect des organismes, par exemple en créant une atmosphère riche en oxygène propice à la naissance de 2.000 minéraux."

Ces minéraux formés sous l'action des organismes vivants, appelés "biominéraux", proviennent notamment des coraux et des coquillages, mais aussi des organismes pourvus d'os, de dents, voire même... de calculs rénaux ! D'autres biominéraux se forment à partir du guano et de l'urine des oiseaux et des chauves-souris.

Il y a 100 millions d'années, l'ammonite (un mollusque) a laissé sa coquille de carbonate, qui est devenue un "biominéral". Dans ce cas rare, la coquille a laissé place à de l'opale au reflet irisé..ARKENSTONE/Rob Lavinsky

Un exemple étonnant est celui de la sphéniscidite. Ce minéral se forme lorsque l'urine des pingouins - oiseaux de l'ordre des Sphénisciformes, d'où le nom de la pierre - réagit avec des minéraux argileux. Un phénomène qui ne se produit que dans un seul endroit au monde : l'île de l'Elephant, un site de nidification situé en Antarctique.

## Pourquoi la pyrite et le diamant sont spéciaux

Plus surprenant encore, l'article recense au moins 40 % de spécimens minéraux issus de plusieurs modes de fabrication, conduisant à une structure cristalline et à une composition chimique identiques. La "championne" du nombre de "recettes" possibles pourrait être la pyrite, une pierre à l'aspect métallique dont les reflets dorés suscitent souvent la confusion avec l'or.

Les chercheurs ont recensé pas moins de 21 modes de formation différents pour cette pierre dont la formule chimique est FeS2 (un atome de fer pour deux de soufre). Les volcans, les dépôts des sources hydrothermales, la pression entre les couches de roche, les microbes mais aussi les feux dans les mines de charbon peuvent, par exemple, lui donner naissance.

Le diamant n'en est pas si loin. Composée de carbone, cette pierre, elle, peut voir le jour d'au moins neuf façons différentes, notamment par condensation dans l'atmosphère refroidie d'anciennes étoiles, lors de l'impact d'une météorite, ou encore, sous des températures et des pressions extrêmes au cœur de la Terre. Pour les auteurs, il n'y a donc pas "un" diamant mais "plusieurs" types de diamants : le " diamant stellaire", le " diamant d'impact"...

L'humain, pour sa part, peut se targuer d'avoir contribué à la formation de plus de 600 minéraux, dont 500 proviennent des activités minières. Sans compter d'innombrables composés de type minéral qui ne sont pourtant pas reconnus comme tels par l'Association minéralogique internationale, à l'instar de divers matériaux de construction, semi-conducteurs, cristaux laser, alliages spéciaux, pierres précieuses synthétiques ou encore, débris de plastique.

## De l'origine de la vie sur Terre à la recherche de vie extraterrestre

Selon les auteurs de l'étude, une grande partie de la diversité minérale de notre planète s'est formée au cours des 250 premiers millions d'années de son existence, au moment de l'Hadéen. Une période caractérisée par la formation des océans, par le développement extensif de la croûte continentale, ainsi que par une forme précoce de subduction - le processus à l'origine de la tectonique des plaques.

" Si c'est avéré, alors la plupart des environnements géochimiques et minéralogiques invoqués dans les modèles des origines de la vie auraient été présents il y a 4,3 milliards d'années", s'enthousiasment les auteurs.

Pour eux, si la vie est " un impératif cosmique qui émerge sur n'importe quel monde riche en minéraux et en eau", " alors ces résultats soutiennent l'hypothèse que la vie sur Terre a émergé rapidement, de concert avec un royaume minéral dynamique et diversifié, dans les premiers stades de l'évolution planétaire".

En proposant une nouvelle approche pour le classement des minéraux, les scientifiques espèrent par ailleurs contribuer à la recherche de vie extraterrestre. " Si Mars avait (ou a toujours) un cycle de l'eau, à quelles manifestations minéralogiques pouvons-nous nous attendre ? Par exemple, existe-t-il des gisements de sulfures hydrothermaux martiens et, dans ce cas, divers métaux ont-ils été mobilisés ?", s'interrogent les auteurs.

Outre les 57 "recettes" de formation de minéraux observées sur Terre, les chercheurs n'excluent pas la possibilité qu'il en existe d'autres, bien différentes, ailleurs dans l'univers. Une perspective quasi "culinaire" qui laisse rêveur !

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Nastasia MichaelsJournaliste rédactrice web Environnement GEO.fr

Avant de devenir journaliste scientifique et de publier ses articles dans la rubrique Environnement de GEO.fr ainsi que dans les pages du magazine GEO, Nastasia a côtoyé les chercheuses et les chercheurs dans le cadre de plusieurs stages réalisés au sein des laboratoires du Muséum national d'Histoire naturelle à Paris. Désireuse de transmettre ses connaissances, elle a complété son Master 2 en "Ecologie, Biodiversité, Evolution" à Sorbonne Université (ex Université Pierre et Marie Curie - Paris VI) par un Master 2 en "Journalisme et communication scientifiques" à l'Université de Paris (ex Paris Diderot). À travers ses nombreux voyages en Afrique, en Amérique centrale et en Asie, elle a développé un vif intérêt pour les relations entre les sociétés humaines et les écosystèmes, terrestres ou marins. Sa maîtrise de l'anglais (langue maternelle de son père) et de l'espagnol lui ouvrent l'accès à des sources d'information variées, principalement des publications scientifiques dans les domaines de la biodiversité, du climat ou de la botanique par exemple. La complexité du vivant la fascine chaque jour davantage.

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