Vidéo:La disparition des dinosaures

 

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L’exploration du cratère qui a provoqué l’extinction des dinosaures va commencer

Le cratère de Chixculub renferme l’un des plus grands mystères de la planète. Des scientifiques ont décidés de le percer… dans tous les sens du terme !

Les dinosaures ont-ils oui ou non été exterminés par la chute d’un astéroïde ? C’est très probable mais les scientifiques n’ont jamais été en mesure d’apporter une réponse définitive. Alors, pour en avoir le coeur net, une équipe de spécialistes a décidé d’explorer l’immense cratère causé par la chute d’un astéroïde tombée sur Terre il y 66 millions d’années ! Un projet génial qui laisse rêveur…

Dessin d'artiste illustrnt bien les proportions des lieux.
Dessin d’artiste illustrnt bien les proportions des lieux.

Ce cratère, qui fait 180km de diamètre, se situe dans la péninsule du Yucatan, au Mexique. On l’appelle le cratère de Chicxulub. C’est à cet endroit précis que serait tombé l’immense projectile de 10km de diamètre fortement suspecté d’avoir causé la perte de nos amis les dinosaures à la fin du Crétacé.

 

Mais puisqu’il n’est pas bon d’accuser sans preuve, une expédition hors-norme va être lancée sur site pour y rechercher des indices. Cette mission, financée conjointement par  l’International Ocean Discovery Program (IODP) et l’International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) consistera en un gigantesque forage…

Dès la fin de ce mois, un navire atteindra la zone, située à 30km des côtes. A son bord : une équipe chargée d’installer une plateforme à l’aide de trois pylônes.

Géographie des lieux:centre du cratère.
Géographie des lieux:centre du cratère.

Quand cette plateforme sera opérationnelle (en principe, dès le 1er avril), la partie forage pourra alors commencer. Premier objectif : atteindre les 500m sous terre. C’est à partir de cette profondeur que les scientifiques espèrent récolter des indices. Ensuite, des carottes de 3m de long seront extraites jour et nuit jusqu’à atteindre, deux mois plus tard, les 1 500m !

Commencera alors la partie la plus passionnante de l’opération : l’étude de ces carottes. Que contiendront-elles ? Quels changements de roches vont-elles révéler ? Y trouvera-ton des fossiles ? Nous offriront-elles des traces d’ADN ?

Chicxulub entrant dans l'athmosphère:il y a 65 millions d'années!
Chicxulub entrant dans l’athmosphère:il y a 65 millions d’années!

Il faudra encore patienter un peu avant d’obtenir toutes les réponses à ces questions. Mais elles devraient enfin prouver que les dinosaures ont bel et bien disparu de la surface de la Terre après avoir croisé le trajet d’un astéroïde.

Une aventure passionnante dont on a hâte de connaître l’issue !

 

 

 

Notes et recherches sur les extinctions massives

Étant donné que nous sommes entré dans la Sixième Grande Extinction  Massive d’espèces,il est bon de se familiariser avec ce qui est arrivé jadis,car dans peu de temps,nous allons suivre le même chemin que les dinosaures.

 

L'impact de Chicxulub.
L’impact de Chicxulub.

L’extinction des dinosaures

Le tueur invisible 

Quel cataclysme mit donc fin au règne des dinosaures il y a 65 millions d’années, à la limite de l’ère du Crétacé et du Tertiaire (C/T) ?

L’extinction des grands sauriens, mais aussi des fougères géantes et des ammonites à la fin du Secondaire (limite C/T) fut provoquée par un phénomène à l’échelle astronomique qui modifia tout notre écosystème pendant plusieurs centaines ou milliers d’années, déversant d’énormes quantités de gaz carbonique dans l’atmosphère et ensevelissant les terres sont des millions de tonnes de cendres.

L'événement,il y a 65 millions d'années.
L’événement,il y a 65 millions d’années.

Il y a quelques années le paléontologue américain Peter D.Ward de l’Université de Washington a décrit les principales leçons que l’on peut tirer du débat sur l’extinction du C/T :

– Les modèles et les mécanismes qui ont conduit à cette hécatombe sont immatures et donc inadaptés pour expliquer les modes de comportements de la survie sélective et de l’extinction

– Les impacts peuvent provoquer une extinction

– D’ordinaire il y a plus d’un mécanisme tueur impliqué dans une extinction massive, même dans le cas C/T

– Les enregistrements fossiles interprétés littéralement aux époques frontières des extinctions peuvent être trompeurs

– Toutes les extinctions devraient être considérées comme des processus rapides, sauf preuve du contraire

– Une percée scientifique sera le résultat d’efforts pluridisciplinaires, impliquant la paléontologie, la sédimentologie, la géochimie et les sciences de l’atmosphère.

C’est en suivant ces conseils et en analysant notamment les résultats des recherches pluridisciplinaires que nous allons tenter d’exposer un scénario plausible de ce qui s’est passé il y a 65 millions d’années.

Trois grands axes de recherches ont été explorés depuis les années 1980 :

– Les mécanismes tueurs et les contraintes dans les modèles paléontologiques

– La calibration de la taille de « l’impacteur » et de l’extinction en elle-même

– Comment la sélectivité a préservé certaines espèces et pourquoi d’autres ont péri.

Plusieurs théories ont été invoquées pour expliquer l’extinction des reptiles géants. Celles que nous retiendrons font appel à des évènements extraterrestres, d’ordre astronomique, dont on peut retrouver une périodicité car le même phénomène s’est produit antérieurement à plusieurs reprises, ainsi que nous l’expliquerons dans l’article consacré aux extinctions de masse.

Les autres causes, biologiques (cycle interne, virus, etc) ou géologiques (mouvements du sol, volcanisme) n’ont aucune raison d’être périodiques, du moins de présenter des cycles dont la période dépasse plusieurs millions d’années (certains volcans peuvent en effet avoir des éruptions cycliques tous les 600000 ans comme le Yellowstone). Mais nous reviendrons sur la cause géologique pour expliquer d’autres extinctions massives.

Enquête sur l’extinction des dinosaures

L’explication la plus plausible concernant l’extinction des reptiles géants et de 75% des autres espèces à la limite C/T tient compte des preuves d’un impact météoritique et des traces d’incendies que l’on retrouve à travers le monde.

En effet, la théorie que nous allons décrire explique non seulement l’origine de la catastrophe mais également pourquoi des espèces dominantes ont disparu en quelques décennies et surtout pourquoi 25% des espèces ont survécu, y compris certains mammifères et des oiseaux.

Luis et son fils Walter Alvarez ainsi que des chercheurs de Caltech ont découvert en 1980 dans les states à la limite C/T un taux anormalement élevé d’iridium, d’osmium et de cristal de quartz au Canada, aux Etats-Unis, en Espagne, en France, dans les Balkans, en Chine et même en Nouvelle-Zélande. 

L’iridium est rare sur Terre, sa concentration est en moyenne de 0.05 mg/kg dans la croûte terrestre. Mais c’est un élément ordinaire dans le système solaire, qu’on retrouve principalement dans les astéroïdes et les comètes. Il peut être 10000 fois plus concentré dans les météorites.

De façon générale, toutes les données recueillies jusqu’à présent tendent à démontrer que seule une perturbation extraterrestre a pu conduire à l’extinction massive de l’ère Secondaire. Toutefois la répartition de l’iridium n’est pas régulière sur tout le globe et certains géologues et géochimistes considèrent que les taux d’iridium relevés aux époques des différentes extinctions pourrait très bien avoir une origine terrestre. Selon Stephen K.Donovan[6] de l’Université jamaïcaine des West Indies, “seule l’extinction massive du Crétacé-Tertiaire ne pourrait pas être attribuée à une cause terrestre”.

Ceci est le point de vue adopté par une majorité de chercheurs rassembés autour des Alvarez. Mais une minorité d’entre eux considèrent qu’il n’existe pas de lien entre les impacts majeurs et leur principale conséquence, l’extinction massive des espèces. Ou lorsqu’ils partagent l’opinon générale ils tempèrent leurs positions en précisant par exemple que l’extinction du C/T fut limitée aux Tropiques (Keller, 1994; Zinsmeister et Feldman, 1994) ce qui est totalement faux, ce qui fut démontré dès 1985 par différentes mesures géologiques effectuées aux quatre coins de la planète.

Voyons en détail la théorie de l’impact météoritique avant de décrire succintement les théories alternatives.

I. L’impact météoritique

J.Hess et M.Bender, océanologues à l’Université de Rhodes découvrirent en 1986 que l’eau de mer à l’époque de l’extinction des dinosaures avait une grande teneur en strontium. 

En 1991, une équipe américaine de l’Université Rhodes Island affirmait même avoir localisé le cratère d’impact à l’origine du bouleversement de notre biosphère. Ayant découvert de grande quantités de sphérules près de Haïti, ils considéraient que le lieu d’impact le plus vraisemblable était le cratère de Chicxulub, au Mexique, le plus grand cratère de la planète[7], avec un diamètre supérieur à 260 km. Le cratère d’impact est parfaitement conservé car il est enfoui sous une couches de sédiments d’environ 1000 m d’épaisseur. Vu de profil le cratère est formé de deux pics centraux tandis que les remparts partiellement effondrés sont entourés d’éjectas sur plusieurs dizaines de kilomètres en direction de Belize.

 Mais cette hypothèse n’a pas retenu l’attention d’une équipe française du Laboratoire des faibles radioactivités car ils considèrent après contre-analyse que ces sphérules avaient une origine volcanique locale et rien de plus. Le débat reste toutefois ouvert, en particulier dans l’esprit de J.Kasting déjà connu pour ses modèles climatiques, M.Rampino et R.Stothers, chercheurs à l’Institut des Etudes Spatiales de la NASA[8]

En 1993, les géochronologistes Peter Zeitler de l’Université de Bethlehem et Michael Kunk de l’US Geological Survey apportèrent à leur tour la preuve[9] que le cratère d’impact de Manson en Iowa – 35 km de diamètre – avait exactement le même âge que celui de Chicxulub. Cette découverte suggéra que la Terre fut frappée simultanément ou presque par au moins deux grands objets, phénomène qui se produit rarement avec les astéroïdes.

Le cratère de Chicxulub fit donc l’objet de deux nouvelles expéditions scientifiques en 1995 et 1996. Des géologues de la Planetary Society explorèrent la région de Belize en quête de signatures extraterrestres, de roches éjectées du cratère suite à la force de l’impact. Ces expéditions furent un succès et eurent une répercussion mondiale, tant dans la presse spécialisée que grand public. Les chercheurs découvrirent tout d’abord dans les pierres de dolomites (carbonate de calcium ou de magnésium naturel) des fossiles d’une nouvelle espèce de crabe Carcineretes planetarius qui s’est éteinte à la fin du Crétacé, ainsi que des fossiles de néréides. Ces créatures permirent aux scientifiques d’avoir une première idée de l’environnement de cette région à l’époque de l’impact et de confirmer que la surface fut exposée à des éjectas de Chicxulub à la fin du Crétacé.

De nouvelles tectites ont également été découvertes, dont la composition correspondait à celles retrouvées dans les roches du Yucatan. Les découvertes se sont ainsi succédées. D’autres dolomites, de 8 m de diamètre, avaient été striées par une force titanesque. Certaines sphérules de calcites semblaient à l’évidence avoir subi un traitement inhabituel pour leur donner cette forme atypique. Certaines avaient été vaporisées avant de se cristalliser.

Adriana Ocampo et Kevin Pope de la Planetary Society ont démontré qu’à plus de 500 km de l’épicentre, la force de l’impact fut vraiment diabolique. Des roches éclatées ont été découvertes, encroûtées et polies dans les éjectas. D’autres roches présentaient des signes de métamorphisme de choc : des débris avaient été vitrifiés sous la chaleur de l’onde de choc qui suivit l’explosion et d’autres roches présentaient des trous résultants d’impacts supersoniques.

Enfin, à Cristo Rey et Barton Creek des zones exposées aux intempéries ont permis aux géologues de découvrir le tracé de la limite C/T. Ainsi qu’on le distingue ci-dessus, au-dessus d’éboulis et de sédiments jaunâtres, ils découvrirent un fin lit brun-bordeau de 5 cm d’épaisseur constitué de petits rochers arrondis et de sphérules au-dessus duquel reposait la couche d’éjectas sur une dizaine de centimètre, elle-même recouverte de dolomites blanches. Cette limite C/T courait sur plusieurs dizaines de mètres de longueur au milieu des montagnes de Belize. A l’heure actuelle c’est la seule trace biostratigraphique connue présentant un indice clair traduisant l’influence d’un impact météoritique majeur.

Interpréter ce fait comme étant la cause de l’extinction des dinosaures est par contre une hypothèse plus incertaine qui n’a pas encore été démontrée, bien qu’une multitudes d’indices abondent dans ce sens, y compris la prolifération des formes vies après cet incident, évènement sur lequel nous reviendrons à la fin de l’article.

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La fragmentation de l’astéroïde Baptistina

Si la théorie météoritique est exacte, des chercheurs ont essayé de déterminer quelle sorte d’astéroïde avait pu être à l’origine du cratère de Chicxulub.

Les résultats des simulations numériques publiés en 2007 dans le magazine « Nature » par des chercheurs du Southwest Research Institute (SwRI) en Arizona et de la Charles University (Karlova) de Prague suggèrent que l’impact de Chicxulub et le cratère Tycho (85 km de diamètre et 4.8 km de profondeur) sur la Lune auraient la même origine.

Ainsi que le montre l’illustration présentée à droite, deux astéroïdes de la famille Baptistina, un groupe de corps formés suite à la fragmentation d’une chondrite carbonée mesurant quelque 170 km de longueur, seraient entrés en collision dans la partie intérieure de laCeinture des astéroïdes il y a environ 160 millions d’années.

Les chercheurs ont abouti à cette conclusion en analysant les données de plusieurs fragments de cet objet dont celui de l’astéroïde 298 Baptistina justement, un corps de 13 à 30 km de longueur découvert en 1890 (Cf. ce document de 1893) dans la Ceinture des astéroïdes. Ce petit corps qui brille à la magnitude 11 se déplace à environ 20 km/s sur une orbite inclinée à 6.28° sur le plan de l’écliptique.

A partir de ces données, ils ont modélisé l’évolution de leur trajectoire en remontant jusqu’à l’époque de la fragmentation du corps parent, en tenant compte des forces thermiques qui ont modifié leur trajectoire à mesure qu’ils absorbaient et réémettaient le rayonnement solaire. Ils ont découvert que cette fragmentation s’est produite il y a 160±20 millions d’années.

Les fragments auraient suivi une trajectoire les écartant de la Ceinture des astéroïdes et les rapprochant de celles de la Terre et de la Lune, provoquant une augmentation significative du nombre d’impacts météoritiques sur ces astres dont le pic d’activité est survenu il y a 100 millions d’années. Aux dernières estimations, Tycho aurait été formé il y a 108 millions d’années.

Les deux impacts de Chicxulub et Tycho correspondent aux tracés des fragments du corps parent de Baptistina, Chicxulub  correspondant à la composition d’une chondrite carbonée. En complément, le modèle indique une augmentation de la fréquence des impacts sur la Lune au cours des 150 derniers millions d’années.

Scénario d’une extinction

En supposant que nous connaissons à présent l’origine du cratère de Chicxulub et du corps qui lui a donné naissance, voyons comment le biologiste Michael Rampino de l’Université de New York reconstitua les évènements qui suivirent l’impact de Chicxulub.

 Il y a 65 millions d’années, un astéroïde de la famille Baptistina de 10 km de diamètre suivi une trajectoire de collision avec la Terre.

Il pénétra dans l’atmosphère terrestre à plus de 20 km/s et s’écrasa dans la péninsule du Yucatan, au Mexique.

Ce phénomène excessivement rare provoqua une catastrophe globale. Son intensité a été estimée à VEI 8 sur une échelle qui va de 0 à 8, chaque degré étant 10 fois plus intense que le précédent !

Rappelons qu’une île qui est détruite par l’explosion d’un volcan (île de Santorin) atteint une intensité VEI 6 et jamais aucun évènement n’a jusqu’à présent dépassé cette valeur. L’impact du C/T devait donc fatalement conduire à l’extinction de la plupart des espèces par les effets secondaires qui en découlèrent (incendies, tsunamis et refroidissement à l’échelle gobale).

La chaleur

L’énergie de l’impact, évaluée à 100 mille milliards de tonnes de TNT soit plus de 6 mille milliards de fois l’explosion d’Hiroshima (la bombe d’Hiroshima fut équivalente à 15 kt de TNT) fut convertie en onde de choc et en chaleur, formant un cratère d’impact de plus de 260 km de diamètre qui libéra dans l’atmosphère une quantité extraordinaire de poussières, de roches en fusion, de débris, de vapeur brûlantes et de gaz toxiques.

Sous l’impact, une boule de feu d’au moins 6000°C et de plusieurs centaines de kilomètres de diamètre se forma. Elle progressa à 75000 km/h dans toutes les directions et notamment vers l’Amérique du Nord qui abritait une grande population de dinosaures.

En quelques secondes, les éjectas en fusion libérés par l’impact ont porté l’atmosphère à haute température. En retombant, l’air devint si chaud que les végétaux et les animaux succombèrent sous les effets de la chaleur.

En quelques heures voire en quelques minutes, tous les organismes vivants à la surface de la terre existant en Amérique du Nord et Centrale ont été brûlés vifs par l’onde de chaleur. A plus de 500 km de l’impact, les animaux furent soufflés par l’onde choc ou blessés mortellement par des débris se déplaçant à des vitesses supersoniques. A plus grande distance, ils moururent intoxiqués par lez gaz ou étouffés par les cendres (résidus incombustibles) et la suie (un dépôt carboné formé lors de la combustion incomplète de la biomasse). Ailleurs sur la planète, les organismes vivants n’euront qu’un répit de quelques heures, le temps que l’onde de chaleur et les cendres les atteignent.

Seuls les petits animaux vivants dans des terriers, cavernicoles ou capables de s’abriter sous terre ou dans l’eau on pu échapper au déluge de feu. Parmi ces rescapés on retrouve une majorité de poissons, des reptiles (lézards, tortues, crocodiles, grenouilles, etc), des insectes, de petits mammifères (les ancêtres du chien de prairie notamment) et même les rares oiseaux vivant dans des terriers. Mais aucun gros reptile et encore moins le T.Rex ne pouvait s’abriter sous terre, ce qui explique la disparition quasi instantanée des grands dinosaures.

Les tsumanis

Avec ses quelque 260 km de diamètre (presque la taille de la Belgique), il fallut environ 10 heures pour que le cratère d’impact se remplisse d’eau. Sous la violence des flots, un méga tsunami de 300 mètres de haut se forma.

Les strates sédimentaires témoignent qu’au moins 6 vagues gigantesques successives ont déferlé sur les continents. En d’autres termes, si une créature avait survécu au premier tsunami, elle risquait fort de ne pas survivre aux suivants.

Les gaz et les poussières

L’impact de Chicxulub vaporisa toutes les roches et le substrat dans un rayon de 6 à 12 km. La plume de vapeur brûlante qui s’éleva au-dessus du Yucatan était composée de trillions de tonnes de dioxyde de soufre, de gaz carbonique et de vapeur d’eau, des éléments qui composent d’ordinaire toute météorite ou comète. Cette couche de carbonates et de sulfate devait avoir une épaisseur de 3 km et la température d’une lave très fluide soit plusieurs milliers de degrés. Les gaz et les poussières ont finalement être pris dans la circulation atmosphérique générale et encerclèrent la Terre avant de retomber très lentement au sol.

A titre de comparaison, si un volcan explose et libère un centimètre cube de poussière dans l’atmosphère, Chixculub libéra un mètre cube de poussière ! Ces débris furent portés à une température telle que la surface de la Terre devint une chaudière à la vitesse de l’éclair, les forêts se consumant dans le monde entier. Le ciel s’obscurcit tandis que la poussière retomba lentement sur un paysage brûlé vif. Dans le golfe du Mexique et la région des Caraïbes l’impact fut à ce point destructif qu’il provoqua des tremblements de terre et des tsunamis qui renversèrent complètement les barrières de coraux et balayèrent totalement les zones intertidales.

Un mois après l’impact toute la terre fut recouverte de boues et de cendres, transformant les prairies et les bois en désert minéral.

Selon Kevin Pope, des modèles informatiques suggèrent que parallèlement aux éjectas de poussière dans l’atmosphère, le dioxyde de soufre se transforma en acide sulfurique au contact des nuages. En bloquant la lumière du Soleil, ceux-ci ont empêché la photosynthèse végétale pendant plusieurs mois et refroidirent la surface de la Terre de 10°C durant près de 10 ans. S’ajoute à ce cataclysme le fait que l’acide sulfurique en suspension dans l’atmosphère créa une diminution de la quantité d’ozone et déversa sur le monde une pluie acide durant plusieurs années, acidifiant la surface des océans et tuant les derniers organismes restés à la surface, y compris les végétaux.

Outre la chaleur dégagée par les éjectas, il est également possible que le gaz carbonique libéré au cours de l’impact ait provoqué un réchauffement de l’atmosphère par effet de serre. Cette augmentation resterait néanmoins inférieure à 2°C. Cet évènement ne provoqua probablement pas l’extinction massive des espèces car cette vapeur dût rapidement se combiner avec les oxydes de calcium ou de magnésium et se précipita sous forme de carbonates. Mais “l’hiver de Chixculub” eut probablement lieu suite à la vaporisation des sulfates.

Dans ces conditions il n’est pas surprenant qu’une fois la couche de poussière dissipée et les pluies adoucies que 75% des espèces vivants sur la terre ferme et quelques unes dans l’océan (certaines espèces de requins et de raies notamment) se soient éteintes.

Si les végétaux se sont reconstitués quelques années après l’impact, les grands dinosaures n’y ont pas survécu. Selon leur habitat et leur localisation par rapport au point d’impact, ils seraient tous morts en quelques dizaines d’années.

La survie des mammifères

Quant aux mammifères, sans lesquels nous ne serions pas là, ils étaient très petits à l’époque, de la taille d’une souris ou d’un mulot. Ils ont survécu car ils bénéficiaient de plusieurs atouts. D’abord leur petite taille leur permit de se réfugier sous terre, ensuite le fait qu’ils se reproduisaient rapidement, tous les 2-3 ans, leur donnait un avantage sur les dinosaures qui ne se reproduisaient que tous les 20 ou 30 ans. Les petits mammifères ont donc eu plus d’occasions de subir des mutations et de s’adapter à tous les nouveaux environnements laissés en friche par les espèces disparues.

Un nouveau monde est né, sans dinosaure, où les mammifères allaient pouvoir s’épanouir.

Cette remarquable histoire est aujourd’hui empreinte dans les sédiments terrestres dont l’analyse directe et la modélisation informatique permettent de retracer les étapes. Grâce à tous ces indices, depuis les années 1980 une majorité de scientifiques se rallient à la thèse de l’équipe d’Alvarez et consorts.

En 1990, D.Raup publia une courbe d’extinction des espèces en fonction du diamètre du cratère d’impact. Mais il ne disposait virtuellement comme indice que d’un seul cratère associé à un tel phénomène, celui de Chixculub. Pour tester la validité de ce modèle quelques années plus tard M.Rampino et B.Haggerty complèteront le schéma en ajoutant plusieurs cratères d’impacts : Puchezh-Katunki (Russie), 80 km, Trias; Popigai (Russie), 100 km, Tertiaire; Manicouagan (Canada), 100 km, fin du Trias. Ces points semblent tomber dans la marge d’erreur proposée par D.Raup, un nouvel indice en faveur de cette théorie.

Mais tempérons nos découvertes. Les scientifiques ont encore beaucoup à apprendre sur le timing des évènements survenus à la limite C/T, des mécanismes impliqués dans la suite de catastrophes (gradient de latitude, sélectivité des victimes et des survivants, refuges d’altitude, etc), autant de détails qui nécessiteront des décennies de recherches pour en extraire l’essentiel et espérer affiner le scénario présenté ci-dessus afin qu’il réponde à toutes les questions.

Représentation de l'éruption de Toba.
Représentation de l’éruption de Toba.

II. Les éruptions volcaniques

Il existe une autre hypothèse suggérée par les Américains Charles Officer et Charles Drake du Dartmouth College ainsi que Vincent Courtillot de l’Institut de Physique de la Terre à Paris[10]. Ils évoquent l’éruption des volcans aux quatre coins du monde, phénomène plus incertain mais qui a pu conduire à une élévation de la concentration en iridium. Ils basent leur hypothèse sur les coulées basaltiques découvertes dans les trappes du Deccan[11] bien visibles dans les montagnes du sud de l’Inde. A la fin de l’ère Secondaire, cette région vit l’accumulation de cendres volcaniques sur une épaisseur de 250 mètres ! Par comparaison, l’éruption du volcan El Chiñon au Mexique recouvrit le sol de quelques dizaines de centimètres de poussière seulement.

On décompte aujourd’hui entre 50 et 60 éruptions volcaniques chaque année à travers le monde et 1500 volcans actifs. Si la thèse soutenue par les chercheurs de Dartmouth est correcte, il y a 65 millions d’années, une forte activité volcanique put entraîner une extinction massive des espèces. Nous pouvons imaginer les retombées d’un tel phénomène, en observant les volcans qui sont actifs de nos jours.

Par ses dimensions, l’explosion d’un volcan est souvent plus dévastatrice que celle d’une bombe. En 1980 aux Etats-Unis, le mont St Helens explosa sans grands préliminaires et libéra une énergie équivalent à 27000 fois l’explosion de la bombe d’Hiroshima ! 470 millions de tonnes de cendres volcaniques retombèrent dans un rayon de 30 km tandis que les projections atteignirent la stratosphère (> 20 km d’altitude). Le pays fut dévasté sur des centaines de kilomètres carrés. Il y eut 57 morts et pour 1 milliard de dollars de dégâts !

Mais l’évènement était très localisé et n’entraîna finalement que peu de perturbations. Certains volcans projettent une quantité phénoménale de lave pulvérisée dans l’atmosphère. L’explosion du volcan Philippin Pinatubo en 1991 est l’exemple typique. Il libéra une poussière très lourde jusqu’à 25 km d’altitude. Durant des jours, le ciel fut totalement obscurci et envahi de gaz irritants. Cette poussière agit comme un « écran total » devant le rayonnement du Soleil. D’une densité de 2.7, la poussière retomba rapidement sur le sol. Semblable au talc, elle obstrua les moindres orifices et le poids des cendres volcaniques fit s’écrouler les ponts et les habitations. Lorsque la pluie se mit à tomber, se condensant sur la poussière, l’eau était devenue acide. Des torrents de boues (lahars) dévalèrent dans toute la région, transportant avec eux la mort et la désolation.

Lorsque l’explosion se produit dans un site naturel, cette neige minérale entraîne l’exode massif des populations. Le cycle de la vie est interrompu brutalement; la région sur laquelle elle retombe devient un désert, le sol étant recouvert d’une épaisse couche de boue solidifiée.

D’autres volcans, telle la montagne Pelée ou le Vésuve ont dégagé un important souffle de chaleur, des nuées ardentes qui retombèrent sur les populations, tuant instantanément toute vie. Enfin, les volcans enneigés qui se réveillent produisent la fonte massive des neiges qui les recouvrent. Celle-ci s’écoule en avalanches vers les vallées en nivelant les reliefs sur plusieurs kilomètres carrés. Il en est de même pour les volcans de laves (dits hawaïens) qui éjectent une plus grande quantité de lave vive et de bombes.

A la fin du Secondaire, cette période volcanique dura au moins 500000 ans, au point de modifier la biosphère et de provoquer une extinction massive de 10% environ de toute les populations vivantes, végétales ou animales, du monde marin et terrestre. Mais selon les défenseurs de l’impact météoritique, cette explication n’explique pas la concentration des platines (iridium, etc) et la soudaineté de l’extinction massive des dinosaures.

Aujourd’hui la majorité des chercheurs pensent que la fin du règne des dinosaures coïncide avec l’explosion d’une météorite et non pas avec celle de l’éruption des volcans.

Enquête sur l’extinction massive du Permien

Si la théorie de l’impact météoritique explique parfaitement l’extinction des dinosaures par sa brieveté et les éléments chimiques que l’on a retrouvé, elle n’explique pas l’extinction massive du Permien qui se produisit voici 250 millions d’années et qui tua 95% des organismes vivants sur Terre ! Ouvrons donc une parenthèse pour étudier un instant cette hypothèse.

La catastrophe du Permien fut un événement majeur, la plus importante catastrophe qu’aie connu la Terre. Elle demandait une explication tout aussi colossale… Mais jusqu’aux années 1990 rien de vraiment tangible venait appuyer l’une ou l’autre théorie : impact météorite ou activité volcanique, toute deux étaient plausibles, mais les chercheurs n’avaient pas vraiment d’indices probants en faveur de l’une ou l’autre explication. 

Avec le recul des années, les chercheurs ont rassemblé de nouveaux indices. Accompagnons-les dans leurs recherches et essayons de savoir comment s’est produit l’extinction du Permien. Impact ou volcanisme ? 

Après avoir découvert le cratère de Chicxulub dont les effets étaient parfaitement en corrélation avec l’extinction des dinosaures voici 65 millions d’années, la plupart des chercheurs pensaient qu’un impact météoritique similaire avait pu se produire au Permien. L’extinction de masse se serait alors produite très rapidement, en l’espace de 10000 ans. Au début, l’atmosphère aurait été obscurcie en l’espace de quelques mois par la poussière soulevée par l’explosion mais c’est surtout l’hiver durable qui suivit ce sinistre événement qui aurait fini par exterminer les populations. Encore fallait-il le démontrer et localiser le cratère ou les autres effets secondaires de cet impact.

Dans les années ’70 et ’80 des chercheurs anglais dont le spécialiste en pétrologie Adrian Jones de l’University College de Londres (ES/UCL) étudièrent les trappes géologiques de Russie ou trappes de Sibérie, une couche de quelques centimètres d’épaisseur formée par l’éruption d’une plume tectonique remontant à 250 millions d’années.

Situées entre 50-75° N et 60-120° E, aujourd’hui les trappes de Sibérie recouvrent une superficie d’environ 2.5 millions de km2 et un volume qui pourrait atteindre 3 millions de km3. On estime que ces trappes s’étendaient à l’origine sur 7 millions de km2.

Les plumes tectoniques ne sont pas des événements rares. Depuis le Permien nous avons assisté à l’émission d’au moins 8 plumes tectoniques dont la dernière fut celle du Yellowstone il y a 17 millions d’années. Elle forma le plateau basaltique de Columbia situé dans les états d’Orégon et de Washington puis elle se déplaça vers l’ouest pour former la plaine de Snake River en Idaho et la fameuse Vallée de la Lune (Valley of the Moon dans le comté de Sonoma, à ne pas confondre avec la vallée du même nom située au Chili). Elle donna ensuite naissance à la grande éruption du Yellowstone il y a 650000 ans. C’est dire combien les retombées de ce type de volcanisme peuvent bouleverser une région et être catastrophiques pour toutes les espèces vivant dans un rayon pouvant aller jusqu’à 1000 km autour du volcan.

Par la même occasion les géologues recherchèrent le cratère d’impact éventuel qui aurait provoqué ces retombées. Mais bientôt on se rendit compte que pour anéantir autant d’êtres vivants, la météorite aurait dû être gigantesque afin de produire des effets persistants à l’échelle mondiale. En fait on estima qu’elle aurait dû être aussi grande que l’île de Manhattan, bref aussi grande qu’un petit astéroïde !

Selon des simulations informatiques, il put y avoir impact mais il aurait été si violent que la croûte terrestre aurait localement fondu et le cratère original aurait été noyé sous la lave. Restait alors à trouver ces traces de lave… Or à ce jour les indices sont fragmentaires. Même les quantités de cristaux de quartz choqués ou d’iridum relevés en Antarctique dans la couche du Permien sont insuffisantes pour expliquer l’ampleur de cette catastrophe. Il fallait encore chercher.

Dans les années ’90, Paul Wignall et son équipe de l’université anglaise de Leeds découvrirent au Groenland des sédiments remontant au Permien qui s’étalaient sur plusieurs mètres d’épaisseur et non plus sur quelques centimètres comme en Russie, ainsi que de très intéressants fossiles de toutes dimensions. Leur découverte fit la manchette des journaux et fut si sensationnelle qu’elle passionna les chercheurs. Elle apportait la preuve que l’extinction du Permien ne se déroula pas en un bref instant dans l’échelle du temps comme on l’imaginait, mais elle fut lente et dura bien plus que 10000 ans. 

En effet, on découvrit que les fossiles s’éteignirent progressivement en trois phases distinctes : d’abord les plantes et les animaux disparaissent durant 40000 ans, puis dans une seconde phase l’extinction s’étendit à la mer et brièvement, enfin, durant une troisième phase l’extinction repris sur la terre ferme : on perdit les espèces végétales et animales caractéristiques. Durée totale : au moins 80000 ans ! Du coup la théorie de l’impact météoritique devenait caduque et plus personne ne savait exactement ce qui s’était réllement produit au Permien. Il fallait continuer à analyser les sédiments.

On découvrit que le carbone-12 augmentait entre les phases 2 et 3. Le carbone-12 est connu pour se former lors de la décomposition des matières organiques animales ou végétales. Mais sa concentration était plus beaucoup plus élevée que prévu.

Un peu plus tard, un chercheur discuta de ses travaux en compagnie du géologue Gerald Dickens de l’Université de Rice au Texas. Dickens avait justement étudié l’hydrate de méthane et savait qu’il contenait beaucoup de carbone-12. D’origine organique on en retrouve un peu partout à travers le monde près des côtes.

Après enquête sur la transformation de l’hydrate de méthane en carbone-12, Dickens découvrit qu’un petit morceau de méthane gelé libérait énormément de carbone-12. La température de l’eau suffisait également à faire fondre le méthane, libérant le carbone-12. Après publication de ses résultats, Paul Wignall en eut connaissance et imagina quelle pouvait être l’influence du méthane sur le climat, sachant que cet élément était également un puissant gaz à effet de serre.

Wignall démontra que le dégagement de méthane suffisait pour réchauffer la planète de 4 à 5° mais était insuffisant pour tuer toutes les espèces vivantes. Il fallait alors trouver un événement antérieur qui aurait également réchauffer l’atmosphère de 4 à 5°. Ensemble, les 10° d’augmentation auraient alors tué toutes les formes de vie.

On finit par trouver un scénario tout à fait plausible et confirmé par les différents indices relevés sur le terrain. Sur des millers de kilomètres à travers toute la Russie, les volcans se sont réveillés voici 250 millions d’années, formant les fameuses trappes de Sibérie. La lave s’écoula et envahit les terres. C’était le premier tueur. Le réchauffement climatique était constant, jusqu’à 4-5°. Certaines espèces succombèrent. Puis la mer se réchauffa; les espèces marines succombèrent à leur tour. 

Puis un deuxième événement se produisit : les eaux devenues plus chaudes libérèrent le tueur venu des profondeurs océaniques, le méthane. La libération du gaz à effet de serre accrût encore le réchauffement du globe de 4-5° pour atteindre à présent 10° d’augmentation ! Mais était-ce suffisant pour tuer des organismes ? Si cela se produisait aujourd’hui, les climatologues nous disent que l’Europe deviendrait un désert. Ok, c’est plutôt convainquant.

Ainsi, après de longues années de recherche, la cause de l’extinction massive du Permien a peut-être été identifiée : une activité volcanique inimaginable suivie d’un réchauffement climatique fatal pour la plupart des espèces vivantes. Il a fallut ensuite 100000 ans pour que la vie repeuple la Terre; c’était le début de l’ère des dinosaures.

Mais les géologues découvrirent qu’un être vivant avait survécu à cet enfer ; l’herbisosaurus, un animal de la taille d’une vache et sans doute pas plus méchant, l’ancêtre de tous les mammifères, et donc de l’homme… Il réussit à s’accrocher à la vie lors de la plus grand catastrophe que la Terre ait jamais connu.

Si l’hypothèse du volcanisme ne semble pas s’appliquer à l’extinction des dinosaures, d’autres théories alternatives d’ampleur astronomique ont été proposées avec plus ou moins de succès.

Les théories alternatives (III)

Si l’impact d’une météorite explique plutôt bien l’extinction massive des dinosaures et de la majororté des espèces, on ne peut pas ignorer certains phénomènes naturels qui, venant s’ajouter à un premier cataclysme majeur, peuvent précipiter la disparition de la majorité des espèces vivantes.

III. L’explosion d’une supernova

supernova-dinosaures

Une autre explication de l’extinction des grands sauriens propose qu’une supernova explosa à courte distance, à environ 30 années-lumière du Soleil. Mille fois plus intense que le flux solaire, l’intense rayonnement serait parvenu sur Terre, détruisant la couche d’ozone, réduisant la lumière visible et irradiant la surface de rayons X.

Sensible à l’énergie de ce rayonnement, l’édifice du monde vivant se serait fissuré, les chaînes moléculaires se brisant sous l’attaque de l’énergie trop intense.

En quelques générations la quasi totalité des espèces auraient connu des mutations génétiques stériles et auraient disparu. Le rayonnement mortel aurait progressivement diminué, l’enveloppe de la supernova perdant son énergie en quelques milliers d’années.

Mais notre sous-sol manque de traces d’éléments lourds libérés dans l’explosion de la supernova pour confirmer cette hypothèse. De plus, les petits animaux et certaines espèces de la flore n’ont pas été touchés par cette extinction. S’ils ont occupé les niches écologiques des espèces disparues, le rayonnement n’était pas néfaste pour tous et il faut trouver l’origine de la disparition de leurs congénères ailleurs, sans toutefois rejeter l’idée que des supernovae ont pu exploser dans le voisinage de la Terre, mais dans un passé plus lointain.

IV. La poussière cosmique

Une autre cause possible se rapproche de la périodicité des glaciations et des cratères météoritiques. Tous les 28 à 32 millions d’années environ, le système solaire traverse le plan de la Galaxie, riche en poussières. Pendant ces traversées, des pluies de météorites ont pu bombarder la Terre à un rythme soutenu. Mais aujourd’hui, nous sommes presque dans le plan de la Voie Lactée. Selon les paléontologistes David Raup et John Sepkoski de l’Université de Chicago, nous sommes à mi-chemin entre deux extinctions massives, dont le cycle serait de 26 millions d’années. La position du système solaire ne semble donc pas jouer un rôle important.

Enfin, tous les 250 millions d’années, le Soleil traverse les bras de la Voie Lactée riches en poussière interstellaire. Ces particules auraient pu modifier le régime des climats sur Terre en absorbant la lumière solaire. L’énergie nécessaire à la photosynthèse aurait été bouleversé. Mais ce phénomène aurait duré 20 fois plus longtemps que l’extinction constatée au Tertiaire.

V. La planète X

Reste l’hypothétique Némésis, une étoile naine qui graviterait autour du Soleil en 26 millions d’années environ. Traversant le nuage de Oort, son passage aurait entraîné de graves perturbations orbitales durant un million d’années. Des comètes seraient rentrées dans le système solaire et certains satellites auraient quitté leur orbite. Les collisions avec la Terre auraient à chaque fois provoqué l’extinction massive des populations[12]. Malheureusement ce compagnon reste invisible malgré les efforts des astronomes. Du reste, en quelques centaines de millions d’années sa trajectoire aurait dû s’infléchir ou au contraire éjecter l’astre vagabond hors du système solaire.  

Modifications géomagnétiques et mutations

Quelle que soit l’exacte vérité, un impact est peut-être à l’origine de la prolifération de toutes les formes de vie qui sont apparues ou se sont développées après l’extinction du C/T. L’hypothèse étant rarement soulevée et confortant la théorie de l’impact, je la trouve séduisante et il est intéressant de la rappeler. Elle nous est rapportée par le physicien américain le Dr Edwards Teller du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL).

A la surface de la Terre la densité d’énergie par centimètre cube d’air (la quantité d’énergie pour dire simple) est de l’ordre de 103 ergs, des millions de fois plus élevée que la densité d’énergie magnétique de l’air. Si nous nous élevons de quelques centaines de kilomètres en altitude, la densité d’énergie magnétique tombe à une part par million tandis que la force du champ gémagnétique reste à peu près constante. A cette altitude les deux densités d’énergie sont comparables. Lorsqu’il y a un déplacement d’air et ionisation de l’air, provoquée par exemple par l’entrée d’un météore, en vertu de la rotation de la Terre sur elle-même, les forces du champ géomagnétique se déplacent avec l’atmosphère, entraînant localement une augmentation de la densité d’énergie magnétique.

Ce qui est plus intéressant c’est le fait que ce changement de densité d’énergie peut être permanent. D’ordinaire les régions ionisées se dissocient et si l’atmosphère se détend perpendiculairement aux lignes de forces du champ magnétique (en gros horizontalement), l’air entraîne ces perturbations qui finissent par disparaître. Mais si l’atmosphère se détend parallèlement aux champs de forces, l’énergie du champ magnétique n’est pas affecté et son intensification sera permanente.

Lorsqu’un astéroïde percute la Terre, sous l’impact, l’onde de choc rencontre des corps propices à sa propagation comme les océans ou le manteau (solide visqueux situé juste sous l’écorce) qui sont de bons conducteurs. Ces changements hydrodynamiques se produisent en l’espace de quelques heures et durant ce temps les masses d’eau se déplacent également. Le champ magnétique pénètre ensuite l’écorce terrestre jusqu’à quelques dizaines de kilomètres de profondeur.

En suivant ce raisonnement on peut imaginer que de tels événements se sont parfois produits, certains ont été violents, d’autres beaucoup moins intenses. Finalement ces perturbations ont stabilisé le champ magnétique terrestre dans la direction opposée, tout aussi stable que l’orientation originale.

C’est surtout en cours des variations que la situation est susceptible de nous intéresser. Pendant que le champ géomagnétique oscille entre deux extrêmes, on a observé qu’il devenait moins intense pendant quelques milliers d’années. Cet effet permet à une quantité plus importante de rayons cosmiques de pénétrer dans l’atmosphère et d’augmenter le taux de mutations sur la matière vivante, peut-être dans un rapport de 10:1.

Si un changement requiert de multiples mutations (modification d’un organe, etc), une réduction de l’intensité du champ magnétique terrestre durant quelques milliers d’années pourrait conduire à une explosion biologique et au développement extraordinaire de nombreuses facultés qui restaient latentes pendant des millénaires.

Pour ceux qui ont étudié en détail le Crétacé, il s’avère que cette période de la préhistoire dura 600 millions d’années et ne connut aucune inversion géomagnétique durant 40 millions d’années. Ce qui est plus étonnant et renforce l’hypothèse du Dr Teller c’est le fait qu’il y eut des impacts durant cette période, de fréquence tout à fait normale, mais surtout que les extinctions massives de moindre importance et l’apparition des nouvelles espèces coïncident plus d’une fois avec les inversions géomagnétiques. Ces périodes ont duré environ 5 millions d’années mais les espèces elles-mêmes ont proliféré beaucoup plus rapidement, en l’espace de quelques centaines de milliers d’années ou moins. La transition des espèces s’est faite à une vitesse plus lente, propre à leur rythme biologique.

Il y a en revanche au moins un contre-exemple. Si le champ de tectites Austro-Asiatique remonte à 780000 ans et est en corrélation avec une inversion géomagnétique, les tectites du cratère Gant qui remontent à un million d’années sont antérieures de quelque dix mille ans à une inversion géomagnétique.

Du reste ce scénario est viable. On peut alors penser que les extinctions massives provoquées par l’impact de météorites ont été accompagnées d’une période d’intenses mutations, conduisant à des changements radicaux, évolutions qui demeurent improbables dans le cas de mutations graduelles.

Une chose est sûre, tous les cataclysmes ayant conduit à des extinctions massives furent suivis d’une prolifération de nouvelles espèces, ce qui en soi est très encourageant pour l’évolution de la vie.

La sixième extinction

Pour reprendre le titre d’un ouvrage de Richard Leakey et Roger Lewin consacré à la biodiversité, certains vous diront que nous sommes actuellement dans une période d’extinction massive.

Selon une estimation de Peter Raven du Jardin Botanique du Missouri, il existerait aujourd’hui sur la Terre un minimum de 10 millions d’espèces, et selon E.O.Wilson peut-être 30 millions d’espèces. Mais il est impossible d’évaluer le pourcentage d’espèces qui disparaît chaque année pour la simple raison que l’arbre taxonomique est loin d’être complet, surtout dans le règne des insectes et des écosystèmes marins où l’on découvre des milliers de nouvelles espèces chaque année.

Voyant la façon dont la biodiversité s’appauvrit tant dans nos campagnes que dans les réserves naturelles, biologistes et géologues pensent que nous sommes dans une période d’extinction massive. Combien d’espèces disparaissent ? Ce taux est difficile à évaluer pour l’ensemble de la planète.

Pour vous donner un ordre de grandeur, les plus pessimistes estiment qu’à l’heure actuelle une espèce disparaît toutes les 15 minutes ! Sans mesure de protection 1 million d’espèces auront disparu d’ici 2050. Peter Raven estime que 60% de toutes les espèces vivant sur Terre seront éteintes vers 2300, dans 300 ans ! En moyenne 20000 espèces disparaitraient ainsi chaque année du fait d’un tueur en série, l’homme !

Si d’aucun considèrent que la période actuelle présente la plus grande diversité de tous les temps, si cette hypothèse se vérifie, la crise actuelle (en valeurs absolues du nombre d’espèces éteintes) sera la plus dévastatrice des extinctions de masse de tous les temps, hormis bien entendu l’explosion du super volcan de Yellowstone. Dès à présent les atteintes aux écosystèmes menacent déjà la santé de l’homme.

Aussi, nous devons relativiser les histoires d’impacts. La crise actuelle de la biodiversité entre en compétition avec les efforts mitigés de défense contre l’impact potentiel d’un astéroïde ou d’une comète. Car la question est autant politique que scientifique. Préférons-nous payer pour détecter un astéroïde sur une orbite de collision avec la Terre ou pour préserver nos forêts des pluies acides ? Faut-il nous protéger contre un objet potentiel qui tomberait ciel ou ne vaut-il pas mieux protéger les espèces en voie de disparition vivant près de chez nous ? Quels sont les risques de l’un et de l’autre pour notre avenir ? Voilà autant de questions qui nécessitent une prise de conscience globale et des actions coordonnées des pouvoirs publics.

Tous les faits  démontrant que nous devrions tous rapidement agir pour restaurer l’état de santé très préoccupant de notre planète. Il en va de la survie du vaisseau Terre et de notre espèce.

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