Sous les eaux turquoises de la péninsule mexicaine du Yucatán se trouve le site d’un meurtre de masse commis il y a longtemps. En un instant géologique, la plupart des espèces animales et végétales du monde ont disparu. En forant des centaines de mètres de roche, les enquêteurs ont finalement atteint « l’empreinte » laissée par l’accusé. Cette empreinte marque l’impact de roche spatiale le plus notoire de la Terre.
Connu sous le nom de Chicxulub (CHEEK-shuh-loob), c’est le tueur de dinosaures.
Les scientifiques assemblent la chronologie la plus détaillée à ce jour de l’apocalypse des dinosaures. Ils examinent à nouveau les empreintes digitales laissées par l’événement fatidique il y a si longtemps. Sur le site de l’impact, un astéroïde (ou peut-être une comète) s’est écrasé sur la surface de la Terre. Les montagnes se sont formées en quelques minutes. En Amérique du Nord, un gigantesque tsunami a enseveli des plantes et des animaux sous d’épais tas de gravats. Des débris en saillie ont assombri le ciel du monde entier. La planète s’est refroidie — et est restée ainsi pendant des années.
Mais l’astéroïde n’a peut-être pas agi seul.
La vie a peut-être déjà été en difficulté. Des preuves croissantes indiquent un complice supervolcanique. Les éruptions dans ce qui est maintenant l’Inde ont craché de la roche en fusion et des gaz caustiques. Ceux-ci ont peut-être acidifié les océans. Tout cela aurait pu déstabiliser les écosystèmes bien avant et après le choc de l’astéroïde. La secousse de cet impact pourrait même avoir stimulé les éruptions, affirment maintenant certains chercheurs.
Au fur et à mesure que d’autres indices sont apparus, certains semblent entrer en conflit. Cela a rendu l’identité du véritable tueur des dinosaures — un impact, un volcanisme ou les deux — moins claire, dit Paul Renne. Il est géoscientifique au Berkeley Geochronology Center en Californie.
« Comme nous avons amélioré notre compréhension du calendrier, nous n’avons pas résolu les détails », dit-il. « La dernière décennie de travail n’a fait que rendre plus difficile la distinction entre les deux causes potentielles. »
Le pistolet à fumer
Ce qui est clair, c’est qu’une mort massive a eu lieu il y a environ 66 millions d’années. Il est visible dans les couches de roche qui marquent la limite entre le Crétacé et le Paléogène. Les fossiles qui étaient autrefois abondants n’apparaissent plus dans les roches après cette période. Des études de fossiles trouvés (ou non trouvés) à travers la limite entre ces deux périodes — en abrégé la limite K-Pg — montrent qu’environ trois espèces végétales et animales sur quatre ont disparu à peu près au même moment. Cela comprenait tout, du féroce Tyrannosaurus rex au plancton microscopique.
Tout ce qui vit sur Terre aujourd’hui retrace son ascendance jusqu’aux quelques survivants chanceux.
Au fil des ans, les scientifiques ont blâmé de nombreux suspects pour cette extinction catastrophique. Certains ont suggéré des fléaux mondiaux frappés. Ou peut-être qu’une supernova a frit la planète. En 1980, une équipe de chercheurs comprenant le duo père-fils Luis et Walter Alvarez a rapporté avoir découvert beaucoup d’iridium dans des endroits du monde entier. Cet élément est apparu le long de la limite K-Pg.
L’iridium est rare dans la croûte terrestre, mais abondant dans les astéroïdes et autres roches spatiales. Cette découverte a constitué la première preuve tangible d’un impact d’astéroïde tueur. Mais sans cratère, l’hypothèse ne pouvait être confirmée.
Des tas de débris d’impact ont conduit les chasseurs de cratères aux Caraïbes. Onze ans après l’article d’Alvarez, les scientifiques ont enfin identifié le pistolet fumant — le cratère caché.
Il a encerclé la ville côtière mexicaine de Chicxulub Puerto. (Le cratère avait en fait été découvert à la fin des années 1970 par des scientifiques de la compagnie pétrolière. Ils avaient utilisé les variations de la gravité terrestre pour visualiser le contour du cratère de 180 kilomètres de large. La nouvelle de cette découverte, cependant, n’est pas parvenue aux chasseurs de cratères pendant des années.) En se basant en partie sur la taille béante de la dépression, les scientifiques ont estimé l’ampleur de l’impact. Ils ont pensé qu’il devait libérer 10 milliards de fois plus d’énergie que la bombe nucléaire larguée sur Hiroshima, au Japon, en 1945.
C’est gros.
Des questions demeurent cependant sur la façon dont l’impact a pu causer tant de morts et de destructions dans le monde.
Il semble maintenant que l’explosion elle-même n’était pas le grand tueur dans le scénario de l’impact. C’est l’obscurité qui a suivi.
Nuit incontournable
Le sol a tremblé. De puissantes rafales ont secoué l’atmosphère. Des débris pleuvaient du ciel. La suie et la poussière, crachées par l’impact et les feux de forêt qui en ont résulté, ont rempli le ciel. Cette suie et cette poussière ont ensuite commencé à se répandre comme une ombre géante bloquant la lumière du soleil sur toute la planète.
Combien de temps l’obscurité a-t-elle duré ? Certains scientifiques avaient estimé que cela allait de quelques mois à plusieurs années. Mais un nouveau modèle informatique donne aux chercheurs une meilleure idée de ce qui s’est passé.
Il a simulé la longueur et la gravité du temps de recharge global. Et cela a dû être vraiment dramatique, rapporte Clay Tabor. Il travaille au Centre National de Recherche Atmosphérique de Boulder, Colo. En tant que paléoclimatologue, il étudie les climats anciens. Et lui et ses collègues ont reconstruit une sorte de scène de crime numérique. C’était l’une des simulations informatiques les plus détaillées jamais réalisées de l’effet de l’impact sur le climat.
La simulation commence par estimer le climat avant l’écrasement. Les chercheurs ont déterminé ce que pourrait être ce climat à partir de preuves géologiques de plantes anciennes et de niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique. Puis vient la suie. Une estimation haut de gamme de suie totalise quelque 70 milliards de tonnes métriques (environ 77 milliards de tonnes courtes américaines). Ce chiffre est basé sur l’ampleur et les retombées mondiales de l’impact. Et c’est énorme. C’est le poids équivalent d’environ 211 000 bâtiments de l’Empire State!
Pendant deux ans, aucune lumière n’a atteint la surface de la Terre, montre la simulation. Pas n’importe quelle partie de la surface de la Terre! Les températures mondiales ont chuté de 16 degrés Celsius (30 degrés Fahrenheit). La glace arctique s’étend vers le sud. Tabor a partagé ce scénario dramatique en septembre 2016 à Denver, Colo. lors de la réunion annuelle de la Geological Society of America.
Certaines zones auraient été particulièrement touchées, selon les travaux de Tabor. La température a baissé dans l’océan Pacifique, autour de l’équateur. Pendant ce temps, l’Antarctique côtier s’est à peine refroidi. Les zones intérieures se sont généralement moins bien comportées que les zones côtières. Ces divisions pourraient aider à expliquer pourquoi certaines espèces et certains écosystèmes ont résisté à l’impact tandis que d’autres se sont éteints, dit Tabor.
Six ans après l’impact, l’ensoleillement est revenu à des niveaux typiques des conditions d’avant l’impact. Deux ans plus tard, les températures des terres se sont réchauffées à des niveaux plus élevés qu’avant l’impact. Ensuite, tout le carbone projeté dans l’air par l’impact a pris effet. Il agissait comme une couverture isolante sur la planète. Et le globe s’est finalement réchauffé de plusieurs degrés de plus.
La preuve de l’obscurité effrayante se trouve dans le dossier rock. Les températures locales de surface de la mer ont modifié les molécules de lipides (graisses) dans les membranes des microbes anciens. Les restes fossilisés de ces lipides fournissent un record de température, rapporte Johan Vellekoop. Il est géologue à l’Université de Louvain en Belgique. Les lipides fossilisés dans ce qui est maintenant le New Jersey suggèrent que les températures y ont chuté de 3 degrés C (environ 5 degrés F) après l’impact. Vellekoop et ses collègues ont partagé leurs estimations dans la Géologie de juin 2016.
Des baisses de température brusques similaires et un ciel assombri ont tué les plantes et d’autres espèces qui nourrissent le reste du réseau trophique, explique Vellekoop. « Éteignez les lumières et tout l’écosystème s’effondre. »
L’obscurité froide était l’arme la plus meurtrière de l’impact. Certaines créatures malheureuses, cependant, sont mortes trop tôt pour en être témoins.
L’histoire continue sous l’image.
Enterré vivant
Un ancien cimetière couvre des pans entiers du Montana, du Wyoming et des Dakotas. Ça s’appelle la formation de Hell Creek. Et ce sont des centaines de kilomètres carrés (miles carrés) de paradis pour les chasseurs de fossiles. L’érosion a découvert des os de dinosaures. Certains sortent du sol, prêts à être cueillis et étudiés.
Robert DePalma est paléontologue au Musée d’histoire naturelle de Palm Beach en Floride. Il a travaillé dans les badlands secs de Hell Creek, à des milliers de kilomètres du cratère de Chicxulub. Et là, il a trouvé quelque chose de surprenant — des signes d’un tsunami.
Des preuves du tsunami surdimensionné généré par l’impact de Chicxulub n’avaient auparavant été trouvées que dans le golfe du Mexique. Il n’avait jamais été vu aussi loin au nord ou à l’intérieur des terres. Mais les symptômes de la dévastation du tsunami étaient clairs, dit DePalma. L’eau précipitée a déversé des sédiments sur le paysage. Les débris provenaient de la Voie maritime intérieure Ouest située à proximité. Cette étendue d’eau traversait autrefois l’Amérique du Nord, du Texas à l’océan Arctique.
Le sédiment contenait de l’iridium et des débris vitreux qui se sont formés à partir de la roche vaporisée par l’impact. Il contenait également des fossiles d’espèces marines telles que les ammonites snaillike. Ils avaient été transportés depuis la voie maritime.
Et la preuve ne s’est pas arrêtée là.
Lors de la réunion de la société géologique de l’année dernière, DePalma a extrait des lames de fossiles de poissons trouvés à l’intérieur des dépôts du tsunami. « Ce sont les cadavres », a-t-il déclaré. « Si une équipe se dirige vers un bâtiment incendié, comment savent-ils si le gars est mort avant ou pendant l’incendie? Vous recherchez du carbone et de la suie dans les poumons. Dans ce cas, les poissons ont des branchies, nous les avons donc vérifiées. »
Les branchies étaient remplies de verre à la suite de l’impact. Cela signifie que les poissons étaient vivants et nageaient lorsque l’astéroïde a frappé. Le poisson était vivant jusqu’au moment où le tsunami a traversé le paysage. Il a écrasé le poisson sous les débris. Ces poissons malheureux, dit DePalma, sont les premières victimes directes connues de l’impact de Chicxulub.
Le changement climatique et la déforestation qui ont suivi ont mis plus de temps à faire leurs dégâts.
Juste sous les dépôts de tsunami remplis de poissons se trouvait une autre découverte étonnante: des traces de dinosaures de deux espèces. Jan Smit est un scientifique de la Terre à l’Université VU d’Amsterdam aux Pays-Bas. « Ces dinosaures couraient et vivaient avant d’être frappés par le tsunami », dit-il. » Tout l’écosystème de Hell Creek était vivant jusqu’au dernier moment. En aucun cas, il n’était sur le déclin. »
Les nouvelles preuves de la formation de Hell Creek confirment que la plupart des décès à l’époque ont été causés par l’impact de Chicxulub, soutient maintenant Smit. » J’étais sûr à 99% que c’était l’impact. Et maintenant que nous avons trouvé cette preuve, j’en suis sûr à 99,5%. »
Alors que de nombreux autres scientifiques partagent la certitude de Smit, une faction croissante ne le fait pas. Des preuves émergentes soutiennent une hypothèse alternative pour la disparition des dinosaures. Leur chute est peut-être venue au moins en partie des profondeurs de la Terre.
Mort par le bas
Bien avant l’impact de Chicxulub, une catastrophe différente était en cours de l’autre côté de la planète. À l’époque, l’Inde était sa propre masse terrestre près de Madagascar (au large de la côte est de ce qui est aujourd’hui l’Afrique). Les éruptions volcaniques du Deccan y éructeraient finalement quelque 1,3 million de kilomètres cubes (300 000 miles cubes) de roches et de débris en fusion. C’est plus qu’assez de matériel pour enterrer l’Alaska à la hauteur du plus haut gratte-ciel du monde. Les gaz crachés par des épanchements volcaniques similaires ont été liés à d’autres événements majeurs d’extinction.
Les chercheurs ont déterminé l’âge des cristaux incrustés dans les coulées de lave du Deccan. Ceux-ci montrent que la plupart des éruptions ont commencé environ 250 000 ans avant l’impact de Chicxulub. Et ils ont continué jusqu’à environ 500 000 ans après. Cela signifie que les éruptions faisaient rage au plus fort des extinctions.
Cette nouvelle chronologie donne du crédit à ceux qui doutent que l’impact de Chicxulub ait été la principale cause de l’événement d’extinction.
« Le volcanisme du Deccan est beaucoup plus dangereux pour la vie sur Terre qu’un impact », explique Gerta Keller. Elle est paléontologue à l’Université de Princeton dans le New Jersey. Des recherches récentes montrent à quel point elles sont préjudiciables. De la même manière que l’iridium marque les retombées de l’impact de Chicxulub, le volcanisme du Deccan a sa propre carte de visite. C’est l’élément mercure.
La majeure partie du mercure présent dans l’environnement provient de volcans. Les grandes éruptions crachent des tonnes de l’élément. Le Deccan ne faisait pas exception. La majeure partie des éruptions du Deccan a libéré un total compris entre 99 millions et 178 millions de tonnes métriques (environ 109 millions et 196 millions de tonnes courtes américaines) de mercure. Chicxulub n’en a publié qu’une fraction.
Tout ce mercure a laissé une marque. Il apparaît dans le sud-ouest de la France et ailleurs. Une équipe de recherche a par exemple découvert beaucoup de mercure dans les sédiments déposés avant l’impact. Ces mêmes sédiments détenaient également un autre indice: les coquilles fossilisées de plancton (petits organismes marins flottants) de l’époque des dinosaures. Contrairement aux coquilles saines, ces spécimens sont minces et fissurés. Les chercheurs l’ont rapporté dans la géologie de février 2016.
Les morceaux de coquille suggèrent que le dioxyde de carbone libéré par les éruptions du Deccan a rendu les océans trop acides pour certaines créatures, explique Thierry Adatte. Il est géoscientifique à l’Université de Lausanne en Suisse. Il est coauteur de l’étude avec Keller.
» La survie devenait très difficile pour ces bestioles », explique Keller. Le plancton constitue le fondement de l’écosystème océanique. Leur déclin a ébranlé tout le réseau trophique, soupçonne-t-elle. (Une tendance similaire se produit aujourd’hui alors que l’eau de mer absorbe le dioxyde de carbone de la combustion des combustibles fossiles.) Et comme les eaux sont devenues plus acides, il a fallu plus d’énergie aux animaux pour fabriquer leurs coquilles.
Partenaires dans le crime
Les éruptions du Deccan ont fait des ravages dans au moins une partie de l’Antarctique. Les chercheurs ont analysé la composition chimique des coquillages de 29 espèces de coquillages ressemblant à des clamons sur l’île Seymour du continent. Les produits chimiques des coquilles diffèrent en fonction de la température au moment de leur fabrication. Cela a permis aux chercheurs d’assembler environ 3.record de 5 millions d’années de la façon dont les températures de l’Antarctique ont changé au moment de l’extinction des dinosaures.
Après le début des éruptions du Deccan et l’augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique qui en a résulté, les températures locales se sont réchauffées d’environ 7,8 degrés C (14 degrés F). L’équipe a rendu compte de ces résultats dans les Communications Nature de juillet 2016.
Environ 150 000 ans plus tard, une deuxième phase de réchauffement plus petite a coïncidé avec l’impact de Chicxulub. Ces deux périodes de réchauffement correspondaient à des taux d’extinction élevés sur l’île.
« Tout le monde ne vivait pas simplement heureux, et puis boom, cet impact est sorti de nulle part », explique Sierra Petersen. Elle est géochimiste à l’Université du Michigan à Ann Arbor. Elle a également travaillé sur cette étude. Les plantes et les animaux » étaient déjà stressés et n’avaient pas une bonne journée. Et cet impact se produit et les pousse au-dessus « , dit-elle.
Les deux événements catastrophiques ont été des contributeurs majeurs aux extinctions. « L’un ou l’autre aurait causé une certaine extinction », dit-elle. « Mais une telle extinction de masse est due à une combinaison des deux événements », conclut-elle maintenant.
Tout le monde n’est pas d’accord.
Le fait de noter que certaines régions du monde ont été touchées par les éruptions du Deccan avant l’impact ne suffit pas à montrer que la vie était globalement stressée à l’époque, dit Joanna Morgan. Elle est géophysicienne à l’Imperial College de Londres en Angleterre. Les preuves fossiles dans de nombreuses régions, dit-elle, suggèrent que la vie marine a prospéré jusqu’à l’impact.
Mais peut-être que la malchance n’était pas la raison pour laquelle les dinosaures ont rencontré deux catastrophes dévastatrices à la fois. Peut-être que l’impact et le volcanisme étaient liés, proposent certains chercheurs. L’idée n’est pas d’essayer d’amener les puristes d’impact et les dévots du volcan à jouer gentiment. Les volcans entrent souvent en éruption après des tremblements de terre majeurs. Cela s’est passé en 1960. L’éruption de Cordón-Caulle au Chili a commencé deux jours après un séisme de magnitude 9,5 à proximité. Les ondes de choc sismiques de l’impact de Chicxulub ont potentiellement atteint encore plus haut — une magnitude de 10 ou plus, dit Renne.
Lui et ses collègues ont retracé l’intensité du volcanisme au moment de l’impact. Les éruptions avant et après se sont poursuivies sans interruption pendant 91 000 ans. Renne a rapporté cela en avril dernier lors d’une réunion à Vienne, en Autriche, de l’Union européenne des Géosciences. La nature des éruptions, cependant, a changé dans les 50 000 ans avant ou après l’impact. La quantité de matière en éruption a bondi de 0,2 à 0,6 kilomètre cube (0,05 à 0,14 mille cube) par an. Quelque chose a dû altérer la plomberie volcanique, dit-il.
En 2015, Renne et son équipe ont officiellement présenté leur hypothèse d’extinction par un coup de poing dans la science. Le choc de l’impact a fracturé la roche entourant le magma du Deccan, ont-ils proposé. Cela a permis à la roche en fusion de se dilater et éventuellement d’agrandir ou de combiner des chambres de magma. Les gaz dissous dans le magma ont formé des bulles. Ces bulles ont propulsé la matière vers le haut comme dans une canette de soda secouée.
La physique derrière ce combo impact-volcan n’est pas ferme, disent les scientifiques des deux côtés du débat. C’est vrai surtout parce que le Deccan et le site d’impact étaient si éloignés l’un de l’autre. « Tout cela est une conjecture et peut-être un vœu pieux », explique Keller de Princeton.
Sean Gulick n’est pas non plus convaincu. Il dit que les preuves ne sont pas là. Il est géophysicien à l’Université du Texas à Austin. « Ils cherchent une autre explication alors qu’il y en a déjà une évidente », dit-il. » L’impact l’a fait seul. »
Au cours des mois et des années à venir, des simulations informatiques améliorées de la fin du monde des dinosaures — et des études en cours sur les roches de Chicxulub et du Deccan — pourraient encore bousculer le débat. Pour l’instant, un verdict de culpabilité définitif sur l’un ou l’autre des assassins accusés serait difficile, prédit Renne.
Les deux événements ont dévasté la planète de manière similaire à peu près au même moment. « Il n’est plus facile de faire la distinction entre les deux », dit-il. Pour l’instant, au moins, le cas du tueur de dinosaures restera un mystère non résolu.