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L'extinction des dinosaures

La renaissance de la vie au Tertiaire (III)

Qu'advint-il de la faune et de la flore après l'impact de Chicxulub ? Après une telle succession de catastrophes, il est difficile d'imaginer qu'il y eut des survivants. Et pourtant des créatures survécurent.

Le cataclysme affecta essentiellement l'hémisphère Nord et les Caraïbes mais l'onde de chaleur et le nuage d'éjectas et de poussière affectèrent toute la planète. Certaines régions furent toutefois épargnées en raison de leur géographie.

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, ils seraient tous morts en quelques dizaines d'années bien que le sujet fasse encore l'objet de controverses.

Les mammifères, sans lesquels nous ne serions pas là, étaient très petits à l'époque, de la taille d'une souris ou des plus petits lémuriens. Ils ont survécu car ils bénéficiaient de plusieurs atouts. D'abord leur petite taille leur permit de se réfugier sous terre, ensuite leur régime alimentaire était varié alors que celui des dinosaures était spécifique.

Ensuite, les petits mammifères se reproduisaient rapidement, tous les 2-3 ans, leur donnant un avantage sur les quelques dinosaures survivants qui ne se reproduisaient que tous les 20 ou 30 ans et de plus en plus de manière consanguine qui affaiblit leurs défenses immunitaires. A ce rythme, il suffisait qu'une centaine d'individus d'une espèce de dinosaure disparaissent dans une région pour assister à son extinction.

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.

A gauche, le squelette d'un jeune lémurien fossile (Darwinius massillae) baptisé Ida qui vivait voici 47 millions d'années. Cet animal était un mammifère herbivore se nourrissant de fruits, de graines et de feuilles. Il compte parmi nos ancêtres. A droite, un bébé tarsier. Cliquer sur l'image pour voir la forme adulte. Les lémuriens sont apparus il y a 60 millions d'années. Ils se caractérisent tous par un faciès court, une vision frontale et des pattes préhensiles, alors que jusqu’à présent la vision était latérale et les doigts unis. L'être humain a hérité de ces fonctions. Documents U.Oslo et Biodidac.

Quelques dizaines années après l'impact, lorsque les nuages toxiques se dissipèrent et que l'atmosphère devint plus supportable, la terre retrouva lentement sa beauté mais présentait encore un visage gris et poussiéreux que la pluie et les vents allaient nettoyer. Avec le temps, le ciel finit par s'éclaircir et les nuages déversèrent enfin des pluies douces sur les continents en friche.

Etant donné que de nombreuses espèces survécurent à l'impact et à ses effets secondaires, elles ont marché ou se sont posées sur les terres stériles, y déposant de temps en temps des graines et autres germes. A leur tour, les aérosols et les vents ont déplacé des graines vers des sites désertiques où elles se sont fixées. Ces sols a priori stériles contenaient donc déjà une vie latente qui n'attendait que le moment propice pour sortir de terre.

La végétation qui avait disparu pendant quelques dizaines d'années retrouva progressivement une seconde vie. Le sol enrichi en éléments minéraux essentiels se gorgea d'eau douce, favorisant le développement des premières mousses et des espèces végétales les plus rustiques.

Le sol envahit de cendres et mis à nu se couvrit tout d'abord de bactéries et de champignons. Puis des limes et des mousses apparurent aux interstices des roches où l'humidité pouvait s'accumuler avant que de la terre ne puisse s'y fixer, offrant un sol et de la nourriture à la flore. Ce processus biologique s'étendit sur plusieurs années.

Ensuite, les plantes les plus robustes assurèrent à nouveau la photosynthèse et donnèrent littéralement une nouvelle bouffée d'oxygène à la terre entière, favorisant la renaissance de toutes les formes de vie aérobies.

Les premières fougères envahirent le sol et devinrent localement aussi grandes que des arbres (les dicksoniacées et les cyatheacées qui sont apparues au Jurassique par exemple et qu'on trouve encore en Tasmanie ainsi que dans certaines forêts primaires peuvent mesurer jusqu'à 30 m de hauteur).

C'est ainsi que 10000 nouvelles espèces apparurent après l'extinction du Crétacé/Tertiaire. Un nouveau monde naquit, sans dinosaures, où les mammifères allaient pouvoir s'épanouir, apprenant à lutter pour leur survie parmi une végétation luxuriante.

L'émergence de l'homme

Après avoir évoluées et s'être diversifiées pendant plus de 60 millions d'années, l'une de ces espèces vivant en Afrique, issue du phylum des vertébrés, de la classe des mammifères et de l'ordre des primates, s'est sentie apte à descendre des arbres et à marcher sur ses deux pieds pour explorer son environnement.

Finalement, les premiers hominidés décidèrent de quitter leur berceau africain. Curieux et parfois téméraires, simplement armés de pierres taillées et de lances, certains partirent au-delà de l'horizon à la découverte de l'inconnu et de nouveaux territoires. Au terme de plusieurs millions d'années d'évolution et d'adaptation, l'une de ces espèces finit par donner naissance à l'être humain qui bâtit un monde à son image en quelques milliers d'années.

Dans sa course effrenée vers la Connaissance et l'inconnu, il décida un jour que le temps était venu de conquérir les terres du ciel et les étoiles. Nous reviendrons sur ce scénario aux relans fantastiques et pourtant authentique quand nous discuterons de l'origine et de l'avenir de l'homme.

Sachant à présent ce qui s'est vraisembablement produit à la fin du Crétacé, une conclusion est évidente qui ne souffre d'aucune influence philosophique ou doctrinale. Il y a 160 millions d'années, si un astéroïde n'avait pas dévié de sa trajectoire, si la Terre n'avait pas été percutée par ce météorite il y a 66 millions d'années, si les dinosaures ne s'étaient pas éteints, les mammifères n'auraient pas proliféré et n'auraient pas donné naissance aux ancêtres de l'espèce humaine. On en déduit que l'humanité est apparue par le plus grand des hasards comme le résultat d'une série de phénomènes fortuits tout aussi imprévisibles les uns que les autres. Notre chance d'être vivant est un miracle dans tous les sens du terme.

Dans ce contexte, on est en droit de se demander pourquoi sommes-nous là ? Nous y reviendrons à propos du principe anthropique que certains peuvent juger discutable à juste titre tout comme l'"hypothèse Dieu", et du fait que nous sommes peut-être seuls dans l'univers. Mais jusqu'à preuve du contraire, il sera difficile d'expliquer notre présence ici bas, quand bien même il existerait une explication.

Cette remarquable histoire est aujourd’hui inscrite dans les empreintes et les fossiles prisonniers des sédiments terrestres dont l’analyse directe et la modélisation informatique permettent de reconstruire la morphologie et le biotope et dont nos gènes portent l'héritage. 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.

Mais tempérons ces 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.

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[11]. 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.

Les chercheurs basent leur hypothèse sur les coulées basaltiques découvertes dans les traps du Deccan[11] bien visibles dans les montagnes proches de Bombay, dans le sud de l'Inde, ainsi que dans le secteur ouest de ce pays.

A la fin de l'ère Secondaire, il y a environ 65 millions d'années, cette région vit l'accumulation de cendres et de lave sur une épaisseur moyenne de 60 mètres (entre 10-150 mètres) à chaque éruption volcanique ! Localement, dans la partie occidentale, l'épaisseur totale des traps atteint 2400 mètres, formant de véritables montagnes autour desquelles serpentent des vallées profondes.

Par comparaison, l'éruption du volcan El Chiñon au Mexique en 1982 qui tua plus de 2000 personnes recouvrit le sol de 40 cm de cendre seulement et affecta une zone d'environ 24000 km2. De nos jours, malgré l'érosion et les mouvements tectoniques, les traps du Deccan couvrent encore une superficie d'environ 500000 km2, soit près du quart de la superficie de l'Inde.

Dans une étude publiée en 2005 (et dans une thèse soutenue en 2006), la géologue Anne-Lise Chenet de l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) estime que pour couvrir une telle étendue et sur une telle épaisseur, les volcans ont dû être actifs durant plusieurs années et que globalement le volcanisme s'entendit sur une période de 10000 à 30000 ans. Certains auteurs citent même une durée de 500000 ans à 1 million d'années.

Les traps du Deccan en Inde s'étalent en alternance sur une épaisseur moyenne de 60 m et couvrent un mur de 250 m d'épaisseur. Localement, ils ont formé des montagnes de 2400 m de hauteur ! A droite, un gros-plan sur les traps de Mahabaleshwar en Inde. Documents Lazlo Keszthelyi et Mark Richards.

On décompte aujourd'hui entre 50 et 60 éruptions volcaniques chaque année et environ 450 volcans sont actifs dans le monde. Selon la NASA, 1500 volcans pourraient se réveiller d'un jour à l'autre et menaceraient plus de 500 millions de personnes. 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. Prenons quelques exemples.

Par ses dimensions, l'explosion d'un volcan est souvent plus dévastatrice que celle d'une bombe. En 1980, le mont St.Helens situé dans la chaîne des Cascades explosa sans grands préliminaires et libéra une énergie équivalent à plus de 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 1.1 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.

A consulter : Volcano World - The Montserrat Volcano Observatory

A gauche, l'éruption du volcan Soufriere Hills en 1995 sur l'île de Montserrat (Caraïbes) détruisit la moitié de l'île. Au centre, deux ans plus tard des coulées pyroclastiques détruisirent la capitale Plymouth. C'en était trop et la majorité des habitants émigrèrent en des lieux plus sûrs. L'île bénéficiant d'un climat et d'un environnement très agréables, aujourd'hui les habitants reprennent lentement possession des lieux mais le volcan continue à rejeter des vapeurs d'acide sulfurique. A droite, les lahars, flots de boue et de cendres mêlés s'écoulant du volcan Merapi sur l'île de Java après l'éruption de 1982. Documents anonyme, Watson et USGS.

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 dégagèrent pendant leurs éruptions un important souffle de chaleur et libérèrent 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, à la limite C/T, cette période volcanique dura au moins 30000 ans (voire 30 fois plus longtemps), 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 coincide avec l'explosion d'une météorite et non pas avec celle de l'éruption des volcans.

A gauche, l'éruption du volcan Helgafell qui eut lieu en Islande en 1973 provoqua l'exode forcé des populations. A droite, le volcan Kanaga en Alaska. S'il devait entrer en éruption la neige accumulée sur ses flancs participerait à la formation de lahars dévastateurs. Documents David A.Hardy et US Fish & Wildlife et US Fish & Wildlife.

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 évènement 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 évènement 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 1970 et 1980 des chercheurs anglais dont le spécialiste en pétrologie Adrian Jones de l'University College de Londres (ES/UCL) étudièrent les traps géologiques de Russie ou traps 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 traps 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 traps s'étendaient à l'origine sur 7 millions de km2.

A lire : The Siberian Traps, R.Cowen (UCMP Berkeley)

Distribution et structures des traps de Sibérie formées à la limite Permien-Trias il y a 250 millions d'années. Document U.Bristol.

Les plumes tectoniques ne sont pas des évènements 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'iridium relevés en Antarctique, dans la couche du Permien, sont insuffisantes pour expliquer l'ampleur de cette catastrophe. Il fallait encore chercher.

Dans les années 1990, 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.

Les traps de Sibérie. Document U.Münster.

En effet, on découvrit que les fossiles s'éteignirent progressivement en trois phases distinctes : d'abord les plantes et les animaux ont disparu 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 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 évènement antérieur qui aurait également réchauffé 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 milliers de kilomètres à travers toute la Russie, les volcans se sont réveillés voici 250 millions d'années, formant les fameuses traps 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 évènement 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 convaincant.

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.

Prochain chapitre

Les théories alternatives

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[11] A propos des éruptions volcaniques et des flots basaltiques du Deccan lire, C.Officer et al., Nature, 326, 1987, p143 - V.Courtillot et al., Nature, 333, 1988, p843 - V.Courtillot, “A Volcanic Eruption”, Scientific American, 264, 1990, p53.

[12] Les volcanologues confirment effectivement qu’il y a 65 millions d’années, un “point chaud” de l’écorce terrestre se situait au sud-ouest de l’Inde, à l’emplacement actuel de l’île de la Réunion et fut à l’origine des traps du Deccan. Suite aux mouvements des plaques tectoniques, ce point chaud s’est déplacé mais continue de provoquer des éruption volcaniques, telle celle du Piton de la Fournaise il y a quelques décennies.


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