Tout le monde sait qu'une frappe d'astéroïdes a anéanti les dinosaures, non? De nombreuses preuves montrent que l'événement d'impact de Chicxulub a eu des conséquences terribles pour les dinosaures. Mais l'image est un peu plus compliquée que ça. Une activité volcanique extrême peut avoir contribué à l'extinction.
À la fin du Crétacé, il y a environ 66 millions d'années, les dinosaures ont disparu. Et pas seulement les dinosaures; environ 75% de toutes les plantes et tous les animaux ont disparu. Les dinosaures aviaires ont survécu.
Au même moment, un énorme astéroïde ou une comète a percuté la péninsule du Yucatan, dans l'actuel Mexique. Appelé événement d'impact Chicxulub, il a obscurci l'atmosphère avec de la vapeur d'eau et des poussières particulièrement durables, en raison de la structure et du type de roche sur le site d'impact.
Il a été facile de conclure que Chicxulub a causé l'extinction. Il existe de nombreuses preuves au-delà du site d'impact lui-même.
Tout d'abord, l'extinction elle-même est appelée extinction Crétacé-Paléogène (extinction K-Pg), car elle a marqué la fin du Crétacé et le début de la période Paléogène. (On l'appelle aussi l'extinction du Crétacé-Tertiaire (extinction K-T.)
L'enregistrement géologique contient une couche de sédiments d'il y a 66 millions d'années appelée la limite K-Pg. La limite K-Pg est présente dans les roches marines et terrestres du monde entier. Il contient beaucoup d'iridium métallique, qui est rare sur Terre, mais abondant dans les astéroïdes. La conclusion est que l'impact de Chicxulub a propagé de l'iridium dans l'atmosphère à l'échelle mondiale et est maintenant préservé dans la géologie de la Terre, une sorte de pistolet fumant pour l'événement d'impact.
Mais il y a de plus en plus de preuves que les éruptions volcaniques ont contribué à l'extinction massive il y a 66 millions d'années, et que les preuves proviennent d'une formation rocheuse appelée les pièges Deccan. Une nouvelle étude renforce le lien entre l'extinction K-Pg et l'activité volcanique à l'origine des pièges Deccan.
Les pièges Deccan est une région de l'Inde connue comme une grande province ignée. C'est l'une des plus grandes caractéristiques volcaniques de la Terre. Les pièges sont constitués de plusieurs couches de lave basaltique et, ensemble, ils ont plus de 2 km (1,2 miles) d'épaisseur. Les pièges Deccan couvrent une superficie de 500 000 km. sq. (200,000 mi. sq.), bien qu'à une certaine époque ils aient couvert autant que 1,5 million de sq. km. (600 000 milles carrés) Le volume de lave est de 1 million de kilomètres cubes (200 000 milles cubes).
Le nom «Traps» vient du mot suédois «trappa» qui signifie escaliers. Il fait référence à la structure en escalier du paysage de la région.
Mais ces pièges ne se limitent pas au rock. La quantité d'activité volcanique requise pour créer les pièges Deccan aurait pollué l'atmosphère avec des gaz toxiques. Maintenant, deux géoscientifiques de l'Université de Princeton ont établi un lien plus étroit entre les pièges Deccan et l'extinction K-Pg avec la première chronologie haute résolution des éruptions qui ont créé les pièges Deccan en Inde. Leurs recherches paraissent dans le numéro du 22 février de Science.
Les deux scientifiques sont Blair Schoene et Gerta Keller, tous deux de l'Université de Princeton. Ils ont dirigé une équipe internationale pour cette étude, qui a tenté de dater les différentes couches des pièges Deccan plus précisément que jamais.
"Tout le monde a entendu que les dinosaures sont morts d'un astéroïde frappant la Terre", a déclaré Schoene, professeur agrégé de géosciences. "Ce que beaucoup de gens ne réalisent pas, c'est qu'il y a eu beaucoup d'autres extinctions massives au cours des 500 derniers millions d'années, et beaucoup d'entre elles coïncident avec de grandes effusions volcaniques" des volcans massifs connus sous le nom de basaltes ou de grandes provinces ignées.
Ce n'est pas la première fois que les pièges sont impliqués dans l'extinction du K-Pg. Mais la précision de cette nouvelle étude ramène le clou.
L'effort pour dater les formations géologiques est appelé géochronologie. La géochronologie utilise les caractéristiques inhérentes aux roches elles-mêmes pour trouver leur âge, en s'appuyant généralement sur les rapports isotopiques et la désintégration radioactive pour ce faire.
La technique de géochronologie la plus célèbre, généralement appelée datation au carbone, utilise le taux de désintégration du carbone 14 radioactif pour trouver les âges des fossiles. Mais la datation au carbone ne fonctionne que pour les tissus vivants vieux de quelques milliers d'années, ce qui la rend utile pour l'archéologie, mais pas pour le basalte vieux de 66 millions d'années.
Pour les roches de l'époque de l'extinction massive, les géoscientifiques ont quelques choix de matières naturellement radioactives. La géochronologie de l'uranium et du plomb donne des âges très précis, mais les minéraux contenant de l'uranium se trouvent rarement dans le basalte, la roche qui compose les coulées massives de lave des pièges Deccan. Le zircon contenant de l'uranium est une autre méthode de datation des roches anciennes, mais il est plus souvent trouvé dans les éruptions explosives des volcans de type Mont St. Helens, qui ont une chimie plus riche en silice.
Avec ces restrictions de datation à l'esprit, l'équipe de scientifiques était prudente quant à la prédiction du succès. Ils n'avaient jamais prévu que leur premier voyage dans les pièges Deccan donnerait les résultats qu'ils ont obtenus.
«Je ne pense pas qu'aucun de nous n'ait prévu que notre premier voyage dans les pièges Deccan conduirait au type de jeu de données que nous avons pu produire», a déclaré Mike Eddy de la promotion 2011, désormais chercheur postdoctoral en géosciences. et co-auteur du Science papier.
Mais ils ont eu de la chance.
Au cours de leurs premiers jours aux pièges Deccan, les scientifiques ont rassemblé des échantillons de ce que l'on appelle des basaltes à gros grains. Le basalte est le type de roche volcanique le plus courant sur Terre. Ils cherchaient des échantillons contenant des minéraux contenant de l'uranium, car la désintégration radioactive de l'uranium est une méthode de référence en géochronologie. Au début, ils n'en ont trouvé aucun, car ces roches sont rares dans des formations comme les pièges Deccan et plus communes dans les cendres volcaniques.
Mais après quelques jours, ils ont trouvé le type de roches riches en silice qu'ils recherchaient.
"Au cours de notre première semaine en Inde, nous avons trouvé un lit de cendres à haute teneur en silice entre deux coulées de basalte, et cela a fait tourner nos engrenages", a déclaré Eddy. Les chercheurs savaient que les cendres volcaniques riches en silice pouvaient facilement contenir les minuscules cristaux de zircon qui préservent l'uranium radioactif. "La véritable percée est survenue un jour ou deux plus tard, lorsque Blair s'est rendu compte que les sols fossiles avaient peut-être également collecté ce type de cendres en petites quantités", a déclaré Eddy.
L'équipe a donc changé d'orientation. Au lieu de cela, ils ont recherché les dépôts de cendres entre les coulées de basalte, à la recherche d'uranium radioactif à l'intérieur du zircon, contenu dans les cendres. L'uranium rend le zircon, et donc les couches de cendres, facile à dater. En datant les couches de cendres au-dessus et au-dessous d'une coulée de lave, ils pourraient dater plus précisément la lave elle-même et la date de l'éruption.
L'équipe a passé trois saisons sur le terrain dans la province du Deccan et a renvoyé des échantillons de 141 sites au laboratoire de Princeton. 24 des échantillons contenaient ce dont l'équipe avait besoin: des cristaux de zircon contenant de l'uranium. L'analyse des échantillons a montré que les pièges Deccan étaient créés par quatre impulsions d'éruption distinctes. Et chacune de ces impulsions était synonyme de malheur pour les dinosaures et pour la plupart des autres formes de vie sur Terre à l'époque.
Chaque fois qu'un volcan entre en éruption, il change l'atmosphère. D'énormes quantités de soufre et de dioxyde de carbone sont rejetées dans l'atmosphère par leur séquestration à long terme à l'intérieur des roches. Le soufre a un effet de refroidissement à court terme sur l'atmosphère, tandis que le dioxyde de carbone a un effet de réchauffement à long terme. Les deux combinés peuvent entraîner des oscillations climatiques sauvages.
«Celles-ci peuvent entraîner des oscillations climatiques entre les périodes chaudes et froides qui rendent la vie sur Terre vraiment difficile», a déclaré Schoene. Mais pour savoir plus clairement comment ces éruptions auraient affecté la vie sur Terre, ils ont dû choisir le bon moment. Une quantité de CO2 en masse aura un effet très différent si elle est injectée dans l'atmosphère en cent ans que si elle a mis un million d'années pour être injectée.
Sur les quatre impulsions d'éruption identifiées par les scientifiques, deux d'entre elles ont eu lieu avant les extinctions massives. Le deuxième de ces deux a commencé seulement des dizaines de milliers d'années avant l'impact de Chicxulub, qui est presque au même instant en termes géologiques. "Les deux premières impulsions ... correspondent à une période de temps où le climat a fluctué du froid au chaud au froid à nouveau, et de nombreux scientifiques pensent que cela a indiqué une perturbation initiale du climat qui pourrait avoir contribué à l'événement d'extinction de masse", a déclaré Schoene. "Nos données montrent que peut-être la deuxième impulsion aurait pu jouer un rôle important dans l'extinction elle-même parce qu'elle s'est produite juste avant."
"Le volcanisme du Deccan est la cause la plus probable de l'extinction massive des dinosaures", a déclaré Gerta Keller. «L'impact de Chicxulub a peut-être contribué à leur disparition, bien que le moment et les effets environnementaux de cet impact restent à déterminer.»
Une autre étude récente publiée dans le même numéro de Science a utilisé une méthode différente pour dater les pièges Deccan et a proposé des dates différentes. Cette étude a conclu qu'il n'y avait pas quatre impulsions volcaniques distinctes identifiées par l'étude de Princeton et que plus de 90% du volume des pièges Deccan a éclaté en moins d'un million d'années. Il a également conclu qu'environ 75% de ce phénomène s'est produit après l'extinction du K-Pg et que le changement climatique à la fin du Crétacé a coïncidé avec les plus petites phases d'éruptions aux pièges du Deccan. Si c'est le cas, le volcanisme du piège Deccan n'aurait pas pu provoquer l'extinction.
D'autres scientifiques, conscients de la nature du débat impact / volcan dont fait partie cette étude, sont plus circonspects dans leurs conclusions.
"En général, je pense que ce document est important et intéressant", a déclaré Pincelli Hull, professeur adjoint de géologie et de géophysique à Yale qui n'a pas été impliqué dans cette recherche et qui s'est opposé au rôle du volcan dans l'extinction de masse. "Le document est une énorme avancée dans le calendrier des éruptions [pièges Deccan], mais comment cela est lié au calendrier du dégazage est encore une question majeure qui doit être résolue pour comprendre exactement quels étaient les rôles pertinents du volcanisme et de l'impact."
Il est rare qu'une étude dans une longue lignée d'études mette un débat scientifique au lit, et celle-ci n'est pas différente. La science progresse à mesure que les scientifiques parviennent à mieux mesurer les choses et à y penser. Ce ne sera pas la fin du débat.
Il se peut qu'il ait fallu un coup de poing pour provoquer l'extinction du K-Pg. Les dinosaures pourraient avoir été renversés par l'impact de Chicxulub et sur le chemin du retour, puis abattus définitivement par les volcans. Ou cela peut être encore plus complexe que cela.
Une étude de 2016 montre que les espèces de dinosaures s'étaient déjà éteintes des millions d'années avant l'extinction du K-Pg, et que de nouvelles espèces ne semblaient pas les remplacer. Dans le même temps, les espèces de mammifères devenaient de plus en plus variées, et peut-être mieux placées pour s'adapter aux changements causés par l'activité volcanique et l'impact de Chicxulub. Peut-être que l'évolution, les dinosaures avaient suivi leur cours, et l'impact et les volcans n'étaient que le point d'exclamation.
Et peut-être que nous ne le saurons jamais avec certitude.
Sources:
- Communiqué de presse: Les volcans ont-ils tué les dinosaures? De nouvelles preuves indiquent «peut-être.
- Document de recherche: Contraintes U-Pb sur l'éruption pulsée des pièges Deccan à travers l'extinction de masse du Crétacé
- Document de recherche: Le tempo éruptif du volcanisme du Deccan par rapport à la frontière Crétacé-Paléogène
- Document de recherche: les dinosaures en déclin des dizaines de millions d'années avant leur extinction définitive
