Il y a environ soixante-cinq millions et demi d'années, la Terre a subi son plus grand impact cosmique connu. Il a creusé un cratère de 180 à 200 km de diamètre: près de deux fois plus grand que le cratère proéminent Copernic sur la lune terrestre. Mais cet impact a-t-il vraiment causé l'extinction des dinosaures et de nombreuses autres formes de vie? De nombreux scientifiques de la Terre sont convaincus que c'est le cas, mais certains nourrissent des doutes persistants. Les sceptiques ont rassemblé un nombre croissant de preuves pour un autre coupable; les énormes éruptions volcaniques qui ont produit la formation de Deccan Traps en Inde. Les sceptiques ont récemment présenté leur cas lors d'une réunion de la Geological Society of America à Vancouver, Canada, le 19 octobre.
Les dinosaures sont les victimes les plus connues de l'événement d'extinction de masse qui a mis fin au Crétacé. L'extinction a causé la quasi-totalité des grands vertébrés terrestres, marins ou aériens, ainsi que de nombreuses espèces d'insectes, de plantes et d'invertébrés aquatiques. Au moins 75% de toutes les espèces qui existaient alors sur Terre ont disparu dans un court laps de temps par rapport à l'échelle géologique de millions d'années. La catastrophe est l'un des cinq événements mondiaux d'extinction de masse que les paléontologues ont identifiés au cours de la durée de vie complexe de la Terre.
L'hypothèse que l'extinction terminale du Crétacé a été causée par un impact cosmique a été l'explication la plus populaire de cette catastrophe parmi les scientifiques de la terre et le public depuis plusieurs décennies. Il a été proposé en 1980 par l'équipe père et fils de Luis et Walter Alvarez et leurs collaborateurs. Le principal élément de preuve de l’équipe d’Alvarez selon lequel un impact est survenu est un enrichissement de l’iridium métallique dans les sédiments datant approximativement de la fin du Crétacé. L'iridium est rare dans la croûte terrestre, mais commun dans les météorites. Le lien entre l'iridium et les impacts a d'abord été établi par des études des échantillons retournés par les astronautes d'Apollo depuis la Lune.
Au cours des décennies qui ont suivi, les preuves d'un impact se sont accumulées. En 1991, une équipe de scientifiques dirigée par le Dr Alan Hildebrand du Département des sciences planétaires de l'Université de l'Arizona, a publié des preuves d'un gigantesque cratère d'impact enterré, appelé Chicxulub, au Mexique. D'autres enquêteurs ont trouvé des preuves de matériaux éjectés par l'impact, notamment des sphérules de verre en Haïti et au Mexique. Les partisans de l'hypothèse de l'impact pensent que de grandes quantités de poussière projetées dans la stratosphère auraient plongé la surface de la planète dans l'obscurité et le froid amer d'un «hiver d'impact» qui durerait au moins des mois, voire des décennies. Les écosystèmes mondiaux se seraient effondrés et une extinction massive aurait suivi. Mais, ils ont eu plus de mal à trouver des preuves de ces conséquences que de l'impact lui-même.
Les sceptiques de l'hypothèse d'Alvarez ne remettent pas en cause la preuve du «pistolet fumant» qu'un impact s'est produit vers la fin du Crétacé, mais ils ne pensent pas que ce soit la principale cause des extinctions. D'une part, il a été difficile de déduire l'heure exacte de l'impact de ses traces géologiques supposées. Le Dr Gerta Keller du Département de géosciences de l'Université de Princeton, un sceptique éminent de l'hypothèse Alvarez, a remis en question les estimations qui rendent l'impact et les extinctions simultanés. En analysant des carottes prélevées dans le cratère de Chicxulub et une sphère de verre contenant des gisements dans le nord-est du Mexique, elle conclut que l'impact de Chicxulub a précédé l'extinction de masse de 120000 ans et n'a eu que peu de conséquences pour le registre fossile de la vie dans les formations géologiques qu'elle a étudiées. Sur les cinq événements d'extinction de masse majeurs de l'histoire de la Terre, a-t-elle noté dans un article de 2011, nul autre que l'événement du Crétacé terminal n'a jamais été même approximativement associé à un impact. Outre le Chicxulub, plusieurs autres grands cratères d'impact ont été bien étudiés par les géologues et aucun n'est associé à des preuves fossiles d'extinctions. D'un autre côté, quatre des cinq extinctions de masse majeures semblent avoir un lien avec les éruptions volcaniques.
Keller et d'autres sceptiques d'Alvarez envisagent un événement volcanique majeur qui s'est produit vers la fin du Crétacé comme une autre cause principale de l'extinction. La formation de Deccan Traps dans le centre de l'Inde est un plateau composé de plusieurs couches de lave solidifiée de 3 500 m d'épaisseur. Aujourd'hui, il s'étend sur une zone plus vaste que toute la France. Il était une fois trois fois plus grand. Il s'est formé en une série de trois explosions volcaniques qui pourraient avoir été parmi les plus importantes de l'histoire de la Terre. Lors de la conférence d'octobre, le Dr Theyry Adatte de l'Institut des sciences de la Terre de l'Université de Lausanne en France a présenté des preuves que la deuxième de ces explosions était de loin la plus importante, et s'est produite sur une période de 250 000 ans avant la fin de la Crétacé. Pendant cette période, 80% de l'épaisseur totale de lave de la formation Deccan a été déposée. Les éruptions ont produit des coulées de lave qui peuvent être les plus longues sur Terre, s'étendant sur plus de 1500 km.
Pour illustrer les conséquences environnementales probables d'une telle super-éruption, Adatte a invoqué la pire catastrophe volcanique de l'histoire humaine. En huit mois, de 1783 à 1784, une éruption majeure à Laki, en Islande, a déposé 14,3 kilomètres carrés de lave et émis environ 122 mégatonnes de dioxyde de soufre toxique dans l'atmosphère. Environ un quart de la population et la moitié du bétail en Islande sont morts. Partout en Europe, le ciel a été assombri par un voile de brume et des pluies acides sont tombées. L'Europe et l'Amérique ont connu l'hiver le plus sévère de l'histoire et le climat mondial a été perturbé pendant une décennie. Des millions de personnes sont mortes de la sécheresse et de la famine qui en ont résulté. L'incident de Laki était néanmoins infime par rapport à la deuxième explosion de Deccan Traps, qui a produit 1,5 million de kilomètres carrés de lave et environ 6 500 à 17 000 gigatonnes de dioxyde de soufre.
Les éruptions des pièges Deccan auraient également émis d'immenses quantités de dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre piégeant la chaleur responsable des températures de type four de la planète Vénus. Il est libéré par la combustion de combustibles fossiles et joue un rôle majeur dans le réchauffement climatique d'origine humaine sur Terre. Ainsi, Geller a supposé que les éruptions des pièges Deccan auraient pu produire à la fois des périodes de froid intense en raison de la brume de dioxyde de soufre et de chaleur intense en raison du réchauffement climatique induit par le dioxyde de carbone.
Lors de la conférence d'octobre, elle a présenté les résultats de ses études sur les formations géologiques en Tunisie qui ont conservé un enregistrement à haute résolution des changements climatiques pendant la période de l'impulsion principale de l'activité volcanique des pièges Deccan. Son témoignage montre que près du début de l'impulsion de 250 000 ans, il y a eu une période «hyperthermique» de réchauffement rapide qui a augmenté les températures de l'océan de 3 à 4 degrés Celsius. Elle a affirmé que les températures restaient élevées pendant le pouls, aboutissant à un deuxième réchauffement «hyperthermique» des océans de 4 à 5 degrés Celsius supplémentaires. Ce deuxième réchauffement hyperthermique s'est produit au cours d'une période de 10 000 ans de méga-éruptions, ce qui correspondait à l'extinction terminale du Crétacé. L'impact de Chicxulub s'est produit au cours de l'impulsion de 250 000 ans, mais bien avant les extinctions et l'événement hyperthermique.
Le débat sur l’importance relative de l’impact de Chicxulub et des volcans Deccan Trap dans la production de l’extinction terminale du Crétacé n’est pas terminé. En mai de cette année, une équipe dirigée par le Dr Johan Vellekoop du Département des sciences de la Terre de l'Université d'Ulrecht aux Pays-Bas a publié des preuves d'un bref épisode géologiquement de refroidissement qu'elles prétendent être la première preuve directe d'un «hiver d'impact». Quel que soit le résultat du débat, il semble clair que la fin du Crétacé, avec ses super-volcans et ses impacts géants, n'était pas un bon moment pour la vie sur Terre.
Références et lectures complémentaires:
J. Coffey (2009) L'astéroïde qui a tué les dinosaures, Space Magazine.
I. O’Neill (2009) (Les dinosaures ont-ils vraiment été anéantis par un astéroïde? Peut-être pas (mise à jour), Space Magazine.
G.Keller (2012), The Cretaceous-Tertiary Mass Extinction, Chicxulub Impact, and Deccan Volcanism, Earth and Life, J.A. Talent, rédacteur en chef, Springer Science and Business media.
E. Klemetti (2013) Impacts locaux et mondiaux de l'éruption Laki de 1783-84 en Islande, Wired Science Blogs / Eruptions
J. Vellekoop et al. (2014) Rapid court terme de refroidissement à la suite de l'impact Chicxulub à la frontière Crétacé-Paléogène, Actes de la National Academy of Sciences USA, 111 (2) p. 7537-7541.
