L'analyse de la composition de coquillages marins vivants de la fin du Crétacé au début du Paléocène confirme que les océans étaient acides en raison d'une augmentation du taux de gaz carbonique atmosphérique juste avant la disparition des dinosaures. La biosphère était déjà stressée, très probablement en raison de l'imposant volcanisme du Deccan en Inde.

Cela fait presque 40 ans que des chercheurs de l'Université de Berkeley, à savoir Helen Michel, Frank Asaro, Walter et Luis Alvarez, ont avancé que l'extinctionextinction massive de la fin du CrétacéCrétacé, spectaculairement manifestée par la disparition des dinosauresprovenait de la chute d'un astéroïdeastéroïde. Selon cette théorie, l'impact d'un petit corps céleste d'environ 10 km de diamètre avait perturbé la biosphèrebiosphère de multiples façons, notamment en éjectant tellement de matériaux dans l'atmosphèreatmosphère que l'ensoleillement aurait chuté considérablement, provoquant la mort des végétaux et de nombreuses espècesespèces animales entraînés dans un effet domino du fait de la chaîne alimentairechaîne alimentaire. Ce refroidissement aurait été suivi ensuite d'un emballement des températures par effet de serre.

Cette théorie a été confirmée au début des années 1990 lorsque a été finalement identifié un cratère d'impact situé à Chicxulub, dans la péninsulepéninsule du Yucatan, au Mexique. Toutefois, on s'accorde aujourd'hui à reconnaître une certaine pertinence à la théorie concurrente avancée par le géophysicien français Vincent Courtillot et ses collègues. Elle fait intervenir des éruptions colossales à l'origine des plateaux basaltiquesbasaltiques (les trapps) du Deccan, à l'ouest de l'Inde, il y a environ 66 millions d'années. De fait, la publication d'un article dans le célèbre journal Geology par une équipe états-unienne de chercheurs en géosciences illustre bien, à nouveau, la complémentarité supposée et très probable des deux théories expliquant l'occurrence de la fameuse crise KT, l'une des plus grandes extinctions de l'histoire de la biosphère.


Natalia Rybczynski est paléobiologiste. Suivez sa recherche de fossiles avec des étudiants de l'Université Carleton lors de l'expédition Students on Ice Antarctic 2011. L'équipe visite les îles Déception et Seymour. © Musée canadien de la nature

La mémoire des isotopes du calcium

Menés par Benjamin Linzmeier et Andrew D. Jacobson de l'Université Northwestern de Chicago, les chercheurs ont basé leurs travaux sur la collecte de fossilesfossiles retrouvés dans une formation géologique célèbre qui se trouve sur l'île Seymour, la formation Lopez de Bertodano, dont les stratesstrates témoignent de la période allant de la fin du Crétacé au début du PaléocènePaléocène. Divers paléontologuespaléontologues conduisent depuis longtemps des recherches dans les archives géologiques de cette île située au large de la péninsule AntarctiqueAntarctique, séparée de la TerreTerre de Graham et face à l'île James-Ross.

Dans l'étude publiée aujourd'hui, des géochimistes ont déterminé pour la première fois la composition isotopique du calciumcalcium des coquillescoquilles de palourdes et d'escargots fossilisés remontant à l'extinction massive du Crétacé-Paléogène, également appelée la crise KT. Cette composition est déterminée par la concentration du gazgaz carbonique dans les océans au moment où ces organismes étaient vivants, laquelle dépend de la concentration en CO2 dans l'atmosphère de l'époque et de la température moyenne de la planète. Comme ces animaux sont abondants sous forme fossilisée et que leur vie était courte, ils constituent, via les isotopesisotopes de calcium dans leurs coquilles, d'excellents marqueurs pour suivre avec une bonne résolutionrésolution temporelle la concentration du dioxyde de carbonedioxyde de carbone dans les océans avant et après la crise KT.

Un chercheur de la <em>Northwestern University</em> avec une des coquilles fossilisée collectée lors d'un voyage de recherche sur le terrain à l'île Seymour, en Antarctique. © <em>Northwestern University</em>
Un chercheur de la Northwestern University avec une des coquilles fossilisée collectée lors d'un voyage de recherche sur le terrain à l'île Seymour, en Antarctique. © Northwestern University

Un effet de serre et une acidification des océans

Les informations fournies par les analyses conduites avec une méthode de spectrométrie de massespectrométrie de masse, similaire à celles utilisées par les membres du LSCE en France dans les locaux de ICE, ont permis d'établir que les océans subissaient une acidification rapide avant la crise KT en raison d'un réchauffement climatiqueréchauffement climatique produit par une augmentation du taux de gaz carbonique dans l'atmosphère que devait accompagner un effet de serreeffet de serre.

Benjamin Linzmeier commente les analyses en ces termes : « Nos données suggèrent que l'environnement évoluait avant l'impact des astéroïdes. Ces changements semblent être en corrélation avec les éruptions du Deccan ». Son collègue Andrew D. Jacobson ajoute que « la Terre était clairement sous stressstress avant l'événement majeur de l'extinction de masseextinction de masse. L'impact de l'astéroïde coïncide avec une instabilité préexistante du cycle du carbone. Mais cela ne signifie pas que nous avons les réponses à ce qui a réellement causé l'extinction ».

Le lien avec les éruptions du Deccan se comprend bien lorsque l'on se rappelle que les travaux de Courtillot avec ses collaborateurs ont permis d'estimer l'âge et la duréedurée du volcanismevolcanisme associé grâce aux méthodes de la science du paléomagnétismepaléomagnétisme. En quelques millions d'années tout au plus, des coulées s'étaient empilées sur une épaisseur de plus de 400 mètres, et parfois quelques kilomètres, occupant un territoire de plusieurs centaines de milliers de km2. Des grandes quantités de gaz carbonique et autres produits volcaniques ont donc été libérés à cette occasion, bien en mesure de produire un changement climatique par effet de serre. On estime ainsi que, pendant les derniers 400.000 ans de la période du Crétacé, il y a eu un réchauffement conduisant à une augmentation des températures d'environ 8 °C en moyenne.


Les éruptions du Deccan étaient fissurales et correspondent à un volcanisme de point chaud. Elles devaient donc ressembler, en plus gigantesques, à celles du volcan Bardarbunga, en Islande. © Jon Gustafsson, Artio Films

Etudier le passé pour comprendre l'avenir du climat

Il reste encore bien du travail à faire pour comprendre ce qui s'est vraiment passé. On sait par exemple que des études récentes tendent à montrer que le pic des épanchements de basaltebasalte dans les Deccan s'est produit après la chute de l'astéroïde avec au moins 75 % du volumevolume de lavelave qui se serait épanché après cette chute alors que le volcanisme s'est poursuivi pendant un million d'années. On peut expliquer l'occurrence malgré tout d'un important réchauffement climatique avant la chute de l'astéroïde si l'on admet, en accord avec ce que l'étude de volcans comme l'EtnaEtna ou le Popocatépetl nous a appris, que des dégazagesdégazages importants peuvent se produire en l'absence d'éruptions massives.

L'important n'est sans doute pas là comme le rappelle Andrew D. Jacobson :  « Dans une certaine mesure, nous pensons que les anciens événements d'acidification des océans sont de bons analogues de ce qui se passe actuellement avec les émissionsémissions anthropiques de CO2. Peut-être pouvons-nous utiliser ce travail comme un outil pour mieux prévoir ce qui pourrait arriver à l'avenir. Nous ne pouvons pas ignorer la mémoire des roches. Le système terrestre est sensible aux apports importants et rapides de CO2. Les émissions actuelles auront des conséquences environnementales ».


65 millions d’années plus tard, les plateaux du Deccan ont subi l’érosion, mais il reste encore par endroit des coulées empilées sur plus de 2 km. Voilà à quoi ressemblent aujourd’hui ces plateaux. © WildFilmsIndia