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L'impact mortel d'un sursaut gamma sur les océans

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Un groupe de chercheurs cubains a étudié d'un peu plus près l'effet sur la biosphère que causerait un sursaut gamma proche dans la Voie lactée. En générant indirectement des rayons ultraviolets dans l'atmosphère terrestre, un tel sursaut affecterait le plancton des océans en profondeur. C'est peut-être ce qui s'est passé lors de la crise biologique marine de l'Ordovicien.

Une vue d'artiste de l'impact d'un sursaut gamma proche sur la Terre. Crédit : Nasa.

Ce n'est pas la première fois que l'on cherche à expliquer une extinction massive sur Terre en faisant intervenir un événement astrophysique catastrophique. Etant donné la fréquence à l'échelle géologique des supernovae dans la Galaxie, il n'était pas déraisonnable d'expliquer la disparition des dinosaures par le flot de radiations issu de l'une d'entre elles qui aurait explosé très proche du système solaire, il y a 65 millions d'années. Il semble clair maintenant que c'est plutôt l'impact d'un astéroïde issu de 298 Baptistina qui soit la cause principale de l'extinction du Crétacé-Tertiaire.

Depuis plusieurs années, des chercheurs se sont interrogés sur l'impact qu'aurait sur la biosphère un autre événement de ce genre, bien plus violent mais aussi bien plus rare dans la Voie lactée : un sursaut gamma.

L'énergie libérée par les sursauts gamma est supérieure à celle d'une supernova classique. On connait cependant deux grandes classes de sursauts gamma dont l'une est très probablement constituée par l'explosion d'hypernovae. Dans le cas de ces dernières, c'est un trou noir qui se forme directement dans une étoile massive, la déstabilisant et provoquant son explosion. Surtout, deux faisceaux de particules incroyablement énergétiques sont alors générés, libérant sous forme de rayons gamma en quelques secondes 1044 J. Il est clair que même à des distances importantes, l'impact sur une planète coupant l'un de ces faisceaux serait loin d'être insignifiant.

Des biologistes et des physiciens cubains de l'Université Centrale de Las Villas à Santa Clara ont modélisé l'impact qu'aurait un sursaut gamma sur la biosphère de la Terre s'il était situé à 6.000 années-lumière environ. Ils ont, entre autres, étudié l'effet qu'aurait le faisceau de rayons gamma sur le plancton des océans.

Prochlorococcus marinus. Ce type d'organisme est extrêmement abondant dans les régions tropicales et tempérées chaudes de l'océan ouvert, et certains scientifiques affirment qu'il est l'organisme le plus abondant sur terre. Il est responsable de près de 50% de fixation du carbone dans les océans. Crédit : Bob Andersen D. J. Patterson.

Les photons gamma provoquent l'ionisation des molécules de l'atmosphère, source d'émission des rayons UV. Plus précisément, ce sont les électrons arrachés par ces photons qui, en entrant en collisions avec d'autres molécules, provoqueraient en réaction l'émission de photons UV.

D'après les calculs des chercheurs, ces derniers pourraient pénétrer jusqu'à une profondeur de 75 m dans les océans lorsque l'eau est claire, causant des ravages sur les organismes planctoniques, en particulier ceux vivant de la photosynthèse. Ainsi, l'enzyme responsable de cette dernière chez des organismes comme Prochlorococcus marinus serait affectée. Or, cette seule espèce est responsable de 20% de l'activité photosynthétique de toute la biosphère !

Les dommages causés au plancton ne feraient pas qu'affecter la chaîne alimentaire, car le climat pourrait aussi en être changé. En effet, l'activité photosynthétique consomme aussi du CO2.

Il est tentant de faire le lien avec l'extinction de l'Ordovicien s'étant produite il y a environ 450 millions d'années. A ce moment là, c'est environ 60% des espèces d'invertébrés marins qui ont disparu subitement dans les océans de la planète. Ce n'est pas la première fois que l'on propose un tel lien mais jusqu'à présent, c'est plutôt l'hypothèse d'une glaciation importante qui a la faveur des spécialistes en géosciences.

Il semble que les sursauts gamma soit plutôt rares dans notre Voie lactée, probablement moins de un tous les 10 millions d'années, et encore faut-il que l'un des faisceaux gamma émis coupe l'orbite de la Terre et que le sursaut gamma ne soit pas à des dizaines de milliers d'années-lumière pour qu'une menace pour la Vie soit réelle.

Malgré tout, c'est peut-être bien ce qui est arrivé plusieurs fois à la Terre pendant les 4,5 milliards d'années de son existence. Qui sait si ce n'est pas ce qui aurait causé une sorte de retour à la case départ pour les organismes métazoaires, dont on sait maintenant qu'ils existaient déjà sur Terre il y a 2 milliards d'années grâce aux fossiles retrouvés au Gabon ?

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