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L'extinction des dinosaures

Illustration de Don Davis, modifiée en version nuit par l'auteur.

Les théories alternatives (IV)

Si l'impact d'une météorite explique plutôt bien l'extinction massive des dinosaures et de la majorité des espèces, on ne peut pas ignorer certains phénomènes naturels qui, venant s'ajouter à un premier cataclysme majeur, peuvent précipiter la disparition de la majorité des espèces vivantes.

III. L'explosion d'une supernova

Une autre explication de l'extinction des grands sauriens propose qu'une supernova explosa à courte distance, à environ 30 années-lumière du Soleil. Mille fois plus intense que le flux solaire, l'intense rayonnement serait parvenu sur Terre, détruisant la couche d'ozone, réduisant l'épaisseur de l'atmosphère et irradiant la surface de rayons UV, X et de particules énergétique radioactives (mais probablement peu de rayons gamma, les plus dangereux). Très sensible à l’énergie de ces rayonnements, l'édifice du monde vivant se serait fissuré, les chaînes moléculaires se brisant sous l'attaque de l'énergie trop intense.

En quelques milliers d'années et quatre fois plus de générations voire cent fois plus lentement, la quasi totalité des espèces auraient connu des mutations génétiques stériles et auraient disparu. Le rayonnement mortel aurait progressivement diminué, l'enveloppe de la supernova perdant son énergie en quelques milliers d'années.

Mais notre sous-sol manque de traces d'éléments lourds libérés dans l'explosion de la supernova datant de cette époque pour confirmer cette hypothèse. De plus, les petits animaux et certaines espèces de la flore n'ont pas été touchés par cette extinction. S'ils ont occupé les niches écologiques des espèces disparues, le rayonnement n'était pas néfaste pour tous et il faut trouver l'origine de la disparition de leurs congénères ailleurs.

Toutefois, compte tenu des aléas astronomiques, on ne peut pas rejeter l’idée que des supernovae ont pu exploser dans le voisinage du Soleil, soit dans un passé plus lointain soit beaucoup plus récemment.

Influence des supernovae sur la biosphère

L'astrophysicien Brian Thomas de l'Université Washburn publia en 2018 un article dans la revue "Astrobiology" qui fut repris sur le site de la NASA qui finança l'étude, dans lequel il suggère que deux supernovae situées entre 163 et 326 années-lumière de la Terre auraient explosé entre 2.5 et 8 millions d'années, l'époque la plus récente correspondant à l'Âge glaciaire.

Illustration de l'enveloppe de gaz et de poussière ou rémanent (SNR) libéré par une supernova. Au centre de la nébuleuse planétaire se trouve le coeur effondré de l'étoile qui s'est transformé en étoile à neutrons. Document T.Lombry.

L'auteur a constaté qu'en Afrique, à la limite du Pliocène-Pléistocène (2.5 millions d'années) les enregistrements fossiles montrent que le continent originellement forestier est devenu plus herbeux. Durant la même période géologique, la concentration globale de fer-60 augmenta. Or cet isotope est produit au cours de l'explosion d'une supernova. On observa également un changement dans la diversité des espèces et leur population durant cette même période (c'est aussi l'époque des Australopithèques africanus tardifs et des Homo habilis).

Thomas souligne que l'explosion d'une supernova ne réduit pas tout en cendre sur son passage comme on l'imagine souvent. Si c'est valable à proximité immédiat de l'explosion, l'effet est beaucoup moins sensible à grandes distances, ce qui ne veut pas dire qu'il ne soit pas durable et donc très dangereux. Selon Thomas, "La pluie de fer-60 radioactif s'étendit sur des centaines de milliers d'années".

L'arrivée d'un intense flux de rayons cosmiques de haute énergie au cours du siècle qui suivit l'explosion de la supernova aurait traversé la stratosphère et déposé son énergie sous la couche d'ozone, l'amincissant significativement, tandis que les particules moins énergétiques arrivèrent sur Terre sur une période de 300 ans, déversant plus d'énergie dans la stratosphère, contribuant à réduire davantage la densité de la couche d'ozone. L'explosion aurait provoqué une réduction d'environ 22% de la densité de la couche d'ozone en 100 ans, de 26% en 300 ans et de 17% en 1000 ans.

Après avoir étudié les résultats d'une augmentation du rayonnement UV et notamment les UVB sur les organismes, Thomas conclut que la pénétration de rayonnements UV nocifs jusqu'au sol aurait provoqué des dommages biologiques (cancers, cataractes, mutations génétiques) sur les animaux terrestres et aériens et compromit la photosynthèse du phytoplancton. Cette action délétère aurait aussi contribué à la disparition de nombreuses espèces de plantes, le phénomène s'accentuant aux latitudes élevées comme le montre les enregistrements fossiles. Mais  l'effet n'aurait pas été également réparti parmi les espèces. Le plancton qui produit 50% des émissions d'oxygène aurait proportionnellement été peu affecté. Les résultats d'une irradiation aux UV suggèrent également que l'explosion n'aurait augmenté que faiblement le risque de cancer parmi les populations humaines.

En résumé, selon Thomas il est difficile d'affirmer que l'explosion d'une supernova à plus de 100 années-lumière impacte lourdement ou non une région ou une espèce ou quels organismes s'en tireront mieux que d'autres. Certaines plantes ont augmenté leur rendement, comme le soja et le blé, tandis que d'autres ont montré une productivité réduite, se référant aux changements observés dans les enregistrements fossiles.

IV. La poussière cosmique

Une autre cause possible se rapproche de la périodicité des glaciations et des cratères météoritiques. Tous les 28 à 32 millions d'années environ, le système solaire traverse le plan de la Galaxie, riche en poussières. Pendant ces traversées, des pluies de météorites ont pu bombarder la Terre à un rythme soutenu. Mais aujourd'hui, nous sommes presque dans le plan de la Voie Lactée. Selon les paléontologistes David Raup et John Sepkoski de l'Université de Chicago, nous sommes à mi-chemin entre deux extinctions massives, dont le cycle serait de 26 millions d'années. La position du système solaire ne semble donc pas jouer un rôle important.

Enfin, tous les 250 millions d'années, le Soleil traverse les bras de la Voie Lactée riches en poussière interstellaire. Ces particules auraient pu modifier le régime des climats sur Terre en absorbant la lumière solaire. L'énergie nécessaire à la photosynthèse aurait été bouleversé. Mais ce phénomène aurait duré 20 fois plus longtemps que l'extinction constatée au Tertiaire.

V. La planète X

Reste l'hypothétique Némésis, une étoile naine qui graviterait autour du Soleil en 26 millions d'années environ. Traversant le nuage de Oort, son passage aurait entraîné de graves perturbations orbitales durant un million d'années. Des comètes seraient rentrées dans le système solaire et certains satellites auraient quitté leur orbite. Selon R.Kerr, les collisions avec la Terre auraient à chaque fois provoqué l'extinction massive des populations. Malheureusement ce compagnon reste invisible malgré les efforts des astronomes. Du reste, en quelques centaines de millions d'années sa trajectoire aurait dû s'infléchir ou au contraire éjecter l'astre vagabond hors du système solaire.

Notons que le biologiste Michael R. Rampino de l'Université de New York et Bruce M. Haggerty qui ont longuement étudié la question de l'origine astronomique des extinctions de masse ont publié les résultats de leurs recherches dans la revue "Earth, Moon, Planet" en 1996 sous le titre "The “Shiva Hypothesis”: Impacts, mass extinctions, and the galaxy".

Modifications géomagnétiques et mutations

Quelle que soit l'exacte vérité, un impact est peut-être à l'origine de la prolifération de toutes les formes de vie qui sont apparues ou se sont développées après l'extinction du C/Pg. L'hypothèse étant rarement soulevée et confortant la théorie de l'impact, elle est séduisante et il est intéressant de la rappeler. Elle nous est rapportée par le physicien américain Edwards Teller du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL).

A la surface de la Terre la densité d'énergie par centimètre cube d'air (la quantité d'énergie pour dire simple) est de l'ordre de 103 ergs, des millions de fois plus élevée que la densité d'énergie magnétique de l'air. Si nous nous élevons de quelques centaines de kilomètres en altitude, la densité d'énergie magnétique tombe à une part par million tandis que la force du champ gémagnétique reste à peu près constante. A cette altitude les deux densités d'énergie sont comparables. Lorsqu'il y a un déplacement d'air et ionisation de l'air, provoquée par exemple par l'entrée d'un météore, en vertu de la rotation de la Terre sur elle-même, les forces du champ géomagnétique se déplacent avec l'atmosphère, entraînant localement une augmentation de la densité d'énergie magnétique.

Ce qui est plus intéressant c'est le fait que ce changement de densité d'énergie peut être permanent. D'ordinaire les régions ionisées se dissocient et si l'atmosphère se détend perpendiculairement aux lignes de forces du champ magnétique (en gros horizontalement), l'air entraîne ces perturbations qui finissent par disparaître. Mais si l'atmosphère se détend parallèlement aux champs de forces, l'énergie du champ magnétique n'est pas affecté et son intensification sera permanente.

Lorsqu'un astéroïde percute la Terre, sous l'impact, l'onde de choc rencontre des corps propices à sa propagation comme les océans ou le manteau (solide visqueux situé juste sous l'écorce) qui sont de bons conducteurs. Ces changements hydrodynamiques se produisent en l'espace de quelques heures et durant ce temps les masses d'eau se déplacent également. Le champ magnétique pénètre ensuite l'écorce terrestre jusqu'à quelques dizaines de kilomètres de profondeur.

Simulation de l'inversion du champ magnétique terrestre réalisée en 1995 par Glatzmaier et Roberts au Pittsburgh Supercomputing Center de Los Alamos. La période d'inversion dure environ 1000 ans. Document PSC.

En suivant ce raisonnement on peut imaginer que de tels évènements se sont parfois produits, certains ont été violents, d'autres beaucoup moins intenses. Finalement ces perturbations ont stabilisé le champ magnétique terrestre dans la direction opposée, tout aussi stable que l'orientation originale.

C'est surtout en cours des variations que la situation est susceptible de nous intéresser. Pendant que le champ géomagnétique oscille entre deux extrêmes, on a observé qu'il devenait moins intense pendant quelques milliers d'années. Cet effet permet à une quantité plus importante de rayons cosmiques de pénétrer dans l'atmosphère et d'augmenter le taux de mutations sur la matière vivante, peut-être dans un rapport de 10:1.

Si un changement requiert de multiples mutations (modification d'un organe, etc), une réduction de l'intensité du champ magnétique terrestre durant quelques milliers d'années pourrait conduire à une explosion biologique et au développement extraordinaire de nombreuses facultés qui restaient latentes pendant des millénaires.

Pour ceux qui ont étudié en détail le Crétacé, il s'avère que cette période de la préhistoire dura 600 millions d'années et ne connut aucune inversion géomagnétique durant 40 millions d'années. Ce qui est plus étonnant et renforce l'hypothèse du Dr Teller c'est le fait qu'il y eut des impacts durant cette période, de fréquence tout à fait normale, mais surtout que les extinctions massives de moindre importance et l'apparition des nouvelles espèces coïncident plus d'une fois avec les inversions géomagnétiques. Ces périodes ont duré environ 5 millions d'années mais les espèces elles-mêmes ont proliféré beaucoup plus rapidement, en l'espace de quelques centaines de milliers d'années ou moins. La transition des espèces s'est faite à une vitesse plus lente, propre à leur rythme biologique.

Il y a en revanche au moins un contre-exemple. Si le champ de tectites Austro-Asiatique remonte à 780000 ans et est en corrélation avec une inversion géomagnétique, les tectites du cratère Gant qui remontent à un million d'années sont antérieures de quelque dix mille ans à une inversion géomagnétique.

En se solidifiant la magnétite contenue dans la lave conserve l'orientation du champ géomagnétique à un instant donné et représente un excellent indicateur de son évolution temporelle. Documents George Gidzinski et Michael Richmond.

Du reste ce scénario est viable. On peut alors penser que les extinctions massives provoquées par l'impact de météorites ont été accompagnées d'une période d'intenses mutations, conduisant à des changements radicaux, évolutions qui demeurent improbables dans le cas de mutations graduelles.

Une chose est sûre, tous les cataclysmes ayant conduit à des extinctions massives furent suivis d'une prolifération de nouvelles espèces, ce qui en soi est très encourageant pour l'évolution de la vie.

La sixième extinction

Pour reprendre le titre d'un ouvrage de Richard Leakey et Roger Lewin consacré à la biodiversité, certains vous diront que nous sommes actuellement dans une période d'extinction massive. Comment sont-ils parvenus à cette conclusion ?

Selon une estimation de Peter Raven du Jardin Botanique du Missouri faite en 1999, on estimait à l'époque qu'il existait au moins 10 millions d'espèces vivant sur Terre dont 8.5 millions sont identifiées et dont une bonne partie est constituée d'invertébrés. Depuis, cette évaluation a été revue à la hausse. Selon une étude publiée en 2016, on estime aujourd'hui qu'il existerait 1 trillion d'espèces vivant sur Terre dont seulement 0.001% a été identifié.

Voyant le taux auquel s'appauvrit la biodiversité, les chercheurs pensent que nous sommes dans une période d'extinction massive déclenchée par l'Homme. Combien d'espèces disparaissent ? Ce taux est difficile à évaluer pour l'ensemble de la planète car l'arbre taxonomique est loin d'être complet, surtout dans le règne des insectes et des écosystèmes marins où l'on découvre des milliers de nouvelles espèces chaque année. Mais selon le "Living Planet Report" 2014 du WWF, entre 1970 et 2010, 52% des espèces de vertébrés ont disparu, soit plus d'un million d'espèces. On y reviendra à propos des menaces qui planent sur la biodiversité.

L'extinction de l'homme de Néandertal, ici un crâne de femme Néandertalienne, comme celle de l'Homo desinova et du Peuple du Cerf Rouge a peut-être été provoquée par l'Homo sapiens. Aujourd'hui, nous actions irresponsables qui affectent toute la biosphère mettent notre propre avenir en danger. Document NGS.

Les plus pessimistes estiment qu'à l'heure actuelle une espèce disparaît toutes les 15 minutes ! Sans mesure de protection, 1 million d'espèces supplémentaires auront disparu d'ici 2050. Peter Raven estime que 60% de toutes les espèces vivant sur Terre seront éteintes vers 2300, dans 300 ans ! En moyenne 20000 espèces disparaîtraient ainsi chaque année du fait d'un tueur en série, l'Homme, une force de la Nature aux effets aussi délétères que ceux d'un supervolcan ou d'une météorite ! On y reviendra à propos des extinctions de masse.

Si d'aucun considèrent que la période actuelle présente la plus grande diversité de tous les temps, la crise actuelle (en valeurs absolues du nombre d'espèces éteintes) est la plus dévastatrice des extinctions de masse de tous les temps, hormis bien entendu l'extinction du Permien et l'explosion du supervolcan de Yellowstone.

Et nous savons de quoi nous parlons. Depuis que l'Homo sapiens foule la terre, on a de bonnes raisons de penser qu'il a exterminé toutes les espèces humaines concurrentes : l'homme de Néandertal, l'Homo desinova et le Peuple du Cerf Rouge ont disparu alors qu'ils ont vécu un temps à ses côtés. Si plusieurs causes peuvent être évoquées (stérilité, extinction naturelle, épidémie, empoisonnement, etc.), connaissant les moeurs guerrières de l'homme et du peu de cas qu'il fait des minorités, la raison la plus probable de l'extinction de ces trois espèces d'homininés est qu'ils ont succombé sous les flèches de l'Homo sapiens. Aujourd'hui, nous n'avons toujours pas retenu les leçons du passé. Les blessures que nous portons aux écosystèmes menacent notre santé et tuent indirectement chaque année des millions de personnes victimes de "maladies de société" et autres cancers (cf. notamment la pollution émise par les navires).

Aussi, nous devons relativiser les histoires d'impacts. La crise actuelle de la biodiversité entre en compétition avec les efforts mitigés de défense contre l'impact potentiel d'un astéroïde ou d'une comète. Car la question est autant politique que scientifique. Préférons-nous payer pour détecter un astéroïde sur une orbite de collision avec la Terre ou pour préserver nos forêts des pluies acides ? Faut-il nous protéger contre un objet potentiel qui tomberait ciel ou ne vaut-il pas mieux protéger les espèces en voie de disparition vivant près de chez nous, des abeilles aux poissons en passant par les grands mammifères ? Quels sont les risques de l'un et de l'autre pour notre avenir ? Voilà autant de questions qui nécessitent une prise de conscience globale et des actions coordonnées des pouvoirs publics. Il en va de la survie du vaisseau Terre et de notre espèce.

Pour plus d'informations

Les extinctions de masse (sur ce site)

Liste des impacts météoritiques terrestres (sur ce site)

Chicxulub Crater

Chicxulub Crater, LPI

Do the Data Support a Large Meteorite Impact at Chicxulub, Timothy L. Clarey, Answer Genesis, 2017

Volcano World

The Montserrat Volcano Observatory

La 6eme extinction - Evolution et catastrophes, R.Leakey et R.Lewin, Flammarion, 1998

Le documentaire "Les derniers jours des dinosaures", Richard Dale, 2010

Le documentaire "Voyage aux origines de la Terre", coproduction France Television/Pioneer Prod./Handel Prod./National Geographic Channel, 2010

The “Shiva Hypothesis”: Impacts, mass extinctions, and the galaxy, in "Earth, Moon, Planet", M.R. Rampino/B.M. Haggerty, 1996.

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