À quoi a ressemblé la fin du monde provoquée par l’astéroïde qui a tué les dinosaures : le récit minute par minute

Source: The Conversation – in French – By Michael J. Benton, Professor of Vertebrate Palaeontology, University of Bristol

Que se serait-il passé si vous aviez assisté à l’impact de l’astéroïde qui a provoqué l’extinction des dinosaures ? En s’appuyant sur des décennies de recherches, deux scientifiques reconstituent minute par minute les heures qui ont suivi la collision ayant bouleversé la Terre il y a 66 millions d’années.

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Une grande femelle Tyrannosaurus rex avance à travers les conifères de son territoire, humant l’air. Elle reconnaît l’odeur de la carcasse d’un dinosaure à cornes, un Triceratops, dont elle se nourrissait la veille. Elle s’approche et arrache encore quelques lambeaux de chair, mais l’odeur est infecte, même pour elle. Elle descend ensuite jusqu’au lac pour boire. De petits crocodiles et des tortues se précipitent dans l’eau à son approche, mais elle leur prête à peine attention. Ce qui l’intéresse davantage, c’est un dinosaure cuirassé, un Ankylosaurus, tapi non loin de là. Elle sait toutefois que cette proie ne se laissera pas abattre facilement et qu’elle n’a pas assez faim pour risquer un combat.

Ce qu’elle ignore, c’est qu’un danger bien plus grand approche. Elle lève la tête et aperçoit une lumière éclatante fonçant vers le sol, accompagnée de faibles crépitements et sifflements.

Notre T. rex possède une excellente audition pour les sons de basse fréquence et les vibrations qu’elle ressent l’inquiètent. Mais son trouble ne dure qu’un instant. En une fraction de seconde, elle est réduite en cendres et son monde bascule à jamais.

Tout cela se déroule il y a 66 millions d’années, lorsqu’un gigantesque astéroïde frappe la Terre dans la région de l’actuelle mer des Caraïbes. À la fin du Crétacé, le niveau des mers était alors de 100 à 200 mètres plus élevé qu’aujourd’hui, si bien que les rivages de la mer des Caraïbes s’étendaient loin à l’intérieur du continent américain, sur l’est du Mexique et le sud des États-Unis. L’impact s’est produit dans ces eaux.

L’événement provoqua des bouleversements immédiats de la planète et de son atmosphère, entraînant l’extinction des dinosaures ainsi que d’environ la moitié des autres espèces vivant sur Terre. Mais qu’aurait-on ressenti face à un impact d’une telle ampleur ? Qu’aurait-on vu, entendu ou senti ? Et comment serait-on mort — ou aurait-on survécu ? En tant que spécialistes, respectivement, des météorites et de la paléontologie, nous avons reconstitué une chronologie détaillée de cet événement à partir de décennies de recherches. Alors, remontons le temps jusqu’au tout dernier jour du Crétacé.

J-1 avant l’impact

Tout est calme et cette journée du Crétacé se déroule comme les autres. Dans ce qui deviendra bientôt le point d’impact, le climat est agréablement chaud, autour de 26 °C, et humide. Une situation fréquente à cette époque.

Depuis environ une semaine, l’astéroïde n’est visible que la nuit. Comme l’immense roche fonce droit vers la Terre, elle apparaît comme une étoile immobile dans le ciel. Pas de spectaculaire traînée lumineuse : il s’agit d’un astéroïde rocheux, et non d’une comète.

Au cours des dernières 24 heures, le point lumineux devient visible en plein jour. Mais il ressemble toujours à une étoile ou à une planète, devenant simplement de plus en plus brillant dans les dernières heures précédant l’impact.

Le jour J : l’impact

Si vous vous étiez trouvé à proximité, vous auriez d’abord assisté à un bref spectacle de lumière et de bruit. Quelques minutes, voire quelques secondes avant l’impact, vous auriez aperçu l’immense boule de feu, accompagnée de crépitements ou de sifflements. Ce bruit caractéristique résulte d’un effet photoacoustique : la lumière extrêmement intense de la boule de feu chauffe le sol, qui réchauffe ensuite l’air situé juste au-dessus, provoquant des ondes de pression — autrement dit, du son.

Vient ensuite un bang supersonique assourdissant, produit parce que l’astéroïde se déplace plus vite que la vitesse du son. Mais l’astéroïde est si gigantesque — probablement près de 10 kilomètres de diamètre — qu’il frappe la surface avant même que les êtres vivants proches de la zone d’impact aient le temps de chercher un abri.

L’énergie colossale de l’astéroïde creuse un cratère au terme d’une série de phénomènes qui, ensemble, ne durent que quelques secondes. Lorsque l’astéroïde percute la surface, son énergie cinétique — liée à sa vitesse — est instantanément transmise au sol sous forme d’énergie cinétique, thermique et sismique. Cela déclenche une série d’ondes de choc qui chauffent et compriment à la fois l’astéroïde et la zone frappée.

À mesure que ces ondes se propagent, les roches se fissurent, se fragmentent puis sont projetées dans les airs, formant une vaste dépression en forme de bol — appelée cavité transitoire — environ dix secondes après l’impact. Sous l’effet de la chaleur et de la compression, d’immenses quantités de matière fondent puis se vaporisent, y compris l’astéroïde lui-même, libérant une gigantesque colonne de vapeur incandescente atteignant plus de 10 000 kelvins (soit environ 9 727 °C).

Au cours des secondes suivantes, la cavité continue de s’agrandir jusqu’à atteindre plusieurs fois le diamètre initial de l’astéroïde. Des simulations suggèrent qu’environ 20 secondes après l’impact, cette cavité transitoire atteint au moins 30 kilomètres de profondeur — bien davantage que le point le plus profond actuellement connu sur Terre, le Challenger Deep, situé dans la fosse des Mariannes dans l’océan Pacifique, qui descend à environ 11 kilomètres. Les bords du cratère culminent alors à plus de 20 kilomètres de hauteur, soit plus du double des 8 900 mètres du mont Everest.

Mais cette structure gigantesque ne subsiste même pas une minute avant de commencer à s’effondrer. Moins de trois minutes après l’impact, le centre du cratère rebondit pour former un pic de plusieurs kilomètres de haut. Ce sommet éphémère ne dure qu’environ deux minutes avant de s’effondrer à son tour dans le cratère.

Que vous soyez un dinosaure ou un scarabée bousier, si vous vous étiez trouvé près de la cavité transitoire, vous auriez été instantanément incinéré par l’explosion. Mais même à une distance pouvant atteindre 2 000 kilomètres de l’épicentre, vous auriez probablement été rapidement tué par le rayonnement thermique et les vents supersoniques qui se propagent désormais depuis le site d’impact.

Instant t + 5 minutes

Cinq minutes après l’impact, les vents se sont « calmés » pour atteindre la puissance d’un ouragan de catégorie 5, rasant tout sur environ 1 500 kilomètres autour du site d’impact. Enfin, tout ce qui n’a pas déjà été consumé par les flammes.

Dans cette région, la température de l’atmosphère dépasse désormais les 500 kelvins (environ 227 °C). L’impression serait celle d’être enfermé dans un four, provoquant brûlures, coups de chaleur et mort rapide. Le bois et la végétation s’embrasent, déclenchant des incendies partout.

Comme l’astéroïde a frappé la mer, l’atmosphère est également saturée de vapeur d’eau surchauffée, rendant ces vents d’une violence extrême encore plus meurtriers.

Puis viennent les vagues géantes, provoquées par les quantités colossales de roche et d’eau déplacées par l’impact. Ces mégatsunamis de plus de 100 mètres de hauteur frappent d’abord les côtes de l’actuel golfe du Mexique, submergeant les terres avant de se retirer en laissant derrière eux d’immenses quantités de débris.

À ce stade, le cratère a presque atteint ses dimensions définitives : environ 180 kilomètres de diamètre et 20 kilomètres de profondeur. Mais l’impact n’a pas seulement creusé un trou gigantesque dans la croûte terrestre. Toute la roche et la vapeur déplacées lors de la collision doivent retomber quelque part. Plusieurs sites en Amérique du Nord montrent ainsi que des blocs de débris issus de l’impact, parfois de la taille d’un mètre, ont été projetés à des centaines de kilomètres.

Ainsi, si vous vous étiez trouvé entre 2 000 et 3 000 kilomètres de l’épicentre et aviez survécu aux premières secondes, vous seriez probablement mort ensuite de la chaleur extrême, des séismes, des ouragans, des incendies, des inondations provoquées par les tsunamis ou encore des retombées de matière en fusion.

Mais que se passe-t-il beaucoup plus loin du site d’impact ? Durant les cinq premières minutes suivant la collision, les dinosaures parcourant les forêts du Crétacé dans ce qui correspond aujourd’hui à la Chine ou à la Nouvelle-Zélande ne remarquent encore rien d’anormal.

Mais cela ne va pas durer.

Instant t + 1 heure

À ce stade, les ondes de choc sur terre comme en mer ne sont plus qu’un désagrément mineur comparé à l’incendie qui continue de pleuvoir depuis le ciel. Une partie de l’énergie de l’impact a été transférée dans l’atmosphère, chauffant l’air et les poussières jusqu’à les rendre incandescents.

Une heure après l’impact, une ceinture de poussières a déjà fait le tour du globe. Des dépôts de gouttelettes de roche fondue solidifiées — appelées sphérules d’impact — ainsi que des grains minéraux ont été retrouvés dans de nombreux sites, de la Nouvelle-Zélande au sud jusqu’au Danemark au nord.

Dans ces régions éloignées, vous n’auriez pas eu conscience des tsunamis ravageant les Amériques ni des gigantesques incendies, mais le ciel aurait déjà commencé à s’assombrir.

Jour J+1

À présent, d’immenses tsunamis se déplacent vers l’est à travers l’Atlantique et vers l’ouest à travers le Pacifique, pénétrant dans l’océan Indien par les deux côtés.

Leurs vagues atteignent encore environ 50 mètres de hauteur, provoquant morts et destructions sur de nombreuses côtes du globe. À titre de comparaison, le tsunami du 26 décembre 2004 avait atteint jusqu’à 30 mètres de haut.

Ces tsunamis tuent poissons et animaux marins, projetés loin sur les rivages avant d’y être abandonnés, tout comme ils détruisent les forêts côtières et noient les animaux terrestres. Mais peu à peu, les vagues perdent de leur puissance et n’entraînent probablement pas, à elles seules, l’extinction complète d’espèces entières.

Les ouragans se sont eux aussi affaiblis, mais des vents comparables à ceux d’une tempête tropicale continuent de soulever des débris et d’alimenter le chaos dans les régions touchées par les tsunamis. Le ciel en feu déclenche également des incendies à travers toute la planète, lesquels projettent à leur tour toujours plus de suie dans l’atmosphère. La trace de ces gigantesques feux a été retrouvée sous forme de particules de carbone dans les sédiments de la limite K-Pg — cette fine couche d’argile vieille de 66 millions d’années marquant la séparation entre le Crétacé et le Paléogène.

Plus loin encore, dans ce qui correspond aujourd’hui à l’Europe et à l’Asie, le ciel continue de se charger de poussières et de suie, comme partout ailleurs sur Terre. Les températures commencent à chuter à mesure que la lumière du Soleil est bloquée. Les arbres et les plantes en général, y compris le phytoplancton, cessent progressivement leur activité comme en hiver, incapables de réaliser la photosynthèse. Quant aux animaux dépendant de températures chaudes, ils finissent par se terrer avant de mourir.

Jour J+1 semaine

Le monde devient de plus en plus sombre. Des simulations du rayonnement solaire atteignant la surface terrestre après l’impact montrent qu’au bout d’environ une semaine, le flux solaire — c’est-à-dire la quantité de chaleur et de lumière reçue sur une surface donnée — ne représente plus qu’un millième de son niveau d’avant la collision. Cette obscurité est provoquée par les immenses quantités de poussières et de suie présentes dans l’atmosphère.

Cette diminution continue de la lumière s’accompagne d’une baisse globale des températures d’au moins 5 °C à la surface de la Terre. La plupart des dinosaures ainsi que les grands reptiles volants et marins meurent probablement de froid au cours de cette première semaine. Les reptiles plus petits, dotés d’un métabolisme plus lent ou d’un régime alimentaire plus adaptable, peuvent toutefois survivre un peu plus longtemps.

Le refroidissement de l’atmosphère et l’épais couvert nuageux provoquent également des pluies. Mais pas des pluies ordinaires : des pluies acides s’abattent sur l’ensemble de la planète.

Deux mécanismes distincts sont à l’origine de ces pluies acides. Le premier est lié à la géologie de la région de l’impact. L’astéroïde a frappé une zone riche en sédiments contenant du soufre, lequel s’est vaporisé et a libéré des oxydes de soufre — des composés gazeux acides et irritants formés de soufre et d’oxygène — dans l’immense panache de plasma projeté dans l’atmosphère.

Le second mécanisme provient de l’énergie même de la collision, suffisamment puissante pour transformer l’azote et l’oxygène de l’air en oxydes d’azote, des gaz extrêmement réactifs qui peuvent former du smog.

Avec la baisse des températures, la vapeur d’eau finit par se condenser en gouttes, tandis que les oxydes de soufre et d’azote se dissolvent dans l’eau pour former de l’acide sulfurique et de l’acide nitrique. Ce phénomène suffit à provoquer une chute rapide du pH. Selon les premiers modèles, le pH de ces pluies aurait pu descendre jusqu’à 1 – une acidité comparable à celle de l’acide des batteries.

À ce stade, la Terre est devenue un endroit particulièrement hostile. La végétation en décomposition, la fumée étouffante et les aérosols soufrés se combinent pour donner à la planète une odeur pestilentielle. Les plantes et les animaux terrestres ou vivant dans les mers peu profondes qui avaient survécu à l’obscurité et au froid succombent désormais aux pluies acides corrosives et à l’acidification des océans.

Les pluies acides détruisent également les forêts en lessivant les sols de nutriments essentiels comme le calcium, le magnésium et le potassium. Dans les mers peu profondes, coquillages, crustacés et coraux meurent eux aussi, l’eau acide dissolvant progressivement leurs structures calcaires.

Jour J+1 an

Les vents se sont calmés, les incendies se sont éteints et les océans ont retrouvé leur tranquillité. À première vue, la collision avec l’astéroïde pourrait ne sembler être qu’une immense cicatrice au fond de l’océan. Pourtant, ses effets continuent de ravager la planète.

L’atmosphère reste saturée de poussières et le Soleil n’a plus brillé depuis un an. Les températures ont continué à chuter : la température moyenne à la surface du globe est désormais inférieure d’environ 15 °C à celle d’avant l’impact. L’hiver s’est installé sur Terre.

Les dinosaures et reptiles marins qui auraient survécu à la première semaine de froid extrême meurent rapidement ensuite. Un an après l’impact, il ne reste plus de ces géants que des squelettes en décomposition. Çà et là, de petits animaux — comme des mammifères de la taille de rats ou des insectes — se cachent dans des fissures et des terriers, survivant péniblement grâce à leurs réserves et à quelques végétaux en décomposition.

En réalité, cette année a été catastrophique pour la vie sur Terre : plus de 50 % des plantes ont disparu, victimes du froid et du manque de lumière solaire. Des pertes comparables ont touché les animaux terrestres ainsi que les espèces vivant dans les eaux peu profondes acidifiées.

Si la plupart des groupes de plantes ainsi que de nombreux groupes modernes d’insectes, de poissons, de reptiles, d’oiseaux et de mammifères se rétablissent relativement rapidement, la situation est bien plus sombre pour d’autres espèces.

Les dinosaures et les ptérosaures terrestres ont disparu, tout comme de nombreux reptiles marins, les ammonites, les bélemnites et les rudistes dans les océans. Les ammonites et les bélemnites occupaient des positions élevées dans la chaîne alimentaire : elles souffrent donc non seulement du froid et de l’acidification des océans, mais aussi de l’effondrement de leurs ressources alimentaires, notamment des petits organismes marins dont elles dépendaient.

J+10 ans

La Terre reste prisonnière d’un hiver implacable. Même si la majeure partie du soufre est retombée de l’atmosphère sous forme de pluies acides, les poussières et les particules de suie persistent encore dans le ciel. La température moyenne à la surface du globe demeure environ 5 °C plus basse qu’avant l’impact.

Les grands océans ne sont pas gelés, mais les lacs et les rivières à l’intérieur des terres sont recouverts de glace partout dans le monde. Bien sûr, aucun être humain n’existait encore à cette époque — il n’y avait même pas de grands mammifères. Mais puisque seules les espèces capables de s’enfouir sous terre ou de vivre sous l’eau ont survécu, il est peu probable que vous auriez pu tenir jusque-là.

Les groupes de plantes et d’animaux ayant survécu — comme les tortues, les petits crocodiles, les lézards, les serpents, certains oiseaux vivant au sol et de petits mammifères — recommencent alors à coloniser la Terre. Mais ils restent confinés à quelques zones relativement préservées, très éloignées du site d’impact.

Dans ces régions, la lumière solaire redevient enfin suffisante pour permettre aux plantes et au phytoplancton de reprendre la photosynthèse. Comme les feuilles, graines et végétaux constituent la base des chaînes alimentaires terrestres et marines, la vie commence lentement à se reconstruire. Peu à peu, la vie réinvestit les paysages dévastés. Mais les écosystèmes ont profondément changé, et les dinosaures ont définitivement disparu.

J+66 millions d’années

Aujourd’hui, 66 millions d’années après l’impact, les cicatrices de la collision sont enfouies dans les couches géologiques — et les scientifiques commencent peu à peu à les déchiffrer. C’est en 1980 que des chercheurs ont ainsi, pour la première fois, mis au jour des preuves de cet impact. Dans leur article devenu classique, le physicien prix Nobel Luis Alvarez et ses coauteurs décrivent un enrichissement soudain en iridium dans une fine couche d’argile observée au Danemark et en Italie.

L’iridium est très rare dans les roches présentes à la surface de la Terre, car la majeure partie de cet élément a été piégée dans le noyau terrestre lors de la formation de la planète. En revanche, il est fréquent dans les météorites. Alvarez et ses collègues en ont conclu que la quantité d’iridium accumulée dans ces sédiments était si élevée qu’elle ne pouvait s’expliquer que par l’impact d’une météorite gigantesque.

Comme les scientifiques n’avaient observé ce pic d’iridium que dans deux sites, l’hypothèse de l’impact fut alors rejetée par de nombreux chercheurs. Mais au cours des années 1980, des pics d’iridium furent identifiés dans des couches d’argile sur un nombre croissant de sites — dans des sédiments déposés sur les continents, dans des lacs ou encore dans les océans.

L’hypothèse de l’impact gagna véritablement en crédibilité lorsqu’un cratère datant de la bonne période fut découvert en 1991. Ce cratère, enfoui sous des couches rocheuses plus récentes mais clairement visible grâce aux relevés géophysiques, se situe pour moitié sur la péninsule du Yucatán, au Mexique, et pour moitié sous la mer. Depuis les années 1990, les preuves de l’impact n’ont cessé de s’accumuler, notamment lorsque des chercheurs ont confirmé qu’un épisode brutal de refroidissement climatique s’était bien produit à la fin du Crétacé.

Au total, on estime qu’environ la moitié des espèces végétales et animales vivant à la fin du Crétacé ont disparu.

On a longtemps pensé que certains groupes survivants — comme de nombreuses plantes, insectes, mollusques, lézards, oiseaux ou mammifères — avaient traversé la catastrophe sans trop de dommages. Mais des études détaillées montrent que ce n’est pas le cas : tous ont été durement touchés.

Par hasard ou par chance, suffisamment d’individus et d’espèces ont néanmoins réussi à survivre au froid et à la disparition des ressources alimentaires, ou se trouvaient dans des régions du monde moins sévèrement affectées. Lorsque les conditions sont redevenues plus favorables, ces survivants ont pu recoloniser rapidement leurs anciens milieux, mais aussi occuper les espaces laissés vacants par les groupes disparus.

L’une des conséquences majeures de l’extinction des dinosaures – qui dominaient alors les écosystèmes en tant que superprédateurs – fut ainsi l’essor et la diversification des mammifères.

Lorsque Luis Alvarez et ses collègues ont décrit pour la première fois la chute des températures provoquée par l’impact, ils ont parlé d’un « hiver nucléaire », reflet du contexte politique du début des années 1980. Aujourd’hui, nous serions sans doute davantage enclins à décrire ces effets comme une forme de dérèglement climatique mondial — des phénomènes comparables étant actuellement provoqués par l’augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, avec son cortège d’inondations et de variations extrêmes des températures.

Il est frappant de penser que sans cette collision avec un astéroïde, les primates n’auraient peut-être jamais atteint le niveau d’évolution qui est le nôtre aujourd’hui. Mais il est tout aussi frappant de constater que les humains modernes provoquent désormais certaines des mêmes modifications atmosphériques que celles ayant conduit à la disparition de nos lointains ancêtres reptiles — et qui pourraient, un jour, entraîner notre propre perte.

Monica Grady a reçu des financements du Leverhulme Trust dans le cadre d’une Emeritus Fellowship ainsi que du STFC. Elle est affiliée à The Open University, à Liverpool Hope University et au Natural History Museum.

Michael J. Benton ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

– ref. À quoi a ressemblé la fin du monde provoquée par l’astéroïde qui a tué les dinosaures : le récit minute par minute – https://theconversation.com/a-quoi-a-ressemble-la-fin-du-monde-provoquee-par-lastero-de-qui-a-tue-les-dinosaures-le-recit-minute-par-minute-282791