Extinction des dinosaures : volcan ou météorite ? Un ordinateur tranche

Lequel du volcan ou de la météorite est à l’origine de l’extinction des dinosaures, il y a 66 millions d’années ? Des chercheurs ont programmé un modèle informatique pour qu’il réponde à cette question et tranche sur ce débat de longue date. En deux jours, il a analysé plus de 300.000 scénarios en les comparant aux données d’archives fossiles et n’en a retenu qu’un seul.

Depuis la découverte, par Luis et Walter Alvarez, du cratère de Chicxulub au Mexique, causé par un astéroïde de plusieurs kilomètres de large, le débat fait rage entre les scientifiques : les dinosaures ont-ils finalement été tués par cet impact, ou plutôt par le déversement de gaz provenant de volcans dans la région de l'Inde actuelle ?

Des chercheurs du Dartmouth College (Etats-Unis) ont expérimenté une nouvelle approche, en retirant les scientifiques de la discussion. Ils ont conçu un programme informatique capable d’analyser des milliers d’archives fossiles. A partir des données géochimiques et organiques que ces fossiles contiennent, le réseau de processeurs a tranché : l’extinction du Crétacé-Paléogène (K-Pg) serait attribuée à de grands volcans, connus sous le nom de trapps du Deccan. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Science.

Analyser les fossiles… à l’envers

Pour analyser les conditions climatiques d’une période, les chercheurs disposent d’une source d’information précieuse : les fossiles, qui enregistrent et figent la température et la chimie des océans à un instant t. Dans la plupart des modèles informatiques, les scientifiques proposent un scénario et le programme compare le résultat à ces archives fossiles, c’est le sens "direct". "Leur portée est limitée car les scientifiques donnent des "causes" à un ordinateur, qui analyse les effets", explique Alexander Cox, premier auteur de l’étude pour Sciences et Avenir.

Au contraire, un modèle dit "inverse" utilise les "effets” comme données d'entrée et s'efforce de trouver leurs causes. Le programme qu’ont élaboré les chercheurs américains utilise donc les données géochimiques capturées dans les fossiles pour comprendre les changements environnementaux qui se sont opérés à l’époque de l’extinction des dinosaures. "Nous ne pouvons pas observer directement la quantité de gaz qui a été rejetée par les volcans du Deccan, par exemple, mais nous pouvons observer les changements chimiques qui se sont produits à cette époque, tels qu'ils sont enregistrés dans les fossiles", résume-t-il.

Les chercheurs ont une idée précise du climat qui devait régner alors. La composition de l’atmosphère la rendait instable. Chargée en soufre, elle empêchait le soleil d’atteindre le sol, et emmagasinait de la chaleur à cause des minéraux en suspension dans l’air et du dioxyde de carbone. Restait à identifier leur origine.

128 processeurs interconnectés

Pour cela, l’équipe d’Alexander Cox a établi un réseau de processeurs interconnectés : 128 exactement. Chacun est capable d’analyser des données géologiques et climatiques sans intervention humaine et de comparer ses résultats avec les autres processeurs dans le but d’affiner son hypothèse. "Nous proposons à un processeur une première estimation des émissions de dioxyde de carbone et de soufre, aux alentours de la limite d'extinction, ainsi que d'autres facteurs biologiques. Le modèle calcule ensuite les conditions et la température qui résulteraient de cette quantité de gaz", précise Alexandre Cox.

Un "score" est alors attribué au résultat, en fonction de la qualité du modèle. Le processeur modifie ensuite de manière aléatoire la quantité de dioxyde de carbone et de soufre, puis exécute à nouveau le modèle et lui attribue un nouveau score. Si le score est meilleur, il considère cette nouvelle solution comme la meilleure estimation actuelle. "Lorsque 128 processeurs travaillent en interconnexion, cela signifie qu'une fois que chaque processeur a terminé ses calculs, ils peuvent comparer les résultats entre eux et parvenir à une solution plus rapidement", indique le chercheur.

Les volcans en cause

Il aura fallu seulement 48 heures à ce programme pour quantifier les émissions de gaz nécessaires aux perturbations chimiques enregistrées dans les fossiles de cette période. "Celles-ci correspondent à nos estimations concernant les grands volcans du Deccan", affirme Alexander Cox. Les trapps du Deccan étaient en effet en éruption depuis 300.000 ans avant que l’astéroïde Chicxulub ne percute la Terre. Au cours de leurs éruptions, étalées sur un million d’années, ils auraient donc rejeté 10.400 milliards de tonnes de dioxyde de carbone et 9.300 milliards de tonnes de soufre.

Au moment de l’impact de l’astéroïde Chicxulub, le modèle relève toutefois que l’océan a stocké beaucoup moins de carbone organique. D’après les chercheurs, ce résultat pourrait être dû à la disparition de nombreuses espèces animales et végétales. Par ailleurs, si l’impact a probablement émis du dioxyde de carbone et du soufre, le programme informatique n’a pas identifié d’augmentation significative : l’astéroïde n’aurait donc pas contribué à l’extinction par le biais de ces gaz.

A titre de comparaison, la combustion de combustibles fossiles entre 2000 et 2023 a rejeté environ 16 milliards de tonnes de dioxyde de carbone dans l’atmosphère par an : "C’est 100 fois plus haut que le taux d’émission annuel le plus élevé prévu par les scientifiques pour les pièges du Deccan. Bien qu'alarmant en soi, il faudrait encore quelques milliers d'années pour que les émissions actuelles de dioxyde de carbone atteignent la quantité totale rejetée par les anciens volcans", déclare Alexander Cox.

D’une efficacité redoutable, le modèle établi par les chercheurs du Dartmouth College pourrait être utilisé pour "tout système terrestre dont nous connaissons l’effet mais pas la cause", d’après les scientifiques. Il pourrait s’agir d’autres extinctions massives, ou du Miocène par exemple, afin d’expliquer les températures très élevées que cette période a connu. Par ailleurs, les chercheurs souhaitent désormais travailler sur la preuve mathématique formelle de leur méthode et sur l’incidence du nombre de processeurs utilisés.

Source : Sciences et Avenir du 24/10/2023

Les dinosaures étaient déjà sur le déclin avant la chute de l'astéroïde

Si la crise biologique marquant la fin du Crétacé est souvent représentée comme un événement brutal, associé à la chute de l’astéroïde du Chicxulub, l’extinction des dinosaures ne serait en réalité que le résultat d’un long déclin, entamé plusieurs millions d’années auparavant.

Il y a environ 66 millions d'années, les dinosaures s'éteignaient, ne laissant derrière eux qu'une maigre descendance. Seuls les oiseaux sont en effet aujourd'hui les héritiers de ces géants qui ont régné sur les continents et océans du globe durant plus de 180 millions d'années.

Cette extinction de masse est connue comme la crise biologique de la fin du Crétacé, ou crise Crétacé-Tertiaire. Ses causes exactes sont encore mal contraintes, même si on la présente généralement comme le résultat de la chute d'un important astéroïde, ou d’éruptions volcaniques massives au niveau de ce que l'on nomme aujourd'hui les Trapps du Deccan.

Deux catastrophes naturelles qui se seraient donc combinées pour mettre à bas l'ensemble des espèces de dinosaures. Mais cette extinction s'est-elle produite brutalement, comme le laissent souvent penser les images de dévastation de l’astéroïde, ou s'est-elle étagée bien plus longuement dans le temps ?

Des dinosaures déjà mal en point bien avant la chute de l’astéroïde

Pour les chercheurs de l'Académie chinoise des Sciences, cela ne fait désormais plus de doute. C'est bien la deuxième option qui serait la plus réaliste. Les dinosaures auraient en effet subi un long déclin avant de s'éteindre définitivement.

Si les données paléontologiques montrent que, sur les derniers millions d'années marquant la fin du Crétacé, les dinosaures étaient encore bien présents sur l'ensemble du globe, on ne peut cependant pas dire qu'ils étaient en très bonne forme ! Il semblerait en effet que leur population n'était déjà plus très diversifiée, et cela bien avant la chute de l'astéroïde du Chicxulub.

C'est ce que rapportent les chercheurs chinois dans un article publié dans la revue PNAS. Pour arriver à cette conclusion, ils ont étudié dans le détail plus de 1.000 fossiles d'œufs de dinosaures retrouvés dans le centre de la Chine, et datant des deux derniers millions d'années avant l'extinction totale des dinosaures. Alors que la région est bien connue pour son abondance en fossiles et le grand nombre d'espèces représentées, les chercheurs montrent que cette période (-68,2 à -66,4 millions d'années) a été marquée par un net déclin de la diversité des populations de dinosaures.

Pauvreté anormale des espèces bien avant l’extinction

Les œufs retrouvés ne sont en effet issus que de trois espèces différentes : Macroolithus yaotunensis, Elongatoolithus elongatus, et Stromatoolithus pinglingensis. Deux de ces espèces sont des oviraptors, des petits dinosaures sans dents et munis d'un bec servant certainement à casser des coquilles d'œufs pour les manger. La troisième espèce est un herbivore de la famille des Hadrosaures, affublé d'un bec de canard. À côté de ça, quelques rares ossements de tyrannosaures et de sauropodes ont été retrouvés dans la région. Cette pauvreté anormale de la biodiversité des dinosaures durant les derniers millions d'années avant l'extinction totale a également été observée en Amérique du Nord et suggère que les dinosaures étaient déjà en voie d'extinction de manière globale durant la fin du Crétacé supérieur.

Les causes de ce long déclin sont encore mal connues. Parmi elles, une modification du climat, peut-être en lien avec l'intense fragmentation continentale qui se joue à cette époque, une modification de la chaîne alimentaire avec le début de la domination des plantes à fleurs sur les conifères, ou simplement les conséquences d'une trop forte diversification des espèces. Il ne faut pas oublier le rôle certainement majeur des éruptions volcaniques des Trapps du Deccan durant cette période. Cet épisode volcanique d'ampleur phénoménale, actif dès -68 millions d'années, aurait entraîné des changements climatiques et environnementaux importants, déstabilisant les populations de dinosaures les plus adaptées à leur environnement et les plus sensibles aux modifications des écosystèmes.

L'astéroïde du Chicxulub, dont la chute est datée à 66 millions d'années, n'aurait été que la cerise sur le gâteau, finissant de ravager une population déjà à l'agonie depuis plusieurs millions d'années.

Source : Futura-Sciences du 25/09/2022