Qu’est-ce qui a tué les dinosaures et les autres formes de vie sur Terre ? Méga-volcans et extinctions massives

Les résultats fournissent les preuves quantitatives les plus convaincantes à ce jour que le lien entre les éruptions volcaniques majeures et le chiffre d’affaires en gros des espèces n’est pas simplement une question de chance.

Selon les chercheurs, quatre des cinq extinctions massives sont contemporaines d’un type d’effusion volcanique appelé basalte d’inondation. Ces éruptions inondent de vastes zones – voire un continent entier – de lave en un clin d’œil géologique, à peine un million d’années. Ils laissent derrière eux des empreintes digitales géantes comme preuve – de vastes régions de roche ignée en forme d’escalier (solidifiée à partir de la lave en éruption) que les géologues appellent “grandes provinces ignées”.

Pour être considérée comme “grande”, une grande province ignée doit contenir au moins 100 000 kilomètres cubes de magma. Pour le contexte, l’éruption de 1980 du mont St. Helens a impliqué moins d’un kilomètre cube de magma. Les chercheurs disent que la plupart des volcans représentés dans l’étude ont éclaté de l’ordre d’un million de fois plus de lave que cela.

L’équipe s’est appuyée sur trois ensembles de données bien établis sur l’échelle de temps géologique, la paléobiologie et les grandes provinces ignées pour examiner le lien temporel entre l’extinction de masse et les grandes provinces ignées.

“Les vastes zones de roche ignée en forme de marches de ces grandes éruptions volcaniques semblent s’aligner dans le temps avec les extinctions massives et d’autres événements climatiques et environnementaux importants”, déclare l’auteur principal Theodore Green ’21, qui a mené cette recherche dans le cadre du Senior Programme de bourses à Dartmouth et est maintenant étudiant diplômé à Princeton.

En fait, une série d’éruptions dans la Sibérie actuelle a déclenché la plus destructrice des extinctions de masse il y a environ 252 millions d’années, libérant une gigantesque impulsion de dioxyde de carbone dans l’atmosphère et étouffant presque toute vie. En témoignent les pièges sibériens, une vaste région de roche volcanique à peu près de la taille de l’Australie.

Des éruptions volcaniques ont également secoué le sous-continent indien à l’époque de la grande mortalité massive des dinosaures, créant ce que l’on appelle aujourd’hui le plateau du Deccan. Ceci, tout comme la frappe d’astéroïdes, aurait eu des effets mondiaux de grande envergure, recouvrant l’atmosphère de poussière et de fumées toxiques, asphyxiant les dinosaures et d’autres formes de vie en plus de modifier le climat sur de longues périodes.

D’un autre côté, selon les chercheurs, les théories en faveur de l’annihilation par impact d’astéroïde reposent sur l’impacteur Chicxulub, une roche spatiale qui s’est écrasée dans la péninsule mexicaine du Yucatan à peu près au même moment où les dinosaures se sont éteints.

“Toutes les autres théories qui tentaient d’expliquer ce qui a tué les dinosaures, y compris le volcanisme, ont été écrasées lors de la découverte du cratère d’impact de Chicxulub”, explique le co-auteur Brenhin Keller, professeur adjoint de sciences de la terre à Dartmouth. Mais il y a très peu de preuves d’événements d’impact similaires qui coïncident avec les autres extinctions de masse malgré des décennies d’exploration, souligne-t-il.

À Dartmouth, Green a entrepris de trouver un moyen de quantifier le lien apparent entre les éruptions et les extinctions et de tester si la coïncidence était juste le hasard ou s’il y avait des preuves d’une relation causale entre les deux. En collaboration avec Keller et le co-auteur Paul Renne, professeur en résidence de sciences de la terre et des planètes à l’Université de Californie à Berkeley et directeur du Berkeley Geochronology Center, Green a recruté les superordinateurs du Dartmouth Discovery Cluster pour calculer les chiffres.

Les chercheurs ont comparé les meilleures estimations disponibles des éruptions de basalte d’inondation avec des périodes de destruction drastique des espèces à l’échelle des temps géologiques, y compris, mais sans s’y limiter, les cinq extinctions de masse. Pour prouver que le moment était plus qu’une chance aléatoire, ils ont examiné si les éruptions s’aligneraient aussi bien avec un modèle généré aléatoirement et ont répété l’exercice avec 100 millions de tels modèles. Ils ont constaté que l’accord avec les périodes d’extinction était bien supérieur au hasard.

“Bien qu’il soit difficile de déterminer si une explosion volcanique particulière a provoqué une extinction de masse particulière, nos résultats rendent difficile l’ignorance du rôle du volcanisme dans l’extinction”, explique Keller. Si un lien de causalité devait être trouvé entre les basaltes d’inondation volcanique et les extinctions massives, les scientifiques s’attendent à ce que des éruptions plus importantes entraînent des extinctions plus graves, mais une telle corrélation n’a pas été observée.

Plutôt que de considérer l’ampleur absolue des éruptions, l’équipe de recherche a classé les événements volcaniques en fonction de la vitesse à laquelle ils ont craché de la lave. Ils ont constaté que les événements volcaniques avec les taux éruptifs les plus élevés ont en effet causé le plus de destruction, produisant des extinctions plus graves jusqu’aux extinctions de masse.

“Nos résultats indiquent que, selon toute vraisemblance, il y aurait eu une extinction massive à la limite tertiaire du Crétacé d’une ampleur significative, qu’il y ait eu un impact ou non, ce qui peut être démontré plus quantitativement maintenant”, explique Renne. “Le fait qu’il y ait eu un impact a sans aucun doute aggravé les choses.”

Les chercheurs ont également calculé les chiffres des astéroïdes. La coïncidence des impacts avec les périodes de renouvellement des espèces était significativement plus faible et s’est considérablement aggravée lorsque l’impacteur Chicxulub n’a pas été pris en compte, ce qui suggère que d’autres impacteurs connus plus petits n’ont pas provoqué d’extinctions significatives.

Le taux d’éruption des pièges du Deccan en Inde suggère que le décor était planté pour une extinction généralisée même sans l’astéroïde, dit Green. L’impact a été le double coup dur qui a sonné le glas des dinosaures, ajoute-t-il.

Les éruptions de basalte d’inondation ne sont pas courantes dans les archives géologiques, dit Green. Le dernier d’une échelle comparable mais nettement plus petite s’est produit il y a environ 16 millions d’années dans le nord-ouest du Pacifique.

“Alors que la quantité totale de dioxyde de carbone libérée dans l’atmosphère dans le cadre du changement climatique moderne est encore bien inférieure à la quantité émise par une grande province ignée, heureusement”, déclare Keller, “nous l’émettons très rapidement, ce qui est la raison être concerné.” Green dit que les émissions de dioxyde de carbone sont inconfortablement similaires au taux des basaltes d’inondation ayant un impact sur l’environnement qu’ils ont étudiés. Cela place le changement climatique dans le cadre des périodes historiques de catastrophe environnementale, dit-il.