Comment les Dinosaures se Sont-ils Éteints ?

Il y a soixante-six millions d’années, un astéroïde d’environ 10 à 15 kilomètres de diamètre a percuté la péninsule du Yucatán à environ 20 kilomètres par seconde. L’impact a libéré une énergie équivalant peut-être à 100 millions de mégatonnes de TNT — plusieurs milliards de fois la puissance cumulée de toutes les armes nucléaires jamais construites. Le cratère qu’il a laissé, le cratère de Chicxulub, est enfoui sous le golfe du Mexique et mesure environ 180 kilomètres de large.

Ce n’est pas une théorie. C’est aussi solidement établi que n’importe quel fait en géologie.

Ce qui s’ensuivit fut l’une des pires extinctions de masse de l’histoire de la vie animale complexe. Environ 75 % de toutes les espèces sur Terre disparurent. Les dinosaures non aviens — chaque lignée qui n’avait pas évolué pour donner des oiseaux — furent effacés. Tout comme les ptérosaures, les mosasaures, les plésiosaures, les ammonites et la plupart des grands reptiles marins. Il fallut des dizaines de millions d’années pour que la biodiversité mondiale se reconstitue.

Les Preuves

La thèse d’un impact d’astéroïde fut avancée en 1980 par le physicien Luis Alvarez et son fils géologue Walter Alvarez. Ils avaient remarqué une anomalie dans le registre géologique : à la limite entre les sédiments du Crétacé et du Paléogène — appelée aujourd’hui limite K-Pg, datée à exactement 66 millions d’années — il existait une fine couche d’argile dont les concentrations en iridium étaient environ 30 fois supérieures aux niveaux de fond habituels. L’iridium est rare dans la croûte terrestre mais relativement commun dans les astéroïdes.

La couche d’iridium existe à l’échelle mondiale. Elle a été trouvée en Europe, en Amérique du Nord, en Nouvelle-Zélande, sur le fond océanique et en Antarctique. C’est l’une des découvertes les plus systématiquement reproduites en géologie. Les Alvarez ont proposé un grand impact d’astéroïde comme seul mécanisme capable de distribuer de l’iridium globalement en une couche fine déposée simultanément partout.

Le cratère fut découvert une décennie plus tard. Des forages dans le sous-sol de la péninsule du Yucatán au début des années 1990 confirmèrent l’existence d’une massive structure d’impact — le cratère de Chicxulub — dont l’âge correspond précisément à la limite K-Pg. Du quartz choqué (des cristaux de quartz déformés par une pression extrême, signature des impacts à vitesse hypersonique), des sphérules de verre appelées tectites (formées à partir de roche fondue par l’impact et éjectée dans l’atmosphère) et une couche mondiale de suie compatible avec des incendies à l’échelle continentale furent tous trouvés au même horizon.

Le registre fossile est tout aussi éloquent. En dessous de la limite K-Pg, les fossiles de dinosaures non aviens abondent. Au-dessus, ils sont absents. Cette signature stratigraphique est nette — non pas un amenuisement progressif sur des millions d’années, mais une frontière franche.

Ce que l’Impact a Réellement Provoqué

Les conséquences immédiates de l’impact furent sévères pour les organismes situés dans et autour de l’Amérique du Nord. Le site de Chicxulub était une mer peu profonde recouvrant des roches riches en soufre. L’impact vaporisa à la fois l’astéroïde et un important volume de ces roches, injectant dans la stratosphère d’énormes quantités de composés soufrés, de vapeur d’eau et de débris particulaires.

L’impulsion thermique due aux éjectas rentrant dans l’atmosphère aurait été assez intense pour déclencher des incendies de forêt sur de vastes surfaces. La couche de suie dans le registre géologique est cohérente avec des incendies qui ont brûlé à l’échelle continentale. Pour les animaux sans abri, les premières heures et les premiers jours furent catastrophiques.

L’effet à plus long terme fut « l’hiver d’impact ». De fines particules et des aérosols de sulfate dans la stratosphère réfléchirent le rayonnement solaire entrant, provoquant une chute précipitée des températures de surface et, surtout, l’arrêt de la photosynthèse. Les modèles suggèrent que la photosynthèse fut gravement perturbée pendant des mois, voire des années. Les plantes moururent. Les herbivores qui en dépendaient mourèrent de faim. Les carnivores qui dépendaient des herbivores suivirent.

Les océans s’acidifièrent sous l’effet des composés soufrés dissous, effondrant les réseaux trophiques marins qui dépendaient des organismes calcifiants — ceux qui construisent des coquilles en carbonate de calcium. La disparition du phytoplancton coupa la base des chaînes alimentaires marines en même temps que l’effondrement terrestre.

Pourquoi les Dinosaures en Particulier ?

L’extinction fut brutalement sélective selon la taille sur terre. Les animaux dépassant environ 25 kilogrammes eurent des taux de survie très faibles. Ce n’est pas un hasard. Les grands animaux ont besoin de davantage de nourriture, ont des temps de génération plus longs (ce qui signifie qu’ils ne peuvent pas s’adapter aussi rapidement par la reproduction) et ont des populations plus réduites. Lorsque l’approvisionnement alimentaire s’effondre brusquement, les animaux à fortes exigences caloriques n’ont aucun tampon.

Les dinosaures non aviens étaient aussi presque entièrement de grande taille. À la fin du Crétacé, les plus petits dinosaures non aviens avaient encore au minimum la taille d’un oiseau. Il n’existait aucune lignée de dinosaures non aviens véritablement petits, vivant au sol et se nourrissant d’insectes, qui aurait pu se glisser à travers le goulot d’étranglement.

Les oiseaux — qui sont des dinosaures aviens — survécurent. Les lignées aviaires qui passèrent le cap semblent avoir été petites, pouvaient vraisemblablement se nourrir de graines (qui restent viables dans le sol longtemps après la mort des plantes) et pouvaient voler pour localiser des sources de nourriture rares. Bon nombre des lignées d’oiseaux vivant aujourd’hui, notamment les limicoles et certains ancêtres précoces des passereaux modernes, remontent à des groupes ayant traversé la limite K-Pg.

Les petits mammifères survécurent également, pour des raisons similaires : petite taille corporelle, régimes omnivores, capacité à fouir et à trouver un abri, temps de génération courts permettant une récupération rapide des populations. Les crocodiliens survécurent, probablement parce que leur métabolisme lent leur permettait de se passer de nourriture pendant de longues périodes, et les environnements aquatiques offraient un certain amortissement contre la catastrophe de surface. Les tortues survécurent pour des raisons analogues.

Le tableau prend sens si l’on comprend que ce n’était pas un événement qui tuait tout — c’était un événement qui faisait dépendre la survie d’attributs spécifiques que les grands dinosaures n’avaient précisément pas.

La Question des Trapps du Deccan

C’est là que la science devient plus disputée. À peu près au même moment que l’impact de Chicxulub, de vastes éruptions volcaniques se produisaient dans ce qui est aujourd’hui l’ouest de l’Inde — les Trapps du Deccan, l’une des plus grandes provinces ignées de la Terre. Ces éruptions libérèrent des quantités significatives de gaz à effet de serre et de composés soufrés sur des centaines de milliers d’années, et il existe un vrai débat pour savoir si elles causaient un stress écologique au Crétacé tardif susceptible d’avoir affaibli les populations de dinosaures avant l’impact.

Certains chercheurs ont soutenu que l’impact lui-même aurait pu intensifier le volcanisme du Deccan par transfert d’énergie sismique. C’est controversé.

Le consensus actuel est que l’impact de Chicxulub fut le moteur principal de l’extinction K-Pg — le moment, la rapidité et la portée mondiale de l’extinction désignent tous un seul déclencheur soudain plutôt qu’un déclin progressif. Mais la question de savoir si le volcanisme du Deccan fut un facteur contributif reste un sujet de recherche actif. Les données de certains sites fossilifères suggèrent que la diversité des dinosaures était déjà en déclin dans le dernier million d’années avant l’impact ; d’autres sites suggèrent des populations en bonne santé jusqu’à la limite même. Le désaccord est en partie une question de localisation des observations et d’interprétation de registres fossiles incomplets.

Les Suites

Le monde qui émergea après l’extinction K-Pg était fondamentalement différent de celui d’avant. Durant les 160 millions d’années précédentes, les grands écosystèmes terrestres avaient été dominés par les dinosaures. En l’espace d’une dizaine de millions d’années après l’extinction, les mammifères s’étaient diversifiés de manière explosive dans les niches écologiques laissées vacantes par les dinosaures : grands herbivores, prédateurs, fouisseurs, planeurs, et finalement tout ce qui se situe entre.

Le succès des mammifères après l’extinction n’avait rien d’inévitable. Les mammifères avaient été de petits animaux, pour la plupart nocturnes, pendant la plus grande partie du Mésozoïque — non pas en raison d’une quelconque limite inhérente à la biologie des mammifères, mais parce que les dinosaures occupaient toutes les niches à grand gabarit et les y maintenaient par exclusion compétitive. Lorsque les dinosaures disparurent, cette contrainte fut levée, et les mammifères rayonnèrent vers des tailles corporelles et des rôles écologiques qui ne leur avaient pas été accessibles depuis plus de 150 millions d’années.

Cette radiation produisit finalement des primates, puis nous. L’extinction K-Pg est, en ce sens, l’un des événements individuels les plus lourds de conséquences dans l’histoire de la vie sur Terre — non pas à cause de ce qu’elle a mis fin, mais à cause de ce qu’elle a rendu possible.