Les dinosaures sont-ils morts d'un coup de chaleur?

Un squelette d'Acrocanthosaurus, au North Carolina Museum of Natural Sciences (États-Unis) ©bazusa

Il y a 65 millions d'années s'est produite la dernière grande extinction en masse des espèces vivantes. Par quels mécanismes précisément? Une étude menée en Tunisie indique que les océans se sont réchauffés de plusieurs degrés pendant 100 000 ans.

L'impact d’un très gros astéroïde il y a 65 millions d’années, sur une zone située aujourd'hui au Mexique, est reconnu comme le facteur déclenchant de l'extinction en masse au cours de laquelle ont notamment disparu les grands dinosaures. Mais que s'est-il passé après l'impact pour aboutir à un tel résultat? Une étude menée récemment sur des fossiles retrouvés en Tunisie, indique que, au cours des 100 000 ans qui ont suivi, la mer se serait réchauffée.

À Le Kef, à l’ouest de la Tunisie, on trouve des empilements stratigraphiques qui ont « la particularité de très bien préserver un enregistrement complet de toute l’histoire sédimentaire de la période, y compris celle au moment de l’impact », explique Mohammed Hédi Negra, de l’université de Tunis El Manar. En particulier, les couches rocheuses contiennent de nombreux fossiles de poissons, grâce auxquels on peut estimer la température de l’eau dans laquelle ils ont vécu.

Un thermomètre naturel

Ces fossiles « fonctionnent comme un thermomètre », explique Mohammed Hédi Negra. Plus précisément, ce sont les isotopes de l’oxygène O16 et O18 contenus dans les dents des poissons depuis cette période qui portent des informations de température.

Les isotopes sont des atomes qui ont le même nombre d’électrons et de protons, 16 en l'occurrence pour l'oxygène, mais des nombres de neutrons différents. Ils ont les mêmes propriétés chimiques, mais des masses légèrement différentes.

L’isotope O16 de l'oxygène est de loin le plus abondant : près de 99,8% de l'oxygène que l'on trouve sur Terre. L'isotope 18 est beaucoup plus rare : environ 0,2% de l'oxygène total.

Les abondances dans l'eau de ces deux isotopes varient avec la température : plus il fait froid, plus il y a d'oxygène 18. Les molécules d'eau qui en contiennent s'évaporent en effet légèrement moins bien que celles qui contiennent de l'oxygène 16.

Des fossiles sur trois mètres de haut

Cette différence dans l'eau se répercute dans les tissus vivants et, partant, dans les fossiles. En particulier, on peut la mesurer dans les dents des poissons composées en majorité de phosphate. Ce minéral est très peu modifié lors des processus d’enfouissement et de fossilisation.

Il « suffit » alors de peser les molécules de phosphate des fossiles grâce à un appareil nommé spectromètre de masse. La mesure des abondances relatives des deux isotopes dans les fossiles indique la température moyenne à laquelle les poissons ont vécu.

Mohamed Hédi Negra, avec une équipe dirigée par Kenneth Grant Macleod, de l’université du Missouri, aux États-Unis, a étudié des fossiles de poissons répartis sur trois mètres de hauteur de la coupe du Kef, ce qui représente 100 000 ans juste après l'impact de l'astéroïde. C’est ainsi qu’ils ont déterminé l’augmentation rapide de la température des eaux.

Astéroïde ou volcan ?

Est-ce que cela suffit pour clore les débats sur les conséquences de l’impact il y a 65 millions d’années? Mohamed Hédi Negra et ses collègues restent prudents.

Ainsi, une gigantesque éruption volcanique qui a, à la même époque, formé les coulées de lave de plusieurs centaines de mètres d'épaisseur que l'on observe aujourd'hui dans le Deccan, en Inde, pourrait, elle aussi, être responsable d’un réchauffement des eaux selon d’autres études. « Nous n’avons jamais calculé qu'une activité sismique soit suffisante pour produire un réchauffement aussi important que celui que nous observons », affirme toutefois le géochimiste tunisien.

Reste aussi à démontrer que le réchauffement des eaux n’a pas été limité à l’Afrique du nord, zone très proche de l’impact à l’époque (la dérive des continent ayant depuis fait son œuvre). Des études devront être pour cela menées dans d’autres régions du monde dans les prochaines années.

Anthony Audureau

K. MacLeod et al.Science, 327, 1214, 2018

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