Il y a 66 millions d’années, un astéroïde ou une comète s’est écrasé sur la Terre, libérant une énergie équivalente à plusieurs milliards de fois la bombe d’Hiroshima et creusant un cratère de 180 kilomètres de diamètre. Il porte le nom d’un village du Yucatan au Mexique. La crise de la fin du Crétacé, qui a entraîné la fin des dinosaures terrestres, lui est généralement attribuée. La découverte d’un cimetière d’animaux, en Amérique du Nord, à 3 000 kilomètres de là, est une grande première. Elle nous est racontée par l’Université de Californie.

Le début de la fin a commencé par de violentes secousses qui ont soulevé des vagues géantes dans les eaux d’une mer intérieure du Dakota du Nord.

Puis de minuscules perles de verre ont commencé à tomber du ciel comme de la grenaille. La pluie de verre était si forte qu’elle a peut-être incendié une grande partie de la végétation terrestre. Dans l’eau, les poissons se débattaient pour respirer car les perles obstruaient leurs branchies.

La mer soulevée s’est transformée en un mur d’eau de 10 mètres de haut lorsqu’elle est arrivée à l’embouchure d’une rivière, jetant des centaines, voire des milliers de poissons d’eau douce – esturgeons et polyodons (ou poissons-spatules) – sur un banc de sable et inversant temporairement le flux de la rivière. Échoués lors du reflux des eaux, les poissons ont reçu une pluie de perles de verre atteignant 5 millimètres de diamètre, certaines s’enfonçant à plusieurs centimètre de profondeur dans la boue. Le torrent de roches, comme du sable fin, et de petites perles de verre, a continué à tomber pendant encore 10 à 20 minutes avant qu’une deuxième grande vague inonde le rivage et recouvre les poissons de gravier, de sable et de sédiments fins, les isolant du monde pendant 66 millions d’années.

Fossiles de poissons empilés les uns sur les autres, ce qui suggère qu’ils se sont échoués sur un banc de sable après le reflux de la vague.

Ce cimetière fossilisé unique – poissons empilés les uns sur les autres et mêlés à des troncs d’arbres brûlés, des branches de conifères, des mammifères morts, des os de mosasaures, des insectes, la carcasse partielle d’un Triceratops, des micro-organismes marins appelés dinoflagellés et des céphalopodes marins ressemblant à des escargots appelés ammonites – a été exhumé par le paléontologue Robert DePalma au cours des six dernières années dans la formation Hell Creek, non loin de Bowman, dans le Dakota du Nord. Les éléments de preuve confirment les soupçons qui ont assailli DePalma lors de sa première campagne de fouilles durant l’été 2013 – qu’il s’agirait d’un champ de la mort constitué peu de temps après la collision de l’astéroïde qui a finalement conduit à l’extinction de tous les dinosaures terrestres. L’impact de la fin du Crétacé, ladite frontière K-T, a exterminé 75 % de la vie sur Terre.

« C’est le premier assemblage de grands organismes massivement morts que l’on ait trouvé associé à la limite K-T », a déclaré DePalma, conservateur en paléontologie au musée d’histoire naturelle de Palm Beach en Floride et doctorant à l’Université du Kansas. « Dans aucune autre coupe de la frontière K-T sur Terre, vous ne trouverez rassemblés un aussi grand nombre d’espèces représentant différents âges d’organismes et différentes étapes de la vie, qui sont tous morts au même moment, le même jour. »

Dans un article qui paraîtra la semaine prochaine dans le journal Proceedings of the National Academy of Sciences, lui et ses collègues américains et européens, dont deux géologues de l’Université de Californie à Berkeley décrivent le site, surnommé Tanis, et les éléments de preuve qui le lient à l’astéroïde ou la comète ayant chuté au large de la péninsule du Yucatan au Mexique il y a 66 millions d’années. Cet impact a créé un énorme cratère, appelé Chicxulub, sur le plancher de l’océan et a envoyé de la roche vaporisée et des kilomètres cubes de poussière d’astéroïdes dans l’atmosphère. Le nuage a finalement enveloppé la Terre, préparant ainsi la dernière extinction de masse de la Terre.

« C’est comme un musée de la fin du Crétacé dans une couche d’un mètre et demi d’épaisseur », a déclaré Mark Richards, professeur émérite de sciences de la Terre et des planètes de l’UC à Berkeley, désormais doyen et professeur de sciences de la Terre et de l’espace à l’Université de Washington.

Mark Richards et Walter Alvarez, professeur à la Graduate School de Berkeley, qui a émis il y a 40 ans l’hypothèse selon laquelle un impact de comète ou d’astéroïde était à l’origine de l’extinction de masse, ont été invités par DePalma et le scientifique néerlandais Jan Smit à ausculter la pluie de perles de verre et la vague qui ont enterré et préservé les poissons. Les perles, appelées tectites, se sont formées dans l’atmosphère à partir de roches fondues par l’impact.

Tsunami contre seiche

Richards et Alvarez ont trouvé que les poissons n’auraient pas pu s’échouer puis être enterrés par un vrai tsunami, une vague unique qui aurait atteint ce bras, jusque-là inconnu, de la Voie maritime intérieure de l’Ouest (une mer ayant recouvert une partie de l’Amérique du Nord à la fin du Crétacé), encore moins de 10 à 12 heures après l’impact, à 3 000 kilomètres de distance, si cela ne s’est pas passé avant. Selon leur raisonnement, les tectites auraient plu dans les 45 minutes à une heure après l’impact, incapables de créer des trous de boue si les fonds marins n’avaient pas déjà été exposés.

Au lieu de cela, d’après eux, les ondes sismiques sont probablement arrivées dans les 10 minutes qui ont suivi l’impact. Celui-ci a provoqué un tremblement de terre de magnitude 10 ou 11, créant une seiche dans la mer intérieure : une onde stationnaire semblable à des clapotements dans une baignoire lors d’un séisme. Bien que les grands séismes créent souvent des seiches dans des plans d’eau fermés, ils sont rarement remarqués, a déclaré Richards. Le séisme de 2011 de Tohoku au Japon, d’une magnitude de 9.0, a créé des seiches d’une hauteur de deux mètres de haut trente minutes plus tard dans un fjord norvégien situé à 8 000 kilomètres.


« Les ondes sismiques ont commencé à apparaître dans les neuf à dix minutes qui ont suivi l’impact. Elles ont donc pu faire onduler l’eau avant que toutes les sphérules (petites sphères) ne tombent du ciel », a déclaré Richards. « Ces chutes de sphérules cratérisaient la surface en creusant des entonnoirs – vous pouvez voir les couches déformées dans ce qui était autrefois de la boue molle – puis des gravats ont recouvert les sphérules. Personne n’avait encore vu ces entonnoirs. »

Les tectites auraient chuté selon une une trajectoire balistique depuis l’espace, atteignant des vitesses finales comprises entre 160 et 320 km/h, selon Alvarez, qui a estimé leur temps de voyage il y a plusieurs décennies.

« Vous pouvez vous imaginer frappé par ces sphérules de verre. Ils auraient pu vous tuer », a déclaré Richards. Beaucoup pensent que la pluie de débris était si intense que son énergie a déclenché des incendies de forêt sur tout le continent américain, voire dans le monde entier.

« Les tsunamis de l’impact du Chicxulub sont certes bien documentés, mais personne ne savait jusqu’où cela pourrait aller dans une mer intérieure », a déclaré DePalma. « Lorsque Mark est arrivé, il a fait une observation remarquable – à savoir que les ondes sismiques en provenance du site de l’impact seraient arrivées à peu près au même moment que les éjectas passés par l’atmosphère. C’est notre grande découverte. »

Au moins deux énormes seiches ont inondé la terre, à peut-être une vingtaine de minutes d’intervalle, laissant 1,8 mètre de dépôts sédimentaires sur les fossiles. Cette couche est recouverte d’une couche d’argile riche en iridium, un métal rare sur Terre mais commun dans les astéroïdes et les comètes. Cette dernière est connue sous le nom de limite K-T ou K-Pg, marquant la fin du Crétacé et le début de la période tertiaire, ou Paléogène.

Iridium

En 1979, Walter Alvarez et son père, le prix Nobel Luis Alvarez de l’Université de Californie à Berkeley, ont été les premiers à reconnaître l’importance de l’iridium présent dans les couches de roches âgées de 66 millions d’années dans le monde. Ils ont proposé qu’un impact de comète ou d’astéroïde soit responsable à la fois de l’iridium de la limite K-T et de l’extinction de masse.

L’impact aurait fait fondre le substrat rocheux sous le plancher océanique et pulvérisé l’astéroïde, envoyant de la poussière et des roches fondues dans la stratosphère, où les vents les auraient transportées autour de la planète. Elles auraient bloqué les rayons du Soleil pendant des mois, voire des années. Les débris auraient plu du ciel : non seulement des tectites, mais aussi des débris de roche de la croûte continentale dont du quartz choqué, à la structure cristalline déformée par l’impact.

La poussière riche en iridium du météore pulvérisé aurait été la dernière à tomber de l’atmosphère après l’impact, recouvrant ainsi le Crétacé.

« Lorsque nous avons proposé l’hypothèse de l’impact pour expliquer la grande extinction, elle reposait simplement sur la recherche d’une concentration anormale d’iridium, l’empreinte digitale d’un astéroïde ou d’une comète », a déclaré Alvarez. « Depuis, les preuves se sont progressivement accumulées. Mais je ne me suis jamais dit que nous allions trouver un lit de mort comme celui-ci. »

L’hypothèse du météore a été confirmée de manière décisive par la découverte d’un cratère d’impact enfoui, Chicxulub, dans les Caraïbes et au large de la côte du Yucatan au Mexique, qui date exactement de l’âge de l’extinction. Des quartz choqués et des sphérules de verre ont également été trouvés dans des couches de la limite K-Pg tout autour du monde. À Tanis, des débris produits par l’impact ont été pour la première fois découverts avec des animaux tués immédiatement après cet évènement.

« Et maintenant, nous avons ce site magnifique et complètement inattendu que Robert DePalma est en train de fouiller dans le Dakota du Nord, qui est si riche en informations détaillées sur ce qui s’est passé à la suite de l’impact », a déclaré Alvarez. « Pour moi, c’est très excitant et gratifiant ! »

Tectites

Jan Smit, professeur retraité de sédimentologie de la Vrije Universiteit à Amsterdam aux Pays-Bas, considéré comme l’expert mondial des tectites crées par l’impact, s’est joint à DePalma pour analyser et dater celles du site de Tanis. Beaucoup ont été trouvées dans un état presque parfait, inclus dans de l’ambre de pin flexible, qui était alors devenue de la poix.

« Je suis allé sur le site en 2015 et, sous mes yeux, il (DePalma) a découvert un tronc d’arbre calciné d’environ quatre mètres de long, recouvert d’ambre qui faisait office d’aérogel et capturait les tectites en train de tomber », a déclaré Smit. « C’était une découverte majeure, car la résine, l’ambre, recouvrait complètement les tectites, et ce sont les plus inaltérés que j’ai vues jusqu’à présent, pas un pourcent d’altération. Nous les avons datées, et il s’est avéré qu’elles remontaient exactement à la limite K-T. »

Les tectites dans les branchies des poissons sont également une première.

« Les polyodons nagent dans l’eau la bouche grande ouverte et attrapent de minuscules particules, des particules de nourriture, dans leurs branchiospines, puis ils les avalent, comme un requin-baleine ou une baleine à fanons », a déclaré Smit. « Ils ont également attrapé des tectites. C’est en soi un fait étonnant. Cela signifie que les premières victimes directes de l’impact sont ces accumulations de poissons »

Smit a également noté que le corps enterré d’un Triceratops et d’un hadrosaure à bec de canard prouvait sans l’ombre d’un doute que les dinosaures étaient encore en vie au moment de l’impact.

« Nous avons un nombre incroyable de découvertes qui se révéleront encore plus intéressantes à l’avenir », a déclaré Smit. « Nous avons des dépôts fantastiques qui doivent être étudiés sous différents angles. Et je pense que nous pouvons analyser en détail la séquence des éjectas provenant de l’impact de Chicxulub, ce que nous n’aurions jamais pu faire avec tous les autres dépôts du Golfe du Mexique. »

« Jusqu’à présent, nous avons passé 40 ans avant que quelque chose de similaire ne soit révélé, qui pourrait bien être unique », a déclaré Smit. « Alors, nous devons être très prudents avec ce site, comment nous le fouillons et en tirons des enseignements. C’est un beau cadeau à la fin de ma carrière. Walter le voit de la même manière. »

Traduction d’un article de l’Université de Californie à Berkeley.

Illustrations de Robert DePalma

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-03/uoc–6md032919.php

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Robert A DePalma et al., A seismically induced onshore surge deposit at the KPg boundary, North Dakota, Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America, April 1, 2019.

https://www.pnas.org/content/early/2019/03/27/1817407116