Ce fut le dernier mois d’avril des dinosaures
Il y a 66 millions d’années, un estuaire situé dans ce qui est aujourd’hui l’État américain du Dakota du Nord a été secoué par un violent tremblement de terre, si fort qu’il a fait déferler des murs d’eau de plusieurs mètres de haut vers l’amont et l’aval, soulevant des masses de sédiments. Simultanément, des sphérules de verre de la taille d’une bille (4 à 5 millimètres) sont tombées du ciel. En quelques minutes, un nombre incalculable de poissons ont été enterrés vivants.
Image d’entête : reconstitution artistique de la vague déferlant dans la rivière Tanis, entraînant les poissons et tout ce qui se trouve sur son passage (dinosaures, arbres) tandis que les sphérules d’impact tombent du ciel. (Illustration de Joshua Knüppe, d’après des recherches et une commande de Melanie During)
Pour les poissons, ce fut une tragédie. Mais pour les paléontologues, c’est une mine d’or, car le tremblement de terre et la pluie de verre ont été provoqués par un astéroïde situé à 3 500 kilomètres de là, dans ce qui est aujourd’hui la péninsule du Yucatan au Mexique : l’astéroïde qui a tué les dinosaures.
Et parce que les poissons du Dakota du Nord sont tous morts dans les minutes qui ont suivi la frappe, les scientifiques ont fait une étonnante découverte : l’astéroïde a frappé au printemps de l’hémisphère nord.
La découverte a commencé en 2017, lorsqu’une jeune paléontologue des vertébrés nommée Melanie During, aujourd’hui à l’Université d’Uppsala, en Suède, a eu la chance de se rendre sur le site.
Elle a été stupéfaite de trouver les poissons fossilisés couchés en couches, une couche pointant vers l’aval alors qu’ils luttaient contre une vague remontant le fleuve, et la suivante pointant vers l’amont alors qu’ils luttaient contre une vague revenant. Certains avaient même été projetés si violemment que leurs corps étaient enroulés autour de branches d’arbres.
During a déterré six poissons fossiles et les a ramenés en Europe pour les examiner. Une chose fut évidente dès le départ : les sphérules ont obstrué les branchies des poissons, mais n’ont pas été ingérées dans leur système digestif.
Fossile de poisson-spatule trouvé dans le gisement de Tanis dans le Dakota du Nord (États-Unis). (Melanie During)
Selon During, cela signifie que les poissons sont morts avant d’avoir eu le temps d’avaler accidentellement des sphérules, c’est-à-dire qu’ils sont morts très rapidement après le début des pluies mortelles. Comme cela se serait produit dans les 15 à 30 minutes suivant l’impact (à peu près le même temps qu’il aurait fallu à l’onde de choc du tremblement de terre pour parcourir 3 500 km depuis le Mexique), l’heure de leur mort est très proche de l’impact. « Il faut que ce soit dans l’heure », pour During.
En outre, il est très clair que c’est l’impact qui a tué les dinosaures qui a provoqué la catastrophe : une couche enrichie en iridium, connue pour être l’une des signatures de cet événement, a été déposée juste au-dessus du dépôt.
Selon le collègue de During, Jeroen van der Lubbe, paléontologue à l’université libre d’Amsterdam, aux Pays-Bas :
Nous sommes donc très sûrs de la contrainte temporelle de ce dépôt.
Certains de ces éléments étaient déjà connus. Mais dans une étude publiée cette semaine (lien plus bas), l’équipe de During est allée plus loin en examinant les os des nageoires de ces poissons, à la recherche de cycles de croissance similaires aux anneaux de croissance des arbres (cernes).
Les poissons, qui s’apparentaient aux poissons-spatule et aux esturgeons modernes, sont connus pour avoir une croissance des os selon des cycles annuels : lentement en hiver et plus rapidement en été.
L’un des moyens de détecter ces cycles consiste à prélever de minuscules tranches de la matière osseuse conservée et à examiner le rapport entre les isotopes de carbone et d’oxygène dans ses minéraux, qui varient également en fonction de la disponibilité de la principale source de nourriture du poisson, le plancton. Selon Van der Lubbe, ces rapports montrent que le plancton n’était pas encore disponible au moment de la mort du poisson, c’est-à-dire au printemps et non en plein été.
Mais il est également possible d’examiner les os cellule par cellule en utilisant le rayonnement à haute énergie d’un accélérateur de particules pour réaliser une sorte de microscopie en 3D. Non pas que les cellules soient encore là, explique Dennis Voeten, le paléontologue spécialiste des vertébrés à Uppsala qui a dirigé ces travaux, « mais nous pouvons voir les trous dans lesquels se trouvaient autrefois les cellules osseuses ». De grandes cellules signifient une croissance rapide (comme en été), de petites cellules une croissance lente (comme en hiver).
Comme les poissons recueillis par During étaient âgés d’environ 7 ans, l’équipe a pu retracer 7 ans de cycles annuels, et elle a découvert que les poissons étaient morts juste au moment où ils commençaient à passer au cycle de croissance plus rapide de l’année suivante. Pas à la fin de l’hiver, ni en plein été, mais quelque part au milieu. « Je pense que c’est en avril, » dit During. « Définitivement pas l’été. »
Il ne s’agit pas seulement d’une découverte intéressante, mais d’une découverte importante, car depuis l’éruption explosive du mont St. Helens en 1980, les écologistes ont réalisé que lorsqu’il s’agit des effets d’un cataclysme, le timing peut être déterminant. Dans le cas du mont Saint Helens, c’était en mai, lorsque des plaques de neige de montagne étaient encore au sol, protégeant les plantes sous-jacentes de l’incinération.
Dans le cas de l’impact meurtrier des dinosaures (qui a également exterminé environ trois quarts de toutes les autres espèces animales vivantes à l’époque), le moment choisi pourrait avoir joué un rôle majeur dans la raison pour laquelle l’hémisphère nord semble avoir été plus durement touché que l’hémisphère sud.
En effet, le printemps aurait été une période particulièrement vulnérable pour les animaux de l’hémisphère nord, qui sortaient tout juste de l’hiver. Les chaînes alimentaires des animaux survivants auraient également été particulièrement vulnérables à cette période de l’année, car l’impact a projeté des quantités massives de poussière et de fumée dans l’air, bloquant la lumière du soleil et faisant chuter les températures, ce qui a sérieusement affecté la croissance des plantes.
Selon During :
Je pense que nous savons tous à quel point certaines plantes peuvent être extrêmement sensibles aux gelées nocturnes soudaines au moment de leur apparition. Elles sont tellement plus vulnérables à ce moment-là qu’à l’automne, lorsque tout s’arrête.
Dans l’hémisphère sud, c’est l’inverse qui se serait produit. Non seulement de nombreuses plantes se seraient déjà préparées à l’hiver, mais de nombreux animaux l’auraient également fait. Certains auraient même hiberné, ou s’y seraient préparés.
La survie n’aurait de toute façon pas été facile, et c’est probablement pour cela que l’impact a emporté tous les dinosaures.
Toujours selon During :
Mais pour survivre au changement climatique, il faut être capable de survivre à l’impact. Donc, tous ceux qui, dans l’hémisphère sud, s’abritaient déjà avaient de bien meilleures chances.
L’étude publiée dans Nature : The Mesozoic terminated in boreal spring et présentée sur le site de l’European Synchrotron Radiation Facility : The reign of the dinosaurs ended in spring.
D’où le fameux poisson d’avril ?