Il y a environ 252 millions d'années , des fissures dans la croûte terrestre en Sibérie ont provoqué le déversement de vastes quantités de lave et la couverture de la région. Jusqu'à 6 000 000 kilomètres cubes de matière en fusion - suffisamment pour couvrir la zone continentale des États-Unis à une profondeur d'un mile - ont été recouverts de la surface de la Terre et du magma ascendant qui a nourri cette éruption a cuit des roches juste sous la surface de la Terre. Les roches de cuisson ont libéré du dioxyde de carbone (CO 2 ) dans le magma; une fois que la roche en fusion a atteint la surface, le CO 2 a fait des bulles dans l'atmosphère de la Terre. Cela a provoqué un énorme changement de climat et l'océan s'est probablement acidifié.
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Ou du moins c'est ce que beaucoup de scientifiques pensent que le climat a changé toutes ces années. Les autres hypothèses abondent, mais les scientifiques s'accordent sur un point: à cause des changements climatiques, environ 90% des vies sont mortes lors d'un événement d'extinction massive qui a été le plus destructeur de l'histoire de la Terre.
Une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) fait partie des laboratoires du monde entier qui tentent de comprendre le fonctionnement de l'extinction de masse. Ils ont concentré leurs efforts sur cet événement d'extinction majeur, qui marque la fin du permien et la début de la période triasique de l'histoire géologique. Faisant l'hypothèse que les anciennes éruptions volcaniques en Sibérie étaient la cause de cette grande disparition - c'est le coupable le plus probable - l'équipe du MIT a publié une étude dans les Actes de l'Académie nationale des sciences qui suggère que la disparition s'est produite beaucoup plus rapidement que précédemment pensé.
Pour comprendre le déroulement de cette extinction de masse et ses causes, les scientifiques ont besoin d'un calendrier précis. La comparaison des preuves fossiles de la fin du Permien au début du Trias dans la roche stratifiée indique aux scientifiques que de nombreuses espèces ont été perdues au fil du temps: trilobites, prédateurs marins ressemblant à des scorpions appelés eurypteridés, espèces de mollusques, certaines ammonites ressemblant à des calmars, et les coraux ne sont que quelques exemples. À moins de 20 ou 25 centimètres d’une section de roches sédimentaires, "vous avez un changement complet dans l’aspect des archives fossiles. Cela va du bonheur de tous à la maison", a déclaré Seth Burgess, étudiant diplômé au MIT et auteur principal de la papier.
Cependant, il est difficile de trouver des détails plus précis sur ce qui s'est passé pendant l'extinction réelle - il est difficile de déterminer l'âge exact des roches contenant des fossiles de l'événement d'extinction. Ces roches, faites de calcaire, ne contiennent pas de minéraux que les géologues peuvent analyser pour déterminer avec précision leur âge.
Mais un lit de fossile à Meishan, en Chine, permet aux scientifiques de contourner ce problème. Il y a environ 252 millions d'années, le sud de la Chine abritait un écosystème marin diversifié et des volcans à proximité. Des cendres volcaniques sont dispersées entre de gros morceaux de roches fossiles calcaires connues pour être de la fin du Permien, basées sur des formations fossiles spécifiques et des tentatives de datation de roches non calcaires proches. Ces cendriers constituent la clé pour savoir plus précisément quand les animaux sont morts.
Les méthodes des auteurs ressemblaient à ceci: ils ont d'abord recherché des couches de calcaire qui ont marqué l'événement d'extinction - celles contenant une forte concentration de fossiles du Permien indiquant que les espèces commençaient à mourir, au-dessus desquelles les fossiles étaient absents. Ensuite, ils ont identifié des couches de cendres qui prennent en sandwich l'événement d'extinction.
Au sein des cendriers, les chercheurs du MIT fixé sur un minéral appelé zircon, qui se cristallise dans le magma et contient de l'uranium et du plomb . Les scientifiques , y compris l'équipe du MIT, tentent depuis longtemps de déterminer l'âge des cendriers reposant sur ces zircons, mais les études précédentes manquaient d'un degré élevé de précision. Cependant, le groupe du MIT a amélioré sa façon de collecter et d'analyser ces isotopes minéraux en laboratoire - leur datation radiométrique de l'uranium et du plomb dans les zircons montre que l'événement d'extinction a duré 60 000 ans, environ 48 000 ans.
Ainsi, par rapport aux 4, 5 milliards d'années d'existence de la Terre, l'événement d'extinction n'a duré qu'un clin d'œil à l'époque géologique.
À Meishan, en Chine, des couches plus sombres de cendres volcaniques associent des couches de calcaire contenant les preuves fossiles d’une extinction massive. (Photo: Seth Burgess) "Le fait qu'ils [puissent] atteindre 60 000 ans plus ou moins 48 000 ans pour un événement il y a 252 millions d'années est assez remarquable", déclare Doug Erwin, un paléobiologiste du Musée national d'histoire naturelle de Smithsonian, qui a commenté dans PNAS le l'étude.
Connaître le timing à une résolution plus élevée permet aux scientifiques de se concentrer sur ce qui s’est passé pendant l’événement, au lieu d’obtenir juste avant et après les tirs. Il faudra donc préciser les hypothèses sur ce qui a tué des organismes à la fin du Permien, qu’elles se focalisent sur des températures de l’océan plus élevées, une hausse de la température atmosphérique ou un pic de CO 2, en fonction de la place des preuves dans la dernière chronologie de l’extinction.
Par exemple, l'équipe MIT a superposé son calendrier avec les données de recherches précédentes sur les changements du cycle du carbone. Les scientifiques pensent qu'une baisse du carbone atmosphérique a commencé avant l'extinction de masse et estiment qu'il s'agissait d'un ajout de carbone isotopiquement léger dans l'océan, comme en témoigne le carbone isotopique léger observé dans les sédiments océaniques de cette époque. L'ajout de carbone dans l'océan aurait pu créer un environnement océanique plus chaud et plus acide. Sur la base du nouvel échéancier, ce pic de carbone est survenu à peine 20 000 ans avant que les espèces ne commencent à mourir.
Mais comment passer d'un océan acidifiant à un dépérissement massif? Les scientifiques pensent que l'un des principaux moyens de tuer les créatures marines à la fin du Permien était ce qu'on appelle une crise de calcification. L'acidification de l'océan réduit la quantité de carbonate dans l'eau et le rend plus difficile pour les organismes. avec des métabolismes plus bas, comme certaines espèces de mollusques, pour fabriquer des coquilles en carbonate de calcium et donc pour survivre. Ceci, à son tour, rompt les liens dans la chaîne alimentaire, rendant d’autres créatures vulnérables à la mort.
L'échelle de temps plus courte signifie également que les organismes auraient eu de moins en moins de temps pour réagir et s'adapter à ces changements de climat, de CO 2 atmosphérique et d'acidité des océans. Faute de pouvoir s'adapter, ils sont morts.
Au fur et à mesure que d'autres scientifiques analyseront le calendrier et le compareront à d'autres données sur le climat et l'acidité des océans, ils auront une meilleure idée du scénario de l'extinction, et de la rapidité avec laquelle les écosystèmes se sont effondrés. Et Burgess pense que la période d'extinction pourrait être encore plus courte à mesure que les méthodes de datation géologique s'améliorent. «Peut-être que dans 10 ans, nous pourrons avoir une résolution plus élevée. L'extinction pourrait même être plus abrupte que cela », déclare Burgess.
D'autres cas d'extinction massive ont également été réduits à des délais courts en utilisant des méthodes similaires. Par exemple, la datation radiométrique des lits de cendres volcaniques dans le Montana et en Haïti, situés à proximité d'une preuve géologique de l'impact de l'astéroïde qui a tué les dinosaures à la fin du Crétacé, suggère que l'extinction massive n'a pris que 32 000 ans environ. Une étude similaire portant sur une autre extinction de masse provoquée par des éruptions volcaniques à la fin du trias indique que celle-ci a duré moins de 5 000 ans.
Bien que tous ces événements d'extinction aient été causés par différentes choses, l'effondrement de l'écosystème s'est produit très rapidement. "Quelles que soient les causes des extinctions, et il semble que certaines d'entre elles aient des causes très différentes, la biosphère peut s'effondrer de manière très similaire une fois qu'elle a dépassé un point critique", a déclaré Erwin.
Tout ce discours sur le changement de climat et les océans acidifiants semble probablement familier. Aujourd'hui, les êtres humains font beaucoup de choses différentes dans leur environnement qui pourraient avoir des conséquences importantes à l'avenir - changements climatiques, pollution, réduction de l'habitat, pour n'en nommer que quelques-unes. Certains scientifiques voient même la fin du Permien, en particulier la perte d'espèces océaniques, comme une leçon pour ce siècle.
Par conséquent, comprendre les conditions qui ont conduit à une extinction massive, à l’intérieur de celle-ci et après celle-ci pourrait nous aider à éviter l’effondrement futur de l’écosystème induit par l’homme. Comme le dit Erwin, "vous ne voulez pas déclencher une extinction de masse, car une fois qu'une extinction de masse commence, le pronostic est plutôt sombre."
