Par un doux dimanche matin début mars, je suis sur une plage du sud de l'Australie à la recherche de glace - ou du moins de traces de glace. C'est l'été dans l'hémisphère sud, et la plupart des amateurs de plage marchant ou marchant avec leur chien portent leur t-shirt et leur short. Tom Rich, paléontologue au Museum Victoria à Melbourne, mène le long des falaises basses et fauves qui envahissent le rivage. Rich a 66 ans, avec une barbe argentée comme du chaume, des cheveux gris clairsemés et des sourcils obliques qui donnent à son visage un air triste et las. Il a grandi dans le sud de la Californie et au Texas, mais a passé sa vie professionnelle en Australie. Pendant plus de trois décennies, il a acquis la citoyenneté australienne et de nombreux jargons colorés du pays, mais son accent reste obstinément américain. "On dirait que je viens de sortir de l'avion", dit-il.
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Cette partie de la côte, connue sous le nom de Flat Rocks, se trouve à proximité de la station balnéaire d’Inverloch, à environ deux heures de route au sud-est de Melbourne, à travers des fermes et des forêts desséchées par plus d’une décennie de sécheresse. Rich s'arrête à côté d'un tas de gravats au pied d'une falaise. "C'est ça", dit-il. En partie enterré par des flocons de roche de cuirassé gris est une formation géologique révélatrice. Des langues de sédiment brun foncé tombent dans la couche de couleur plus claire en dessous. La formation s'appelle une "cryoturbation" et a été causée par l'enfoncement d'une argile autrefois congelée dans une couche de sable sous-jacente lors d'un dégel, il y a longtemps.
La neige et la glace sont rares dans cette partie de l'Australie aujourd'hui. Mais les éléments de preuve provenant de Flat Rocks et d'autres sites à proximité confirment qu'il y a un peu plus de 100 millions d'années, "il faisait froid dans le sang ici", comme le dit Rich. Bien qu’environ un tiers de l’Australie se trouve maintenant sous les tropiques, le continent se trouvait alors à 3 000 kilomètres au sud de sa position actuelle, blotti contre l’Antarctique. Le sud-est de l’Australie avait probablement un climat similaire à celui de Chicago, sinon à Fairbanks.
Il est d'autant plus surprenant que les dinosaures aient prospéré ici à cette époque. Pensez "dinosaures" et vous évoquez probablement des béhémoths marchant dans les marécages étouffants ou les forêts tropicales torrides. Mais Rich et d'autres scientifiques travaillant en Australie, en Alaska et même au sommet d'une montagne de l'Antarctique ont découvert des restes de dinosaures ayant prospéré dans des environnements froids pendant au moins une partie de l'année. Les dinosaures polaires, comme on les appelle, ont également enduré l'obscurité prolongée - jusqu'à six mois chaque hiver. "La lune serait plus éloignée que le soleil et il serait difficile de gagner sa vie", a déclaré le paléontologue David Weishampel de l'Université Johns Hopkins.
La preuve que les dinosaures ont affronté le froid - et peut-être glissé dans la neige et glissé sur la glace - remet en question ce que les scientifiques savent sur la façon dont les animaux ont survécu. Bien que Rich n'ait pas été le premier à dénicher des dinosaures polaires, lui et quelques autres paléontologues illustrent parfaitement le mode de vie de ces animaux et leur environnement. Des recherches récentes pourraient également éclairer deux des questions les plus controversées de la paléontologie: les dinosaures étaient-ils à sang chaud? Et qu'est-ce qui les a tués?
Chaque année, de fin janvier au début de mars, Dinosaur Dreaming - le projet de dinosaure polaire dirigé par Rich - s’installe sur le rivage, près d’Inverloch. Le bruit que vous entendez en marchant sur la plage en direction de la pelle est le tintement des marteaux au burin. Agenouillés autour de rochers plats au sommet d'une plage servant d'établis improvisés, une douzaine de volontaires martèlent des blocs de roche grise. Plusieurs portent la déclaration de mode de cette année, un t-shirt sur lequel on peut lire «Mammalia: le maïs soufflé du crétacé» et qui représente un dinosaure bipède tenant deux mammifères ressemblant à des rats dans une patte et en projetant un autre vers sa bouche béante.
En bas dans le "trou", une entaille jusqu'aux genoux près de la ligne de flottaison délimitée par un cercle de filet de construction rose fluorescent, un autre groupe utilise une scie à rocher et des ciseaux pour déloger des blocs de la taille d'un pain. Ces morceaux iront également sous le marteau.
Sur une table pliante au pied des falaises, Lesley Kool fait le tri des découvertes apportées par les brise-pierres. Kool a commencé comme bénévole lors de la première fouille de dino de Rich en 1984. Elle en savait peu sur les dinosaures, mais elle s'était formée comme préparatrice experte - la personne qui fait disparaître les fossiles du rocher sans les réduire en poussière - et a développé un talent pour identifier les fossiles. Maintenant, elle dirige la fouille. Elle peut vous dire que le morceau brunâtre que vous espériez être la découverte d'un dinosaure du siècle est vraiment un morceau banal de carapace de tortue fossilisée.
L’équipage qu’elle supervise comprend un groupe d’étudiants, un professeur de littérature à la retraite de Tucson, un directeur en vacances d’un fabricant de pièces automobiles et le propriétaire d’un service de dépollution de l’environnement qui ne peut s’empêcher d’éclater en chanson. La plupart d'entre eux reviennent année après année. Ils disent qu'ils reviennent pour la camaraderie et l'occasion de faire une découverte. "C'est une dépendance pour laquelle il n'y a pas de remède", déclare Nicole Evered, 68 ans, qui travaille depuis le début sur la fouille des Flat Rocks.
Ici, l'image stéréotypée du chasseur de fossiles étendu dans la poussière, découvrant un os de dinosaure gigantesque avec seulement un balai et des pics dentaires, ne s'applique pas. Les fossiles sont trop petits, trop fragmentaires et trop dispersés. En plus de 20 ans de fouilles à divers endroits dans le sud de l’Australie, Rich et son équipe n’ont découvert que trois spécimens articulés, dont les os étaient reliés comme ils étaient dans la vie.
La plupart des os de dinosaures trouvés à Flat Rocks, explique Kool, proviennent de "hypsis" (prononcé HIP-see), abréviation d'hypsilophodontes. Ces petits mangeurs de plantes dardant étaient généralement à peu près aussi grands que les dindes. Leurs fémurs distinctifs, qui portent un éperon descendant, sont faciles à reconnaître. Mais les fouilles de cette année ont également permis de découvrir des trouvailles plus rares, telles qu'une dent miniature de la part d'un dinosaure mangeur de viande, encore non identifié. Une roche a donné un long croc noir qui ressemble à un cure-dent en obsidienne et qui pourrait provenir d’un ptérosaure, un type de reptile volant. Et il y a à peine deux mois, Anthony Martin, collègue de Rich, de l'Université Emory à Atlanta, a annoncé que les motifs d'une couche de boue vieille de 115 millions d'années, à Flat Rocks, étaient des traces de dinosaures. Les empreintes de pas à trois doigts de 14 pouces de long provenaient d'un type de dinosaure mangeur de viande appelé théropode. À en juger par la taille et l'espacement des tirages, il devait s'élever à une hauteur d'environ 12 pieds, ce qui en faisait le plus grand dinosaure carnivore connu pour y avoir vécu.
Des fossiles prometteurs sont enveloppés dans du papier hygiénique et du papier journal pour se protéger. De retour au musée, les préparateurs enlèveront la roche d’emballage avec des outils allant des aiguilles en carbure de tungstène aux marteaux-piqueurs miniatures à main actionnés par air comprimé. Même des morceaux de roche peu prometteurs seront réduits en pépites de la taille d'un morceau de sucre; l'équipe vérifiera si les mâchoires de mammifère sont si petites qu'elles pourraient tenir sur un timbre-poste.
C'était la perspective de retrouver d'anciens os de mammifère - pas de dinosaures - qui attirait Rich en Australie. Il n'a jamais été dinomane, pas même enfant. Ce qui a accroché son imagination, cependant, ce sont les premiers mammifères qui couraient en même temps que les dinosaures. Une illustration dans un livre qu'il a lu lorsqu'il était un garçon décrivait les animaux en train de grignoter triomphalement sur des œufs de dinosaures. Rich est allé avec les gagnants de l'évolution et a étudié les hérissons fossiles pour son doctorat à l'Université de Columbia.
Il a atterri en Australie au début des années 1970, sans emploi et sans intention de chercher un emploi. Son épouse, Patricia Vickers-Rich, également paléontologue, était dans le pays pour faire suite à sa thèse de doctorat sur les oiseaux fossiles. Mais tout en feuilletant un journal "pour avoir une idée de la nature de ce pays", il a vu une annonce d'aide recherchée pour un conservateur au musée local. Il a obtenu le travail et y travaille encore aujourd'hui. Rich et son épouse, actuellement professeur à l'Université Monash de Melbourne et collaborateur en chef pour la recherche sur les dinosaures, sont restés ici parce que, selon lui, "le pays était grand ouvert" pour étudier l'évolution précoce des mammifères et des oiseaux.
En 1982, Rich a rencontré des bénévoles du musée désireux de se salir les mains lors d'une fouille de dinosaures, mais il a d'abord résisté à leurs revendications. Il connaissait un site situé à 180 km à l'ouest de Flat Rocks qu'il avait surnommé Dinosaur Cove après y avoir trouvé quelques fragments d'os non identifiables. Pour y creuser, il faudrait creuser un tunnel dans les falaises - une proposition dangereuse - sans aucune garantie de rien trouver. Mais en 1984, il finit par céder et quelques semaines plus tard, l’équipe découvrit plusieurs os de dinosaure et une dent.
Pendant dix ans, Rich et un équipage essentiellement amateur ont soufflé, s'ennuyaient, étaient ramassés et ciselés dans la colline escarpée. Ils ont creusé deux tunnels, chacun plus de 60 mètres de long, et déplacé plus de 600 tonnes de roche, une grande partie à la main. Rich dit que "vous n’auriez pas à travailler aussi dur dans le Montana", qui est célèbre pour ses dépôts de dinosaures et où les mouvements tectoniques qui ont hissé les Rocheuses ont révélé des strates rocheuses abritant des os. En revanche, Rich appelle l’Australie, où les sédiments de dinosaures sont pour la plupart enfouis, un "pays de merde pour les fossiles de dinosaures".
En poids, la récolte effectuée depuis une dizaine d'années dans la fouille de Dinosaur Cove était relativement petite, environ 100 kilos de fossiles, et il ne restait que les traces des mammifères que Rich convoite - un os de bras et un éclat de dent. Mais les découvertes ont fourni des indices sur le métabolisme des dinosaures polaires et leurs stratégies pour résister aux longs hivers. Ils ont même fourni un aperçu rare du cerveau des créatures. En se penchant sur les squelettes, Rich fut l'un des experts mondiaux des dinos polaires.
À l'époque des dinosaures, il y a environ 220 millions d'années, les continents de la Terre ont été fusionnés en un seul supercontinent que nous appelons maintenant Pangea. Elle a commencé à se briser il y a environ 200 millions d'années et l'Australie et l'Antarctique, qui étaient toujours collés l'un à l'autre, sont restés près du pôle Sud. Lorsque les créatures fossilisées ont fait leurs preuves, il y a environ 100 millions d'années, le sud de l'Australie se trouvait au fond de la planète et commençait tout juste à s'éloigner de l'Antarctique. (La position actuelle de l’Australie indique qu’elle a progressé vers le nord "à la vitesse à laquelle vos ongles poussent, " dit Rich.)
À l'apogée de l'animal au début du Crétacé, le soleil ne se levait pas dans le sud de l'Australie pendant un an et demi à quatre mois et demi par an. Aux pôles Nord et Sud, la tristesse a duré six mois. La croissance des plantes dans ces zones aurait périodiquement ralenti ou cessé, créant potentiellement une crise alimentaire pour les dinosaures qui y vivaient. En plus de 20 ans de fouilles, Rich et ses collègues ont retrouvé les restes d'au moins 15 espèces. Par exemple, Leaellynasaura amicagraphica (du nom de la fille de Rich, Leaellyn) hypsi aux genoux a déjà esquivé les prédateurs de ce qui est maintenant Dinosaur Cove. Le fils de Rich, Tim, doit son nom à un autre habitant de Dinosaur Cove, le Timimus hermani, mesurant six pieds de haut, qui ressemblait probablement à une autruche.
Les dinosaures ont également prospéré plus au sud. L’Antarctique n’a pas beaucoup bougé depuis 100 millions d’années, se calant au-dessus du pôle Sud. De nos jours, les animaux bien isolés et les plantes à chaume peuvent survivre au froid brutal du continent, du moins près de la côte. Mais les feuilles fossilisées et d'autres restes de plantes suggèrent que l'Antarctique avait un climat tempéré pendant la journée des dinosaures. Dans l'affaire Judd de l'Université Eastern Washington à Cheney, les dinosaures antarctiques datant de la fin du Crétacé, il y a environ 70 millions d'années, ressemblaient à ceux qui vivaient dans d'autres parties du monde, environ 60 millions plus tôt. Le cas dit, cela suggère que certains types de dinosaures se sont accrochés en Antarctique longtemps après leur disparition ailleurs. L'Antarctique était peut-être une oasis pour eux, car les plantes à fleurs se répandaient dans le reste du monde et surpassaient les espèces apparentées aux pins que mangeaient les dinosaures au climat plus chaud.
William Hammer du Collège Augustana de Rock Island, dans l'Illinois, creuse à une altitude de 13 000 pieds sur la pente du mont Kirkpatrick, à environ 400 milles du pôle Sud. Il a dégagé les os de Cryolophosaurus ellioti, un mangeur de viande de 20 mètres de long avec une crête osseuse recourbée en guise de cowlick. Il a également trouvé des traces fossiles d'un prosauropode, ancêtre d'énormes dinosaures tels que Brachiosaurus et Apatosaurus .
Anthony Fiorillo, paléontologue du Musée de la nature et des sciences de Dallas, à l'autre bout du monde, sur le versant nord de l'Alaska, exhume des os provenant de cimetières de dinosaures situés le long de la rivière Colville. Bien que le nord de l’Alaska ne soit pas aussi froid qu’il ya 70 millions d’années, les hivers auraient quand même apporté de la neige et de la glace. À l’époque, des parents acerbes de Tyrannosaurus rex ont traqué le dinosaure Edmontosaurus, long de 30 mètres et à bec de canard. La surprise de ces découvertes, dit Fiorillo, est que les mêmes types de dinosaures vivaient en Alaska que dans des environnements plus toastés plus au sud, tels que le Montana et même le Texas. Jusqu'à présent, il n'a découvert aucun dinosaure qui semble n'avoir vécu que dans des régions glacées.
Lorsque l’hiver est arrivé, les dinosaures avaient le choix entre deux choix: essayer de s’échapper ou tenter de s’échapper. La question de savoir comment les dinosaures ont survécu au froid polaire s'est mêlée à la question plus générale de savoir si les bêtes anciennes étaient à sang chaud (endothermique), comme les oiseaux et les mammifères modernes, ou à sang froid (ectothermique), comme les reptiles modernes. Dans un environnement froid, les endothermes maintiennent leur corps suffisamment au chaud pour permettre aux muscles de fléchir et aux nerfs de se déclencher en générant de la chaleur par le biais de leur métabolisme. Les ectothermes, au contraire, réchauffent leur corps en absorbant la chaleur de leur environnement: imaginez un lézard se prélassant sur un rocher. L'endothermie n'est pas nécessairement meilleure, note David Fastovsky de l'Université de Rhode Island. Les endothermes ont l'avantage dans l'endurance, mais les ectothermes ont besoin de beaucoup moins de nourriture.
La découverte du prix des fouilles de Rich's Dinosaur Cove suggère que Leaellynasaura est restée active pendant les longs hivers polaires. Un crâne de Leaellynasaura de deux pouces de long, de la couleur d'un chocolat au lait, est le plus proche d'un crâne de dinosaure complet découvert par l'équipe. La base reste en partie incrustée dans un disque de roche grise découpée par de nombreuses rainures où Kool a minutieusement exposé le fossile à l'aide d'une fine aiguille. Une quantité suffisante de l'os est visible pour que Rich puisse analyser la taille des orbites. Hypsis avait généralement de grands yeux, mais ceux de Leaellynasaura sont démesurés - peut-être pourraient-ils ainsi capter plus de lumière au cours de la période prolongée d’hivers polaires. De plus, le dos du même crâne s’est cassé pour exposer un moule du cerveau, appelé endocast. Rich a découvert que le dinosaure avait des lobes optiques bombés, des parties du cerveau qui traitent les informations visuelles. Les lobes optiques de Leaellynasaura sont plus larges que ceux de l'hypsis qui vivaient dans des environnements non polaires, ce qui suggère qu'il disposait d'un pouvoir cérébral supplémentaire pour analyser les données de ses grands yeux.
De même, Fiorillo et Roland Gangloff, paléontologue à la retraite de l'Université de l'Alaska, ont découvert que le petit Troodon mangeur de viande était beaucoup plus répandu sur le versant nord de l'Alaska que plus au sud. Troodon aurait peut-être gagné un avantage sur les autres dinosaures carnivores du Nord, car il avait également de grands yeux et un cerveau lourd, peut-être utile pour la chasse tout l'hiver.
D'autres dinosaures ont peut-être migré vers le sud pour l'hiver (ou vers le nord s'ils vivaient dans l'hémisphère sud). Rich dit que ses dinosaures auraient rendu les voyageurs improbables. Ils étaient petits et une mer intérieure aurait bloqué leur accès aux climats plus chauds. Mais Edmontosaurus, situé sur le versant nord de l'Alaska, est un meilleur candidat pour la migration saisonnière. Les adultes avaient à peu près la taille des éléphants, ils n'auraient donc pas été capables de ramper sous les rochers lorsque les températures chutaient. Des calculs approximatifs suggèrent qu'en marchant à environ 1 mile par heure - "vitesse de navigation" pour les animaux de cette taille - les troupeaux d' Edmontosaurus auraient pu parcourir plus de 1 000 miles au sud en trois mois, explique le paléobotaniste Bob Spicer de l'Open University de Milton Keynes, La Grande-Bretagne. Une telle migration les aurait sortis de la "zone d'obscurité" et dans des zones où les plantes pourraient encore pousser.
Fiorillo en doute pour sa part. Lui et Gangloff soutiennent qu'Edmontosaurus juvénile a grandi trop lentement pour avoir parcouru de longues distances. Ils n'auraient pas pu suivre un troupeau, alors les animaux devaient rester en place, quelles que soient les températures. Ce genre de va-et-vient est peut-être vertigineux, mais c'est ainsi que la science avance, en particulier en paléontologie, où les chercheurs doivent tirer les conclusions d'un petit nombre de fossiles souvent fragmentaires.
Les dinosaures ont eu une course impressionnante. Ils se sont installés sur tous les continents, ont grandi plus que tout autre animal terrestre et ont duré plus de 150 millions d'années. Et puis ils ont disparu. Leur disparition a donné lieu à plus d'une petite spéculation sur sa cause. Les scénarios vont de la maladie ou de la compétition avec des mammifères au survol d’un compagnon du soleil encore non détecté, une sorte d’étoile de la mort.
La plupart des paléontologues ont accepté un autre tueur extraterrestre, un astéroïde de plus de six miles de large qui a conquis la Terre il y a 65 millions d'années. Il a creusé un cratère de plus de 160 km de large sur l'actuelle péninsule du Yucatán au Mexique. Selon le scénario de référence, l'impact a projeté d'énormes quantités de poussière et autres débris dans l'atmosphère, bloquant la lumière du soleil et plongeant la Terre dans l'obscurité pendant des semaines, voire des mois. Une catastrophe mondiale a certainement frappé à l'époque, selon des preuves géologiques et fossiles accablantes. Comme Fastovsky et Weishampel écrivent dans L'évolution et l'extinction des dinosaures, "les océans du monde étaient pratiquement" morts ", la photosynthèse par le plancton a cessé et les réseaux alimentaires marins se sont effondrés. Les dinosaures sont morts, tandis que les ancêtres des mammifères, oiseaux et reptiles d'aujourd'hui s'accrochaient.
Les paléontologues sont en désaccord sur ce que l'existence de dinosaures polaires dit à propos du scénario hiver-astéroïde. Fiorillo se dit sceptique car "les dinosaures en Alaska se débrouillaient très bien dans des conditions comme celle-là". Il soutient que les changements climatiques causés par des changements dans la circulation de l'atmosphère et des océans ont probablement eu lieu dans les dinosaures.
Mais Rich affirme que la vie des dinosaures polaires peut aider les chercheurs à comprendre pourquoi les dinosaures se sont éteints après l'impact. La catastrophe devait être suffisamment longue et grave pour tuer les animaux sombres et froids. "Vous ne pouvez pas rester dans l'obscurité pendant un mois et faire le travail", dit-il.
Mais Fastovsky dit que les dinosaures polaires ne nous disent rien sur la disparition des animaux car nous ne savons pas si ces espèces en particulier étaient encore en vie à la fin du Crétacé. Les dinosaures australiens de Rich étaient depuis longtemps éteints au moment où l'astéroïde a frappé. Il n’est pas certain que les dinosaures du versant nord de l’Alaska soient encore vivants, a-t-il déclaré; les chercheurs n'y ont trouvé aucune couche fossile depuis la toute fin du Crétacé.
Pour que les dinosaures polaires fournissent des preuves plus définitives du métabolisme et de l'extinction des dinosaures, nous aurons besoin de plus de fossiles. Cette année, Rich s'est embarqué pour une première sur le North Slope, en Alaska. C’est un travail coûteux et il lui a fallu 18 ans pour réunir les fonds nécessaires au transport de son avion monomoteur et de ses motoneiges, de son équipe de campagne et de son équipement, qui comprenait des perforateurs, des scies à chaîne, des marteaux-piqueurs et des explosifs.
Rich et son équipe d’avant-garde ont préparé le site sur la rivière Colville, à environ 375 milles au nord de Fairbanks, à la fin du mois de mars et au début du mois d’avril, lorsque les températures ont atteint les moins 40 degrés Fahrenheit. Ils ont engagé un mineur pour creuser un puits horizontal dans la rive, juste au-dessus d'une couche de fossiles de dinosaures. Travailler à cette période de l'année semble fou, admet Rich, mais il est en fait plus facile de creuser un tunnel lorsque le sol est gelé.
En août, l’équipe complète composée de dix membres est entrée dans le tunnel et a extrait des fossiles du sol. Ils sont toujours en train de trier les os, mais Rich a déjà identifié une découverte notable: un type de pachycéphalosaure, un dinosaure phytopharmaceutique au crâne exceptionnellement épais qui n’a été trouvé qu’une fois auparavant, également en Alaska. Il s’agit peut-être du premier dinosaure connu à avoir vécu exclusivement dans le Grand Nord, ce qui est une preuve supplémentaire que les anciennes bêtes ont subi les jours les plus froids et les plus sombres.
Mitch Leslie était un fanatique des dinosaures dans son enfance et a étudié les reptiles avant de devenir écrivain. Il habite à Portland dans l'Oregon.
Livres
Les dinosaures des ténèbres, de Thomas H. Rich et Patricia Vickers-Rich, Indiana University Press, 2000
Dinosaures d'Australie et de Nouvelle-Zélande et autres animaux de l'ère mésozoïque, par John A. Long, Harvard University Press, 1998
L'évolution et l'extinction des dinosaures, 2e édition, de David E. Fastovsky et David B. Weishampel, Cambridge University Press, 2005
