Il y a environ un quart de milliard d'années, une apocalypse a frappé la Terre. Connu sous le nom de «grand mourant», il a fait plus de victimes que toute autre extinction de masse connue de la science, y compris celle des dinosaures non aviaires il y a 65 millions d'années. Plus de 90% de toutes les espèces de la planète ont été éliminées, des trilobites revêtus d'une armure dans les océans aux reptiles géants sur terre. La foule de créatures étranges a disparu, laissant la place aux ancêtres de la flore et de la faune modernes.
Contenu connexe
- Des éruptions volcaniques massives ont déclenché le «grand dépérissement» de la Terre
- Comment un seul acte d'évolution a presque anéanti toute vie sur Terre
La cause du cataclysme fait depuis longtemps l’objet de débats: les théories vont de l’impact des astéroïdes aux microbes provoquant des éructations de méthane. Le scénario le plus populaire commence avec les volcans de Sibérie actuelle, qui ont éclaté au moment opportun pour lancer une cascade de problèmes, notamment le changement climatique. À présent, une équipe de chercheurs a découvert des preuves physiques selon lesquelles les pluies extrêmement caustiques créées par ces éruptions massives auraient pu contribuer à la perte de vies humaines.
«Pour la première fois, nous pouvons affirmer que les sols de cette époque avaient une acidité similaire à celle du vinaigre», explique Mark Sephton, géologue à l'Imperial College London, dont l'équipe publiera les résultats en février dans la revue Geology.
Sephton et ses collègues ont examiné les traces d'anciens sols dans des strates rocheuses qui remontent à l'extinction, qui s'est produite à la fin de la période du Permien, il y a environ 250 millions d'années. A cette époque, toutes les masses continentales de la planète étaient fusionnées dans le supercontinent Pangea. Les roches, découvertes dans l'actuelle Italie du Nord, contenaient une substance particulièrement intrigante: la vanilline, la même molécule qui donne à la vanille son goût et son arôme.
Mark Sephton et la co-auteure de l'étude, Cindy Looy, étudient la frontière entre le Permien et le Trias dans le Butterloch Canyon, en Italie. (Gracieuseté de Mark Sephton) La vanilline est naturellement produite par les plantes et se trouve dans le bois. Mais il ne devrait pas survivre longtemps seul dans le sol, où les bactéries libèrent des enzymes qui le décomposent. La découverte de quantités significatives préservées pendant des centaines de millions d'années était encore plus surprenante.
«C'est certainement inhabituel», déclare Tim Bugg, chimiste en biologie à l'Université de Warwick, qui n'a pas participé à l'étude. "Voir l'accumulation de vanilline suggère probablement un manque d'activité de dégradation bactérienne."
Pour expliquer la léthargie de la bactérie, les chercheurs se sont inspirés de l'industrie laitière. Les producteurs de lait aromatisent souvent leurs boissons en ajoutant une pincée de vanille. Des expériences ont montré que le lait acidifiant protège l'additif et prolonge la saveur, car le pH bas désactive les enzymes qui pourraient autrement cibler la vanilline.
L’activité des bactéries du sol dans la nature pourrait être tout aussi sensible à l’acide, ce qui expliquerait également pourquoi les roches italiennes contenaient des quantités relativement faibles d’un produit chimique appelé acide vanillique qui a tendance à être produit par des bactéries grignotant la vanilline. «Nos données correspondent à l’idée que les pluies acides ont entraîné l’arrêt des microbes», explique Henk Visscher, paléoécologue à l’Université d’Utrecht (Pays-Bas) et membre de l’équipe de Sephton.
Les études sur les pluies acides produites au XXe siècle, principalement par les centrales électriques à combustible fossile, ont montré qu'elles pouvaient perturber les écosystèmes. Les précipitations toxiques éliminent les nutriments du sol et endommagent les plantes. Une perte de végétation pourrait avoir conduit à une érosion généralisée, spécule Septhon, et à une pénurie de nourriture rendant la vie difficile aux créatures situées plus haut dans la chaîne alimentaire.
Une image micrographique claire montre les dommages causés aux tissus d'une feuille d'épinette par les pluies acides. (Science Photo Library / Corbis) Cette découverte est une bonne nouvelle pour Benjamin Black, désormais géologue à l’Université de Californie à Berkeley. Au MIT, il a aidé à créer une simulation informatique qui estimait la quantité et la gravité des pluies acides qui auraient pu être produites par les éruptions sibériennes. "J'espérais quand je ferais cette prédiction que nous allions trouver des moyens de la tester", déclare Black.
Publié en 2013, le modèle suggérait que le dioxyde de carbone rejeté par les éruptions aurait pu abaisser le pH de la pluie à environ 4, l'acidité du jus de tomate. Ajoutez à cela du dioxyde de soufre, une autre émission volcanique courante, et l'acidité aurait pu être multipliée par 100. L'hémisphère Nord aurait pu être balayé par des rafales de pluie aussi acides que du jus de citron non dilué.
«Ce n'est pas un hasard si la vanilline apparaît exactement à l'heure actuelle», explique Greg Retallack, un paléobotaniste de l'Université de l'Oregon qui n'a pas participé à la recherche. Mais il précise que cette approche nouvelle et peu familière de l’étude des sols anciens doit être examinée avec soin. Retallack se demande également si les émissions de dioxyde de soufre provenant des volcans de Sibérie auraient pu avoir un impact aussi global. Le polluant forme généralement de lourdes particules d'aérosol qui tombent du ciel, limitant la distance parcourue.
Les fortes pluies acides proposées par l'équipe de Sephton auraient pu être le fait d'une éruption plus petite proche du site étudié, suggère Retallack. Une autre possibilité est que, dans certaines conditions, les microbes puissent produire de l'acide sulfurique et acidifier leurs environnements. Dans les deux cas, la chute du pH du sol aurait été limitée à la région.
Pour plaider en faveur d'une épidémie mondiale de pluies acides, il faudra peut-être regarder plus loin. Des traces de sols anciens remontant au Grand Mourant ont été retrouvées non seulement en Italie, mais également dans des endroits tels que la Chine et le Groenland. Des études futures pourraient vérifier si ces roches contiennent également un soupçon de vanille.
