L’astéroïde qui a tué presque tous les dinosaures a frappé la Terre au printemps. Une équipe internationale de scientifiques de la Vrije Universiteit (VU) Amsterdam (Pays-Bas), de l’Université d’Uppsala (Suède), de la Vrije Universiteit Brussel (Belgique) et de l’ESRF, le Synchrotron Européen (France), a déterminé quand la météorite s’est écrasée sur la Terre, après avoir analysé les restes de poissons morts juste après l’impact. Leurs résultats sont publiés dans la revue Nature aujourd’hui.
Il y a environ 66 millions d’années, la météorite dite de Chicxulub s’est écrasée sur la Terre, dans ce qui est aujourd’hui la péninsule du Yucatán au Mexique, marquant la disparition des dinosaures et la fin du Cretaceous period. This mass extinction still puzzles scientists today, as it was one of the most selective in the history of life: all non-avian dinosaurs, pterosaurs, ammonites, and most marine reptiles disappeared, whilst mammals, birds, crocodiles, and turtles survived.
A team of scientists from the Vrije Universiteit, Uppsala University, and the ESRF has now shed light on the circumstances surrounding the diverse extinction across the different groups. The answers came from the bones of fishes that died moments after the meteorite struck.
Lorsque la météorite a impacté la Terre, elle a fait basculer la plaque continentale et a provoqué d’énormes vagues dans les masses d’eau, comme les rivières et les lacs. Celles-ci ont déplacé d’énormes volumes de sédiments qui ont englouti les poissons et les ont enterrés vivants, tandis que les sphérules d’impact (billes de verre de roche terrestre) pleuvaient du ciel, moins d’une heure après l’impact. Aujourd’hui, le gisement de Tanis, dans le Dakota du Nord (États-Unis), préserve un écosystème fossilisé comprenant des poissons-spatules et des esturgeons, qui ont été les victimes directes de l’événement.
Les poissons fossiles étaient exceptionnellement bien conservés, leurs os ne montrant pratiquement aucun signe d’altération géochimique. Melanie During, chercheuse de l’université d’Uppsala et de l’université d’Amsterdam et auteur principal de la publication, s’est rendue sur place pour fouiller les précieux spécimens : “Il était évident pour nous que nous devions analyser ces ossements pour obtenir des informations précieuses sur le moment de l’impact”, explique-t-elle.
Reconstitution artistique de la vague de Seiche 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. Certains dinosaures tentent encore de s’enfuir mais nous savons qu’ils n’iront pas loin. Des fourmis tentent de retourner dans leur nid alors que les dianthus tout juste éclos au premier plan sont déjà touchés par les sphérules d’impact. Crédit : Joschua Knüppe
L’équipe s’est rendue à l’ESRF, un accélérateur de particules qui produit les rayons X les plus brillants du monde, avec un spécimen partiel de poisson et des sections représentatives des os et a effectué une tomographie à rayons X synchrotron à haute résolution.
L’ESRF est l’outil parfait pour effectuer des recherches sur ce type d’échantillon et l’installation a développé une expertise unique en paléontologie au cours des deux dernières décennies. “Grâce aux données de l’ESRF, nous avons découvert que les os ont enregistré une croissance saisonnière, un peu comme les arbres, en faisant pousser une nouvelle couche chaque année sur l’extérieur de l’os”, explique Sophie Sanchez, de l’université d’Uppsala, et scientifique invitée à l’ESRF.
Un poisson-spatule de Tanis, avant d’être scanné à l’ESRF. A droite, le rostre (pagaie) est manquant et à gauche, tout ce qui se trouve derrière la nageoire d’épaule est manquant. Crédit : During et al.
“Les anneaux de croissance retrouvés ont non seulement capturé les histoires de vie des poissons, mais ont également enregistré la dernière saisonnalité du Crétacé et donc la saison à laquelle l’extinction catastrophique s’est produite”, déclare l’auteur principal Jeroen van der Lubbe de la VU à Amsterdam.
Les scanners à rayons X ont également montré la distribution, les formes et les tailles des cellules osseuses, dont on sait qu’elles fluctuent également en fonction des saisons. “Chez tous les poissons étudiés, la densité et les volumes des cellules osseuses peuvent être suivis sur plusieurs années et ils indiquent si c’était le printemps, l’été, l’automne ou l’hiver. Nous avons constaté que la densité et les volumes cellulaires étaient en hausse mais n’avaient pas encore atteint leur maximum l’année de la mort, ce qui implique que la croissance s’est brusquement arrêtée au printemps”, explique Dennis Voeten, chercheur à l’université d’Uppsala.
Une section mince virtuelle d’une mâchoire de poisson-spatule avec la variation des cellules osseuses (points blancs) sur plusieurs années avec le rapport isotopique du carbone (du même os). Le bleu correspond à l’hiver et à un faible taux de carbone 13 (et une faible densité de cellules osseuses) et le jaune correspond à l’été et à un taux élevé de carbone 13 (et une forte densité osseuse).
Parallèlement au synchrotronl’équipe a effectué une analyse des isotopes du carbone pour révéler le mode d’alimentation annuel d’un poisson. La disponibilité du zooplancton, sa proie de prédilection, oscillait selon les saisons et atteignait un pic en été. Cette augmentation temporaire du zooplancton ingéré a enrichi le squelette du poisson en carbone plus lourd. 13C plus lourd par rapport à l’isotope de carbone plus léger 12C, plus léger. “Le signal de l’isotope de carbone à travers l’enregistrement de la croissance de ce malheureux poisson-spatule confirme que la saison d’alimentation n’avait pas encore atteint son apogée – la mort est survenue au printemps”, affirme During.
Melanie During s’est rendue sur le site de Tanis en août 2017 pour fouiller les poissons-spatules et les esturgeons. Crédit : Jackson Leibach
Les résultats aideront les recherches futures sur la sélectivité de l’extinction de masse : dans l’hémisphère Nord, c’était le printemps et donc les cycles de reproduction des organismes commençaient, pour être brusquement arrêtés. Pendant ce temps, c’était l’automne dans l’hémisphère sud, où de nombreux organismes se préparaient probablement à l’hiver. En général, il est bien connu que les organismes qui ont été exposés sont morts presque immédiatement. Ainsi, ceux qui s’abritaient dans des grottes ou des terriers parce qu’ils hibernaient avaient beaucoup plus de chances de survivre au Paléogène. “Nos résultats permettront de comprendre pourquoi la plupart des dinosaures ont disparu alors que les oiseaux et les premiers mammifères ont réussi à échapper à l’extinction”, conclut M. During.
Référence : “Le Mésozoïque terminé au printemps boréal” 23 février 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04446-1
