le scénario cataclysmique de l’impact de l’astéroïde

24 K lectures / 3 réactions Mis à jour le 22 janv. 2024, 15:28

Il y a 65 millions d’années, la 5e extinction massive du vivant entraînait la disparition des dinosaures, ces animaux aussi impressionnants que mystérieux. Plusieurs théories plus ou moins discutables ont été proposées pour expliquer cette extinction massive. Aujourd’hui, deux scénarios (qui peuvent être complémentaires) sont privilégiés : la chute d’un astéroïde et un volcanisme majeur. Voici le scénario cataclysmique de l’impact d’un astéroïde d’une dizaine de kilomètres de diamètre.

La crise Crétacé-Paléogène ou extinction K-Pg, (antérieurement extinction Crétacé-Tertiaire ou extinction K-T) est sans doute la plus populaire des extinctions massives du vivant sur Terre. Et pour cause, les imposants dinosauriens se sont éteints, tout comme 76 % des espèces en environ 2,5 millions d’années.

Si les insectes et les petits mammifères ont assez bien résisté, la quasi-totalité du plancton marin, maillon clef de la chaîne animale et alimentaire, disparut également. Il semble qu’aucun animal d’une masse supérieure à 20-25 kg n’ait survécu à l’exception des crocodiliens particulièrement résistants.

Plusieurs hypothèses ont été avancées pour expliquer cet effondrement massif de la vie sur Terre : pluie de météorites, volcanisme accru, épidémie fulgurante, intoxication par de nouvelles plantes contenant des alcaloïdes, inversion du champ magnétique terrestre, refroidissement, manque d’oxygène…

Le scénario cataclysmique de la chute d’un astéroïde

Les derniers développements sur cette question penchent sur la chute d’une météorite d’une dizaine de km de diamètre dans une région située dans l’actuel Yucatan, au nord-ouest du Mexique.

En fait, selon une étude publiée en février 2021 dans Scientific Reports, il pourrait s’agir d’un morceau d’une comète provenant du nuage d’Oort.

Les comètes à longue période (jusqu’à plusieurs millions d’années) proviennent d’un réservoir de centaines de milliers d’objets (comme des comètes) appelé le nuage d’Oort. Celui-ci s’étendrait bien au-delà de l’orbite des planètes de notre système solaire, sur des distances entre 30 000 et 100 000 unités astronomiques.

Sous l’effet du champ gravitationnel de Jupiter, cette comète aurait été expulsée vers l’intérieur du système solaire puis brisé en plusieurs morceaux en s’approchant du soleil. C’est l’un de ces débris qui serait le responsable de l’extinction des dinosaures.

Les débris de cette comète continuent de croiser l’orbite de la Terre tous les 250 millions à 730 millions d’années et pourraient de nouveau heurter notre planète.

Selon une étude publiée en septembre 2019 dans PNAS, un astéroïde de 12 km de diamètre s’est écrasé sur Terre, formant un premier trou de 100 km de long et de 40 km de profondeur. « Puis, à la manière d’une goutte tombée dans l’eau, la terre est remontée vers le haut et a formé un pic, avant de s’effondrer vers l’extérieur, et de stabiliser en formant un anneau central. Tout ça dans les cinq premières minutes« , explique le géophysicien co-auteur de l’étude Sean Gulick.

Des simulations publiées le 26 mai 2020 dans Nature Communications (avec pour hypothèse un astéroïde de 17 km de diamètre, une densité de 2 630 kgm³ et une vitesse d’impact de 12 km/s), montrent que l’astéroïde a frappé la Terre à un angle d’environ 60 degrés, ce qui a maximisé la quantité de gaz projetés dans la haute atmosphère qui ont ensuite mis fin au règne des dinosaures. L’auteur principal de cette étude, le professeur Gareth Collins, du Département des sciences de la terre et de l’ingénierie de l’Impériale College London, explique : « Pour les dinosaures, le pire des scénarios est exactement ce qui s’est produit. L’impact de l’astéroïde a émis une quantité incroyable de gaz qui modifient le climat dans l’atmosphère, déclenchant une chaîne d’événements qui a conduit à l’extinction des dinosaures, probablement aggravée par le fait [ que l’astéroïde ] a frappé sous l’un des angles les plus meurtriers« .

Les couches supérieures de la Terre autour du cratère Chicxulub dans le Mexique actuel contiennent de grandes quantités d’eau ainsi que des roches poreuses de carbonate et d’évaporite. Avec la puissance cataclysmique de l’impact, ces roches se seraient décomposées, projetant de grandes quantités de dioxyde de carbone, de soufre et de vapeur d’eau dans l’atmosphère.

Le choc dans l’océan a été d’une puissance inouïe : l’équivalent de 5 milliards de bombes comme celle larguée sur Hiroshima qui a également déplacé 200 000 km³ de sédiments dans le Golfe du Mexique. Une gigantesque dôme de feu d’environ 6 000 °C prend forme et enfle à la vitesse de 20 km/s. L’onde de choc engendre des ondes sismiques équivalentes à un tremblement de terre de magnitude 10 à 11 et projette des éjectas incandescents à des centaines de km à la ronde qui, en retombant, font monter la température de l’atmosphère à 1 500°C.
Une pluie intense de minuscules perles de verre incandescentes s’abat sur la végétation et les animaux pendant plusieurs dizaines de minutes.

A 3 000 km de là, les eaux d’une mer intérieure du Dakota du Nord appelée Tanis – sous l’effet du méga séisme – se soulèvent comme un mur de 10 mètres de haut, un phénomène que l’on appelle une seiche et rejette la vie aquatique (Robert A. DePalma et al. – PNAS, 04/2019).

Le choc entre l’astéroïde et la Terre produit des méga tsunamis

A l’impact, un immense cratère de météorite, d’environ 180 km de diamètre se forme. Environ 1 h 30 après l’impact, celui-ci est réinvesti par les eaux océaniques qui avaient été expulsées. Elles s’engouffrent pendant une dizaine d’heures avec une puissance colossale qui fait monter le niveau moyen de l’océan, générant un méga tsunami sur toute la surface de la Terre.

Des simulations réalisées par Molly Range et son équipe, de l’Université du Michigan, retracent le scénario probable du méga tsunami suite à l’impact :

2 minutes 30

un rideau de matériau éjecté fait s’élever brièvement une vague d’eau de 4,5 km de haut vers l’extérieur.

10 minutes

A 220 kilomètres du point d’impact, une vague de de 1,5 kilomètre de haut, en forme de cercle concentrique, balaye l’océan dans toutes les directions.

1 heure

Le tsunami s’étend en dehors du golfe du Mexique et dans l’Atlantique Nord avec des vagues d’environ 100 mètres de haut.

4 heures

Les vagues ont traversé le détroit d’Amérique centrale et atteignent le Pacifique.

24 heures

Les vagues ont traversé la majeure partie du Pacifique depuis l’est et la plupart de l’Atlantique depuis l’ouest, et pénètrent dans l’océan Indien des deux côtés avec des vagues d’environ 10 mètres de haut.

48 heures

La plupart des littoraux mondiaux sont submergés par d’importantes vagues.

Au fur et à mesure que le tsunami approchait des côtes et rencontrait des eaux peu profondes, les hauteurs de vagues auraient augmenté de manière spectaculaire par un processus appelé shoaling.

Le méga tsunami généré par l’impact de cet astéroïde est d’une puissance telle qu’il ne souffre aucune comparaison avec les autres tsunamis historiquement documentés.

Le « cratère de Chicxulub » : une source de vie hydrothermale

Le « cratère de Chicxulub », a été découvert en 1991. Il s’agit d’une des grandes structures d’impact les mieux préservées sur Terre, il fait environ 150 km de diamètre pour 20 km de prodonfeur.

En 2016, un forage profond a eu lieu sur la structure dans le cadre des programmes IODP et ICDP, atteignant 1335 mètres de profondeur sous le fond marin au niveau de l’anneau central du cratère.

Les échantillons prélevés ont montré que le cratère avait abrité un système hydrothermal, avec des températures potentiellement supérieures à 250°C, qui avait altéré chimiquement et minéralogiquement environ 150 000 km3 de la croûte terrestre et qui a vraisemblablement persisté pendant plus de 2 millions d’années.

Ce système hydrothermal pourrait avoir fourni des conditions idéales pour le développement des organismes thermophiles et hyperthermophiles.

La vie sur Terre aurait pu apparaître dans ce type de niche environnementale. De tels systèmes hydrothermaux ont dû en effet exister par milliers pendant la période de bombardement intense que la Terre a connu il y a 3,8 milliards d’années (David A. Kring, Sonia M. Tikoo, Martin Schmieder et. al., 05/2020)

Du choc à « l’hiver nucléaire »

Lors de cet impact, des milliards de tonnes de soufre, poussières et suies ont été éparpillés dans l’atmosphère, notamment à cause des incendies colossaux. Plus de 325 milliards de mètres cubes de matière se seraient évaporés à la suite de la collision, bloquant dès lors la lumière du Soleil.
Ceci provoqua des perturbations environnementales extrêmes comme l’obscurcissement et le refroidissement global de la planète, un scénario redouté en cas de guerre nucléaire.

Les émissions massives de suies ont fait chuter la température planétaire d’environ 26 °C et laisser la Terre dans l’obscurité pendant au moins une année ! Ce qui a fait chuter le taux de photosynthèse de 99 %, empêchant la croissance de la végétation et rompant toute la chaîne alimentaire. « Il semble que ce soient des conditions de faible luminosité qui donnent l’explication probable d’une grande partie de l’extinction », a suggéré Clay Tabor, géoscientifique à l’université du Connecticut et auteur d’une modélisation publiée début 2020 dans Geophysical Research Letters.

Ce bouleversement planétaire a été confirmé par une étude conduite par le Dr Alessandro Chiarenza, publiée en juin 2020 : « Nous montrons que l’astéroïde a entraîné un hiver pendant des décennies dont les effets sur l’environnement ont décimé les environnements propices aux dinosaures. En revanche, les effets des éruptions volcaniques intenses n’étaient pas assez forts pour perturber considérablement les écosystèmes mondiaux.« . Cette étude confirme que la seule explication plausible à l’extinction des dinosaures est l’hiver permanent suite à la collision.

Enfin, selon une étude japonaise publiée dans Nature Geoscience en 2014, l’impact aurait instantanément vaporisé des roches riches en soufre, produisant un épais nuage de trioxyde de soufre (SO3). Mélangé à la vapeur d’eau de l’atmosphère, ce gaz a généré, en quelques jours, des précipitations d’acide sulfurique néfastes pour les écosystèmes. Résultat : de nombreuses espèces se sont éteintes, y compris dans les océans mais moins dans l’eau douce où la présence de silicates de calcium – neutralisant l’acidité – a permis aux crocodiles et à d’autres espèces de survivre.

A surveiller : la liste mise à jour des astéroïdes en approche et les risques de collisions avec la Terre

Aujourd’hui, le cratère d’impact est « enterré sous près d’un kilomètre de roches sédimentaires » précise le Dr Auriol Rae de l’Université de Fribour. Les forages récents réalisés dans cette région permettent de mieux comprendre la formation de ce cratère de 200 km de large mais aussi ceux que l’on trouve sur d’autres planètes de notre système solaire.