Si un méga astéroïde n’avait pas fait disparaître les dinosaures, les volcans l’auraient fait

Atlantico : Vous venez de publier une étude, Continental flood basalts drive Phanerozoic extinctions ("Les inondations de basalte continentales sont à l'origine des extinctions du Phanérozoïque") qui relance le débat sur les causes de la disparition des dinosaures sur la planète. Selon vous, les volcans ont été la cause de plusieurs extinctions majeures. Lesquelles ?

Theodore Green : Le débat sur les causes de l'extinction massive du Crétacé-Paléogène (y compris l'extinction des dinosaures) se poursuit, mais nous avons montré de manière plus quantitative qu'elle correspond au même schéma que de nombreuses autres extinctions. Nos résultats montrent qu'un nombre important d'extinctions correspond à l'éruption de régions volcaniques expansives appelées grandes provinces ignées, ce qui confirme que ces dernières sont la cause des extinctions. En ce qui concerne les extinctions majeures auxquelles les provinces volcaniques sont associées, les grandes provinces ignées sont probablement à l'origine de quatre des cinq extinctions massives (les trapps du Deccan lors de l'extinction massive du Crétacé-Paléogène il y a 66 millions d'années, la province magmatique de l'Atlantique central lors de l'extinction massive du Trias-Jurassique il y a 201 millions d'années, les trappes de Sibérie lors de l'extinction massive du Permien-Trias il y a 252 millions d'années, et les provinces de Viluy et de Kola-Dniepr lors de l'extinction massive du Frasnien-Famennien il y a 370 millions d'années). D'autres chercheurs ont suggéré que le volcanisme pourrait être une cause de la cinquième extinction de masse (l'extinction de masse Ordovicien-Silurien, il y a 444 millions d'années), mais aucune province volcanique spécifique n'a encore été associée à cette extinction.

Comment l'activité volcanique peut-elle être responsable de ces extinctions ?

L'activité volcanique, quelle que soit son échelle, peut être dommageable pour l'écosystème, mais les volcans dont nous parlons sont environ un million de fois plus grands qu'une grande éruption moderne comme celle du Mont Saint Helens et leur éruption dure environ un million d'années, ils ont donc des effets globaux et durables. Directement autour d'un volcan, des matières toxiques comme le mercure et le gaz fluor peuvent nuire aux organismes ainsi qu'à ceux qui meurent dans les coulées de lave. Les cendres peuvent s'étendre sur une longue distance, diminuer la qualité de l'air et même bloquer le soleil pendant une courte période. Les aérosols de sulfate peuvent s'élever dans l'atmosphère et bloquer le rayonnement solaire, ce qui refroidit la planète pendant des semaines, des mois ou des années. Puis, à plus long terme, le dioxyde de carbone libéré par les volcans contribue à augmenter les températures, à l'instar du changement climatique actuel. Il y a donc des dommages directs pour les organismes situés à proximité des volcans en éruption, puis des effets globaux dus au changement climatique, car l'augmentation des concentrations de dioxyde de carbone rend les océans plus acides, augmente considérablement les températures, fait fondre la glace et augmente le niveau de la mer, etc. Ces effets globaux et durables modifient suffisamment les conditions de vie sur la planète pour que de nombreux organismes ne puissent pas survivre, ce qui entraîne des extinctions massives.

Comment avez-vous obtenu ces résultats ? Quelles sont vos conclusions ? 

Nous avons obtenu ces résultats en examinant les données géochronologiques de diverses grandes provinces ignées et en comparant la chronologie de ces événements aux intervalles d'extinction connus (extinctions de masse et extinctions à plus petite échelle au cours des 540 derniers millions d'années). Nous avons calculé la corrélation dans le temps entre les deux ensembles de données, obtenant une valeur qui indique dans quelle mesure les volcans correspondent aux extinctions dans le temps. Nous avons ensuite utilisé des superordinateurs pour simuler d'autres scénarios ; nous avons utilisé la même liste d'éruptions de grandes provinces ignées et simulé d'autres modèles d'événements d'extinction et calculé leur corrélation. Très, très peu de simulations ont montré une corrélation aussi forte que ce que nous avons réellement observé dans les archives géologiques, ce qui indique qu'il est peu probable que les extinctions et les volcans s'alignent par hasard et suggère plutôt que les extinctions ont été causées par les volcans. À l'exception de l'astéroïde Chicxulub (qui est celui qui est lié à l'extinction des dinosaures), nous n'avons pas constaté de relation significative entre les impacts d'astéroïdes et les événements d'extinction lorsque nous avons répété notre analyse avec eux. Nous avons également calculé le taux d'éruption des différentes provinces volcaniques qui ont connu des événements d'extinction et nous avons constaté que des taux d'éruption plus élevés produisaient des extinctions plus graves, y compris des extinctions massives. Les taux d'éruption les plus élevés provenaient des volcans qui sont liés aux extinctions de masse.  

La thèse selon laquelle un astéroïde aurait éradiqué les dinosaures fait depuis longtemps consensus dans le monde scientifique. Votre analyse est-elle contradictoire ou complémentaire de ces points de vue ?

Notre analyse ne contredit pas la thèse selon laquelle l'astéroïde a joué un rôle important dans l'extinction des dinosaures. Il existe des preuves solides que l'astéroïde a frappé la Terre à cette époque et a été très destructeur pour la vie sur la planète. Cependant, d'autres chercheurs ont également passé des décennies à travailler sur les trapps du Deccan, une grande province ignée qui était en éruption à peu près au moment où les dinosaures ont disparu et où l'astéroïde a frappé. Nos travaux contribuent à mettre en évidence le fait que les autres extinctions massives, ainsi que de nombreuses extinctions de moindre ampleur, sont probablement causées par des éruptions volcaniques à grande échelle. Le fait qu'une éruption de cette ampleur ait eu lieu au moment de l'extinction des dinosaures indique que l'environnement était soumis à un stress important avant l'impact de l'astéroïde et qu'il aurait pu y avoir une extinction massive à cette époque même si l'astéroïde n'avait pas frappé (nos calculs montrent qu'étant donné leur taux d'éruption, les trapps du Deccan auraient pu produire une extinction grave à eux seuls). L'astéroïde a sans aucun doute aggravé la situation et a eu une grande influence sur la forme que l'extinction a prise. Nos travaux, et ceux de nombreuses autres personnes qui ont étudié la chronologie et les effets environnementaux des trappes du Deccan, permettent de souligner que les deux événements (les volcans et l'astéroïde) ont joué un rôle dans l'extinction des dinosaures et d'autres formes de vie il y a environ 66 millions d'années.

Quelle pourrait être la prochaine étape de votre recherche ? Y a-t-il des choses à clarifier ?

Il faut toujours plus de géochronologie de haute précision pour éclairer ce genre d'analyses. Au fur et à mesure que ces données sont générées, en particulier pour certaines des grandes provinces ignées pour lesquelles les incertitudes sur le moment des éruptions sont plus grandes, nous pouvons revoir les calculs pour obtenir des estimations plus précises du taux d'éruption et du taux auquel les éruptions ajoutaient du dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Au fur et à mesure que des travaux géochronologiques seront effectués sur les grandes provinces ignées (et les impacts d'astéroïdes), nous pourrons revoir les simulations et les autres calculs effectués dans le cadre de cette recherche. C'est l'étape suivante qui m'intéresse le plus, et c'est pourquoi je suis maintenant dans un programme d'études supérieures où j'étudie la géochronologie de haute précision et les grandes provinces ignées.