L'extinction du Permien:

énigme résolue ?

  Il y a 252 millions d'années (252,3 à 251,4 millions d'années (imprécision sur les 2 nombres ±300 000 ans), au Permien, s'est produit la plus grande extinction de masse que la Terre ait connue. Cela pourrait s'intituler: le jour où la vie a disparu sur Terre. Il y eut plusieurs extinctions qui finalement permirent aux mammifères, donc à l'homme, de s'épanouir. 


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  1. Histoire de couches

Voici un trilobite Leviceraurus mammilloides d'Ontario (Canada) bien conservé.  L'histoire de la Terre se lit dans les roches et notamment dans les strates sédimentaires constituées d'argiles, de calcaires et autres grès qui préservent les traces de vie disparue sous forme de fossiles: graines et pollens, coquilles et plancton, ossements, voire squelettes entiers. Lors des premières recherches une constatation choqua les chercheurs: dans certains cas, d'une couche à la suivante, il y avait disparition totale de nombreuses espèces, remplacées par de nouvelles variétés distinctes des précédentes.

   Le renouvellement majeur des fossiles est appelé une "extinction de masse". Les paléontologues ont découvert la première à la fin d'une époque appelée Ordovicien, il y a 440 millions d'années, lorsque la vie était encore cantonnée dans les mers: nombre d'espèces de trilobites (ci-contre), planctons et coraux ont périclité en un bref intervalle de temps, probablement moins de 500 000 ans. 

  Tout aussi spectaculaire est la grande extinction de la fin du Dévonien, entre 370 et 360 millions d'années, quand les espèces sont à nouveau décimées, apparemment en plusieurs vagues successives. Le plancton et les écosystèmes coralliens sont le plus durement touchés, de même que trilobites, brachiopodes et poissons primitifs.

  Suivit une longue période de rétablissement de la biosphère marine et terrestre (diversification des amphibiens et des premiers reptiles), qui ne connut pas de bouleversements majeurs jusqu'au coup d'arrêt d'une nouvelle extinction de masse, il y a 252 (252.3 à 251.4 (imprécision sur les 2 nombres ± 300 000 ans) millions d'années. Cette grande extinction de la fin du permien vit la disparition de toutes les espèces marines et terrestres, y compris de la grande majorité des amphibiens et des reptiles.

  1. Le Karoo, Afrique du Sud

Beaufort Group vertebrate biozonation
http://www.palaeos.com/Paleozoic/Permian/Images/karoo.jpg

les montagnes de Nuweveld, région  ouest du Beaufort     Le 8 septembre 2000, Peter Ward ( géologue et paléontologue à l'université de Washington à Seattle) et ses collègues conclurent, dans la revue Science, que la catastrophe du Permien - Trias (PT) dépouilla la Terre des plantes enracinées, déclenchant de graves érosions. Les rivières furent soudainement encombrées de sédiments, indiquant que la plus grande extinction de masse avait anéanti des quantités d'arbres et autres plantes qui maintenaient le sol en place. Comme résultat, les roches sédimentaires de cette période montrent que de larges méandres dans tout le bassin Karoo, en Afrique du Sud, ont l'apparence de multicanaux  anastomosés (braided en anglais: réunis sur une certaine longueur donnant des bras entrelacés, ramifiés et des rivières plates et très peu profondes), ressemblant aux rivières de la zone dévastée par la grande éruption du Mont St Helens, ou bien, à des régions où disparut la végétation après une coupe claire, comme les déforestations en Amazonie. L'extinction du Permien - Trias (PT) est la mère de toutes les coupes claires déclara Ward.
   Ci-dessus, les montagnes de Nuweveld, région ouest du Beaufort. Les rochers que nous voyons dans cette partie du Karoo, sont âgés d'environ 230 millions d'années. De grandes quantités de fossiles de reptiles y furent découverts.
http://www.museums.org.za/sam/resource/palaeo/cluver/introduc.htm

  1. Le Permien et la Pangée

    Le Permien correspond à la fin de l’orogène hercynien avec la formation de la chaîne de montagnes de l’Oural qui soude les continents nord-atlantique et nord-asiatique. Un supercontinent  (Pangée) est alors formé avec de nombreuses mers intérieures, des conditions de climat aride et un épisode de retrait majeur de la mer. Le terme " Pangée " signifie " toute la terre ". Bien que nous appelions le super continent qui fut formé à la fin de l'ère paléozoïque, " Pangée ", il n'a probablement pas inclus tous les terrains qui ont existé à ce moment-là. D’un point de vue géodynamique : le Permien est dans l’ensemble marqué par la disparition des glaces, des températures plus élevées, des conditions plus sèches et la chute de l’oxygène dans les mers (Berner & Canfield, 1989).

  Ci-dessous, le Gondwana et la Laurasie, tels qu'ils apparaissaient au moment de l'extinction de masse. Nous pouvons voir comment les continents étaient assemblés. La Sibérie avec ses trapps se trouve au Nord. Les plus spectaculaires sont l'Australie et l'Inde qui se trouvent accolés au continent Antarctique et l'Irak, la Turquie et le Tibet dans l'hémisphère sud. La majorité des terres se situent dans l'hémisphère Sud. Le Karoo est localisé par le point rouge. De vastes déserts recouvrent l'ouest de la Pangée et durant le Permien, les reptiles s'étendirent à travers tout le continent. 

Ci-dessous, le Gondwana et la Laurasie, tels qu'ils apparaissaient au moment de l'extinction de masse.

http://www.scotese.com/newpage5.htm
http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/Perm.jpg

   Vers la fin du Paléozoïque, la plupart des océans qui s'étaient formés pendant la dissolution de la Pannotia (Pannotie), ont été absorbés lorsque les continents sont entrés en collision pour former la Pangée. Centrée sur l'équateur, la Pangée s'étirait du Pôle du Sud au Pôle du Nord, séparait par l'Océan Paléo-Téthys à l'est qui se compose de nombreuses micro-plaques, de plateaux océaniques et de fosses et de l'Océan Panthalassa à l'ouest.

    La large chaîne montagneuse, au centre de la Pangée,  transformée en région montagneuse équatoriale pendant le carbonifère supérieur, fut le lieu de production de la houille à l'intérieur de la ceinture équatoriale pluvieuse. Durant le carbonifère supérieur et le Permien inférieur, les régions méridionales de la Pangée (Sud de l'Amérique du Sud, l'Afrique du Sud, l'Antarctique, l'Inde et l'Australie) étaient gelées. De plus, les scientifiques ont trouvé des preuves de l'existence d'une calotte polaire dans l'Est sibérien, au cours du Permien supérieur.

  Au Permien moyen, la chaîne de montagnes de la  Pangée centrale migra vers le Nord donnant un climat plus sec à l'intérieur de l'Amérique du Nord et de l'Europe du Nord. Par suite du soulèvement permanent de la chaîne qui bloqua les vents équatoriaux chargés d'humidité, ils se transformèrent en désert. 

   Dans l' hémisphère Sud, de chaque côté de l'Océan Téthys, il y avait des continents qui furent séparés du super continent. Ces continents étaient la Chine du nord et du sud et un long continent en forme d' "essuie-glace" a formé le continent connu sous le nom de Cimmérie. Il se situe entre l'océan Paléo Téthys et l'océan Téthys.

Un long continent en forme d' "essuie-glace" a formé le continent connu sous le nom de Cimmérie.
http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/latetrimed.jpg

  La Cimmérie se composait de la Turquie, de l'Iran, de l'Afghanistan, du Tibet, de l'Indochine et de la Malaisie. Elle semble s'être écartée du plateau Indo- Australien, appartenant au Gondwana, pendant le Carbonifère supérieur -  Permien inférieur.  Pendant le trias supérieur, en même temps que les continents chinois, la Cimmérie s'est déplacée en direction du nord vers l'Eurasie, se heurtant finalement au plateau méridional de la Sibérie. C'était seulement après la collision de ces fragments asiatiques que ces terrains ont porté le nom de " Pangée ". 

  La Téthys représente une large indentation qui s’enfonce sur la marge orientale de la Pangée et délimite ainsi la masse continentale sud-européenne. L’Europe du NW est caractérisée par l’installation d’un vaste bassin, connu sous le nom de bassin du Zechstein, dans lequel se développe une importante sédimentation évaporitique.

  1. Glossopteris et méandres

ginkos ou ginkgo: arbre à feuille en éventail, sacré en Chine   D'autres études récentes ont découvert des changements brutaux similaires de sédiments de méandres en sédiments anastomosés, à la fin du Permien et au début du Trias (PT) en Australie, Antarctique et Europe du Nord.  Cela renforce la notion de disparition globale des plantes incluant les arbres et la brousse de  glossopteris (sorte de conifère aquatique pouvant atteindre 10 m de haut), dont on a trouvé des traces en antarctique et qui proviendraient de l'ancien continent: le Gondwana (ci-dessus). Les Glossopteris étaient bien représentés. Il y a seulement 160 millions d'années que ce super continent s'est divisé en Afrique, Amérique, Australie, Madagascar et Inde. La présence de Glossopteris en Amérique du Sud, en Antarctique, en Australie et Afrique du Sud est un argument fort favorisant l'intercommunication de ces masses de terre dans un grand supercontinent, le Gondwana, pendant le Permien. Ces glossopteris ressemblent à de modernes ginkos (ou ginkgo: arbre à feuille en éventail, sacré en Chine), qui sont un sous embranchement des gymnospermes (plantes à ovule nu porté par une feuille fertile). Ce sont des arbres de 30 m de haut pour 4,5 m de diamètre, natifs de la Chine et du Japon. Ils sont  représentés par 5 ordres (cycadales - gnetales - ginkgoales - coniférales - taxales). Il y a 15 familles mais 70 générations et 730 espèces. Le ginko est très utilisé en pharmacie (dépression, circulation sanguine, vertige, etc...) et souvent conseillé contre la maladie d'Alzheimer. 

    Ward ajoute qu'une variété de fougères, des graines de fougères et de pins précoces disparurent.
http://snr.uvm.edu/plant-id/gymnosperms/pinaceae/gymnosperms.html

  

   Les rivières anastomosées sont communes en Alaska et dans les régions montagneuses où les glaciers et les flots érodent la roche rapidement, garnissant les rivières de sédiments.

   On pensait autrefois que le passage des rivières, au Permien - Trias, de méandres à ramifications (anastomoses), était causé par le soulèvement des montagnes et par la suite, à l'érosion. Mais l'épisode de soulèvement des montagnes dans le bassin de Karoo ne coïncide pas avec l'extinction de la fin du Permien et du début du Trias, déclare Ward.

   Il conduisit une nouvelle étude avec David Montgomery, un géomorphologue (recherche sur la forme des terrains) de l'université de Washington  et le sédimentologue Roger Smith du musée d'Afrique du Sud, au Cap.

   Selon Ward, les roches indiquent que les rivières sont passées de méandres à anastomoses  en moins de 50 000 ans et qu'elles retrouvent l'état de méandres en 50 000 ou 100 000 ans. Pour lui, cela présente un avantage pour son étude. 

     La nouvelle étude est la dernière d'une série montrant que la catastrophe du Permien - Trias fut rapide et finalement, en termes géologiques, extrêmement effroyable.

  1. La faune

http://wildnetafrica.co.za/themap/of/southafrica/parks/imgs/karootrail.jpg
http://www.parks-sa.co.za/parks/Karoo/images/Karoo04.GIF

paysage sauvage du Karoo Le bassin du Karoo, en Afrique du Sud, est une région inhospitalière, d'une

Le Karoo en Afrique du sud
beauté obsédante. Rien n'y pousse et pour l'animal comme pour l'homme, survivre, tient de la gageure. Pourtant, il n'en a pas toujours était ainsi. Durant la période permienne, la région était une oasis de verdure. Le paysage était probablement composé de plaines basses, selon Michael Benton de l'université de Bristol, avec au loin des montagnes et des rivières qui y serpentaient. Sur leurs rives, il y avait beaucoup de plantes, des fougères par exemple. A l'arrière plan des arbres d'aspect très inhabituel. C'était des millions d'années avant l'apparition des dinosaures et d'étranges créatures à demi oubliées peuplaient notre planète. Les dépôts de cette région sont riches en ossements et spécialement ceux des thérapsidés synapsidés, marquant ainsi l'évolution de ces animaux sur une période de 30 millions d'années, voire plus. Les différents lits du Beaufort ont produit de remarquables collection de synapsidés en plus de quelques importants reptiles archosauriformes (thécodontes) et un assortiment de tétrapodes. Les thécodontes pseudosuchiens, Ornithosuchus et Euparkeria, sont cités comme les deux types ayant pu donner naissance aux deux catégories de dinosaures: l'ordre des saurischiens (ou sauripelviens) et celui des ornithischiens (ou avipelviens). Les restes fossiles qui ont permis cette classification sont le plus souvent les os, les dents et les griffes. Les tétrapodes comprennent tous les vertébrés terrestres: amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères.

   Les thérapsidés, à mi-chemin entre reptiles et mammifères furent les premiers animaux à adopter un mode de vie entièrement terrestre. A n'importe quel endroit, il était possible de trouver 50 ou 60 espèces de reptiles vivants côte à côte, spécialisés dans leur nourriture, sur leur habitat, etc... Voici deux exemples ci-dessous. Les dicynodontes (ci-dessous à gauche) étaient des herbivores de la taille d'un hippopotame qui occupaient la niche écologique de la vache actuelle. 

Les dicynodontes étaient des herbivores de la taille d'un hippopotame
http://www.palaeos.com/Vertebrates/Units/
400Therapsida/400.725.html#Dicynodontia

leur prédateur principal était le dinogorgon
http://www.bornet.es/grf/dinogorgon3.jpg

  Roger Smith (muséum d'Afrique du sud) explique que leur prédateur principal était le dinogorgon (tête de droite), le roi de la jungle permienne. C'était une vraie terreur. Il fut le jeune prédateur du sommet de la pyramide. Il avait des dents de sabre de 30 cm, comme le tigre du même nom. Il se jetait sur le dos des herbivores pour percer leur peau épaisse et arracher leur chair. Cette étrange créature domina le monde pendant 30 millions d'années. C'était un écosystème stable, aussi complet à sa manière que le nôtre aujourd'hui. Mais soudain, il y a 250 millions d'années, la quasi totalité des êtres vivants disparurent. 

  1. L'extinction de masse

  Les couches géologiques de la fin du permien ne comprennent aucun fossile. Absolument aucun signe de vie n'est visible dans la zone géologique qui fait suite à l'extinction de masse. Aucun témoin de la vie ne fut découvert dans cette zone. Pas de plantes, pas de résidus animaliers. Peter Ward de l'université de Washington raconte que l'on passe d'une couche très riche à une couche biologiquement désertique. 

  Dans toute l'histoire de la Terre, il n'y a pas de trace d'une autre catastrophe aussi dévastatrice. 57 % de toutes les familles et 95 % de toutes les espèces marines et terrestres disparurent. Dans le milieu terrestre en pleine expansion, une bonne moitié des amphibiens succombent. Quant aux reptiles qui venaient de connaître une belle expansion en cette fin de l'ère Primaire, 89 genres sur 90 sont exterminés et il leur faudra repartir à zéro pour reconquérir tous les continents. Les insectes connurent aussi le massacre. Le tiers des espèces disparaissent, un second tiers ne survivant qu'avec des populations très réduites. Cette extinction fut de loin plus importante que celle qui fit disparaître les dinosaures, où il n'y eut que 65 % d'extinction des espèces vivantes.

  Dans les années 90, les scientifiques savaient peu de choses et vers la fin de cette décennie, l'impact météorite trouvait beaucoup de partisans.

  Pendant de nombreuses années, des indices furent recherchés en vain dans les roches permiennes. Pas de traces de pas, pas d'empreintes. Le tueur semblait n'avoir laissé aucune trace de son passage. Puis au début des années 90, les scientifiques découvrirent quelque chose.

  1.  Trapps de Sibérie

 

carte géologique de Zolotukhin et al'Mukhamedov, 1998

 

http://palaeo.gly.bris.ac.uk/Palaeofiles/Permian/Map.html
Map based on geological map by Zolotukhin and Al'Mukhamedov,1998

 

http://www.uni-muenster.de/MineralogieMuseum/vulkane/Bild98.jpg 
les trapps de Sibérie  Sous les glaces de Sibérie se trouvent des couches de lave qui s'étendent sur des milliers de km2 :ce sont les trapps de Sibérie. Ils se situent au nord de la Mongolie jusqu'aux rives de l'océan arctique. Ils sont délimités à l'est par la Léna et à l'ouest par l'Ob. Le mot trapp signifie "escalier" en suédois et hollandais. Ces grands plateaux basaltique sont en effet usés par l'érosion en terrasses faisant penser à des escaliers. Les trapps sont des épanchements volcaniques extraordinaires, dont on ne recense qu'une dizaine de cas au cours des 300 derniers millions d'années. Ce sont les plus grands phénomènes effusifs qui ont lieu à la surface de la Terre, comparables par leurs dimensions aux mers basaltiques lunaires et aux vastes plaines volcaniques de Mars et de Vénus. Les scientifiques estiment à 3 millions km3 rejetés.  Ils sont pris en sandwich entre les derniers sédiments du Permien et les premiers du Trias. Aujourd'hui, la région est recouverte de neige et de végétation, mais sous la surface se trouvent des traces de l'éruption volcanique la plus destructrice que la Terre n'ait jamais connu. L'équipe de Paul Renne à Berkeley a daté le début de l'éruption à
252 (252.3 à 251.4 (imprécision sur les 2 nombres  ± 300 000 ans) millions d'années. La Sibérie s'est alors embrasée sur des centaines de milliers de km2

  Pendant le Permien, les changements de la surface de la Terre qui avait commencé lors du carbonifère, ont atteint une apogée. A l'époque un mur de feu s'étendait sur des centaines de mètres de hauteur et sur des centaines de kilomètres, d'un bout à l'autre de l'horizon. Cela s'appelle une coulée basaltique massive, lorsque l'écorce terrestre se déchire et recrache des flots de lave sur tout le continent. Ces éruptions peuvent durer plusieurs millions d'années. Le phénomène reste inexpliqué à l'heure actuelle. Après 1 million d'années, il y a des milliers de km3 de lave qui recouvrent le continent sur environ 2 ou 3 millions de km2 (estimé à l'origine entre 1 et 4). Cela dura pendant des centaines de milliers d'années. C'est beaucoup plus que ce que nous pouvons imaginer. Vincent Courtillot ( université de Paris), un des premiers chercheurs à avoir étudié la région, se pose la question sur le devenir de la vie sur la Terre entière. Les trapps de Sibérie seraient-ils responsables de l'extinction du permien ? Bien que personne n'ait jamais assisté à une coulée basaltique massive, il y a un indice.  En 1783/84, une éruption similaire se produisit, mais de plus petite dimension, en Islande. Au nord-ouest de  Kirkjabærjarklaustur et au sud de l'île, il y a une fissure volcanique appelée la "fissure Laki". 12 km3 de laves furent rejetées en 8 mois et la température moyenne de l'hémisphère Nord chuta de 1°C pendant quelques années. Le phénomène a entraîné des changements climatiques importants dans tout l'hémisphère Nord. Benjamin Franklin, alors ambassadeur américain à Paris, a rapporté les effets de l'éruption en Europe: " Le ciel était obscurci par les cendres volcaniques. Ce fut un été sans Soleil. Il neigea en août et cet hiver fut un des plus rudes de mémoire d'homme". Lors de cet hiver, il y avait des brouillards d'un marron étrange. Il a beaucoup plus neigé que d'habitude. L'hiver s'est prolongé durant l'été suivant. Ce fut l'année sans été, pas de raisins donc pas de vin, pas de blé et ce mauvais temps fut observé jusqu'en Amérique du Nord, au Japon et en Chine.

  En se basant sur l'éruption du Laki, Vincent Courtillot construisit un modèle pour expliquer comment les trapps de Sibérie auraient pu engendrer un apocalypse. Tout commence par des éruptions qui envoient des milliers de tonnes de poussières dans l'atmosphère. Le Soleil est voilé et les températures s'effondrent. D'abord l'hiver arrive, un hiver volcanique où les poussières et le soufre refroidissent l'atmosphère pendant des dizaines d'années. A l'instar d'un hiver nucléaire, cet hiver volcanique dura des décennies et ce n'est qu'un début. Lorsque le ciel se dégage d'énormes quantités de gaz émises par la lave en fusion, se diffusent lentement dans l'atmosphère, notamment le CO2 , un gaz très important dans l'effet de serre. Progressivement, en quelques milliers d'années, la planète se réchauffe de façon critique. Le froid est alors remplacé par une chaleur inhabituelle. Donc l'effet est double. D'abord il fait froid, puis il fait chaud. Finalement, après un million d'années, la Terre et le climat sont différents, une extinction de masse a eu lieu. Ainsi Vincent Courtillot semble avoir trouvé la cause du désastre du permien. une catastrophe volcanique à l'échelle planétaire, s'est produite exactement au même moment. Pourtant, cette explication va se révéler nettement insuffisante.

  Aux USA, Peter Ward étudie la question. Il sait que le réchauffement climatique a dû être rapide et spectaculaire pour causer de tels ravages. La température doit augmenter de façon soudaine et très importante pour provoquer autant de dégâts et une telle extinction de masse. Il étudie en détail les données relatives aux trapps de Sibérie. Il tente d'évaluer les quantités de lave éjectées pendant les éruptions pour déterminer les quantités de dioxyde de carbone (CO2) évacuées dans l'atmosphère. Il évalua ensuite l'effet sur la température du globe. En fait, dans le pire des cas, pour la Terre, la température moyenne du globe aurait augmenté de 5°C. Les données géologiques montrent que lorsque le planète se réchauffe soudainement de 4 ou 5°C, de nombreuses espèces disparaissent. Mais il apparaît également qu'une telle augmentation de la température n'est pas suffisante pour éliminer 95% de la vie existante. Les calculs de Peter Ward indiquent que pour cela, l'augmentation de température doit être plus importante c'est-à-dire qu'elle soit doublée. Pour lui la plupart des chercheurs pensent qu'un réchauffement rapide de 10° C est nécessaire pour faire disparaître autant de plantes et d'animaux. Les 5°C provoqués par les trapps de Sibérie auraient provoqué des changements climatiques mais pas une extinction massive.

  La théorie de Vincent Courtillot paraît ainsi invalidée. Les éruptions de Sibérie eurent un effet dévastateur, mais pas apocalyptique. Un autre phénomène encore plus terrible a dû entrer en jeu.

 

  1. L'enquête

   En 1998, le planétologue Michael Rampino de l'université de New York se rendit dans les Alpes européennes, (ne pas confondre avec les Alpes australiennes). C'est l'un des seuls endroits en Europe où se trouve de la roche permienne contenant des fossiles. Son but était de pouvoir déterminer la durée de l'extinction et identifier le tueur. Pour cela, il mit au point un nouveau système de datation, basé sur le fait que les données fossiles de la fin du Permien sont préservées dans une mince couche rocheuse. En déterminant le temps de décantation, il fut possible d'estimer la durée de l'extinction. Les roches permiennes se trouvent juste au-dessous de la période géologique suivante, le Trias. Une fois déterminée la limite Permien/Trias, Michael Rampino chercha le temps mis par les sédiments pour se déposer.

  Le système de Michael Rampino reposait sur le fait que l'orbite de la Terre autour du Soleil varie imperceptiblement sur une période de 23 000 ans. Ce phénomène entraîne de légers changements climatiques qui provoquent la formation de stries caractéristiques dans la roche, une tous les 23 000 ans. Il photographia les pour les traiter sur ordinateur de façon à faire apparaître des bandes rocheuses larges de 23 000 ans. Il étudia ensuite la position de la couche rocheuse correspondant à l'extinction, au sein des cycles. Cette couche recouvre moins de la ½ d'un cycle soit 8 à 10 000 ans, une durée bien plus courte que ce qui était imaginé. Ainsi les scientifiques ont pu en déduire que l'extinction eu lieu d'une manière incroyablement rapide à l'échelle géologique. A cette époque, cela collait avec l'idée d'une collision avec un impacteur (météorite ou astéroïde). 

   Si une énorme météorite (taille supérieure à l' Everest) percutait la Terre, des ondes de choc parcourraient l'ensemble du globe tuant instantanément toute forme de vie à la surface. Ce serait comparable à 1 milliard de bombes atomiques explosant au même endroit. Dans les secondes qui suivraient des milliers de tonnes de poussières obscurciraient le ciel, masquant le Soleil. Tout se passerait beaucoup plus vite que dans le cas de changements climatiques causés par des coulées basaltiques. Selon les calculs de Michael Rampino, l'hiver nucléaire qui s'ensuivrait serait bien plus intense et brusque, que lors des trapps de Sibérie. La vie aurait disparu presque instantanément. Un cas similaire causa la disparition des dinosaures, il y a 65 millions d'années. L'impact fut retrouvé à Chicxulub dans la presqu'île du Yucatan, au Mexique. La météorite faisait 10 km de diamètre, plus haute que l'Everest. Mais dans le cas qui nous intéresse, elle aurait dû être plus grosse, peut-être 15 à 20 km.

    Mais un objet d'une taille aussi importante doit laisser des traces. Aucune trace à la surface de la Terre n'a retrouvée. Andrian Jones émit une théorie qui sembla séduisante. Le chercheur anglais a créé un modèle informatique pour étudier l'effet de l'impact d'un astéroïde sur la croûte terrestre. L'impact creuse un profond cratère et l'écorce terrestre rebondit pour créer un cratère plus étendu et moins profond. Mais si la taille est très importante, l'écorce terrestre fond et la lave commence à s'écouler pour finalement remplir le cratère, qui disparaît. Ainsi le cratère du Permien aurait été comblé. Mais c'est une idée trop séduisante pour satisfaire la communauté scientifique tout entière. Surtout qu'un tel impact devrait laisser des traces (roches brisées et poussières) sur l'ensemble du globe. Malgré les efforts de tous les Gregory Retallack  concentra ses efforts sur l'Antarctique au Mt. Crean chercheurs, aucun débris ne fut retrouvé. Gregory Retallack a participé à ces recherches au milieu des années 90, en concentrant ses efforts sur l'Antarctique au Mt. Crean (ci-contre). C'était l'aboutissement d'une longue période de recherches. 
http://www.geotimes.org/dec02/NN_soils.html

   Pendant plusieurs semaines il étudia les roches permiennes, mais une couche rocheuse en particulier attira son attention. Dans la couche permienne la plus récente, le quartz présentait des caractéristiques particulières. Le quartz est le cristal le plus répandu sur Terre. Il est généralement blanc et translucide. La plupart des quartzs sont transparents . La lumière les traverse en scintillant et ils paraissent blancs. Or, certains cristaux n'étaient ni blancs, ni transparents. Ce quartz présentait des stries de dislocation très étranges qui se croisaient à différents angles. Quelque chose avait fracassé le cristal. Pour Gregory Retallack, une force gigantesque fut nécessaire pour créer ces structures. L'origine ne pouvait être qu'une énorme météorite. Le chercheur semble avoir trouvé ce que tous les scientifiques cherchaient. Mais l'analyse s'avéra négative. 

   La météorite qui extermina les dinosaures, a laissé  des traces d'iridium, de grandes quantités de quartz choqués et une fine couche de suie. L'iridium est très rare sur Terre mais abondant dans le Système solaire rapport de 0,01 ng/g à 500 ng/g. Le grand avantage de l'iridium est qu'il est mesurable à de très petites quantités, à partir de 10-15 g, permettant entre autres l'analyse de grains individuels de très petites tailles (jusqu'à 50 µm). Quant aux cristaux de quartz choqué (seules les impacts météoritiques, les explosions nucléaires et les expériences permettent d'atteindre les pressions   gigantesques nécessaires pour les former, des millions de fois la pression atmosphérique : voir dinosaures). Or, les échantillons ne contiennent que des traces infimes de quartz choqués et d'iridium. Si l'hypothèse de la météorite était la bonne, de plus grandes quantités auraient dû être trouvées dans la couche P/T que dans la couche K/T. 

  Pour exterminer 95 % des espèces vivants, il aurait fallu une météorite gigantesque d'au moins de 15 km de diamètre. Or, les données recueillies indiquent que si un objet cosmique a effectivement percuté la Terre à la fin de la période permienne, il était bien trop petit pour détruire la planète. Une nouvelle fois, le "tueur" du Permien a échappé aux scientifiques.

  http://earth.leeds.ac.uk/people/images/wignall.jpg

Paul Wignall    Paul Wignall, un géologue de l'université de Leeds (Angleterre) avait toujours douté du rôle de la météorite. Pour lui, toutes les hypothèses reposent sur des données insuffisantes et il pensait connaître le lieu où il trouverait plus d'informations: au Groenland. Si la présence de roches permiennes sur la grande île est avérée, le pays avait été considéré jusqu'à là trop difficile à explorer.

    A la fin des années 90, il décida de tenter sa chance et s'envola vers le Groenland. Le premier objectif fut de trouver les roches permiennes, car personne ne sait vraiment où chercher. Finalement, il trouva et cela dépassa ses rêves les plus fous. Au lieu d'une étroite bande de couche rocheuse, les sédiments remontant à l'époque de l'extinction s'étalaient sur plusieurs mètres, au-dessus et au-dessous d'eux. Les données fossiles comptaient parmi les plus intéressantes jamais trouvées sur la fin de la période permienne. Toute l'extinction permienne s'étalait sous ses yeux sur des dizaines de mètres. Même à l'oeil nu, une évidence s'imposait, les tenants de la météorite s'étaient trompés sur la durée. Les traces du Groenland montraient que l'extinction avait été progressive. De fait elle semblait même s'être étalée sur des dizaines de milliers d'années. Pendant un mois, son équipe amasse 20 caisses d'échantillons. De retour à Leeds, ils se rendent compte de la valeur du trésor amassé. Certains fossiles sont tellement petits qu'ils doivent les extraire dans un bain d'acide. Ils sont débordés par l'ampleur de la découverte que révèlent peu à peu les sédiments. Il y avait une énorme variété de très petits fossiles dans ces roches qui leur indiquaient ce qui s'était passé avec un luxe de détails. L'ordre des disparitions leur apparaissait avec évidence et leur permettait d'étudier l'extinction du début jusqu'à la fin. Pour la première fois la vérité était là. La surprise fut totale.

  1. La grande découverte

  L'extinction se serait déroulée en 3 phases distinctes. La crise commence sur Terre et des espèces de plantes et d'animaux disparaissent. Le processus continue pendant 40 000 ans. Lors de cette première phase, certaines espèces terrestres disparaissent, tandis que d'autres échappent à l'extinction. Ensuite, 40 à 45 000 ans après le début de la crise, l'extinction s'étend soudainement à la mer. C'est la partie marine du phénomène, beaucoup plus bref que sur Terre. Lors de la 2e phase plus rapide, la vie disparaît presque entièrement des océans. Enfin pendant la 3e phase, l'extinction reprend sur la terre ferme. A la suite de cela, arrive l'apogée de l'extinction terrestre. Les espèces végétales et animales caractéristiques disparaissent définitivement. Il y a eu 3 longues phases d'extinction étalées sur 80 000 ans. C'est un concept très différent de la collision avec une météorite. 

  Mais Paul Wignall ne sait toujours pas pourquoi cela s'est produit. Mais il avait trouvé un indice. Des échantillons montraient en effet une quantité anormalement élevée de C12 ( carbone 12), une forme particulière de carbone, après l'extinction marine et avant l'extinction finale de la quasi totalité des espèces terrestres. Le C12 est produit généralement par la décomposition de matière organique, végétale ou animale. L'accroissement est phénoménal, trop important pour être expliqué par ce seul facteur. Wignall réalisa que cette donnée nouvelle était capitale. Il comprit que cet accroissement était une indication pour élucider la nature de l'extinction.

   Finalement l'énigme sera résolue de manière totalement inattendue. Gerald Dickens de Rice university (Texas) est géologue, spécialisé dans les énergies nouvelles. Il ne s'intéresse pas spécialement à l'extinction permienne. Il rencontra un ami dans un bar, lequel lui raconta qu'il essayait de comprendre comment le C12 pouvait être produit rapidement et en grande quantité. Il disposait de données difficiles à expliquer. Cette conversation éveilla la curiosité de Gerald Dickens. Quelques années auparavant, il travaillait sur des forages dans le golfe du Mexique, à la recherche de nouvelles sources d'énergie: l'hydrate de méthane.

  1. Qu'est-ce qu'un hydrate de méthane?

    Sous des conditions de température et de pression particulières, la glace (H2O) peut piéger des molécules de gaz, formant une sorte de cage qui les emprisonne. Les composés résultant s'appellent des hydrates de gaz ou encore des clathrates. Les gaz piégés sont variés, par exemple le dioxyde de carbone (CO2), le sulfure d'hydrogène (H2S) et le méthane (CH4). Ces cages cristallines peuvent stocker de très grandes quantité de gaz.  L'hydrate de méthane est une glace qui contient une quantité énorme de gaz: la fonte de 1 centimètre cube de cette glace libère jusqu'à 164 centimètre cubes de méthane.

  1. Origine et stabilité des hydrates de méthane

   Une importante quantité de matière organique qui se dépose sur les fonds océaniques est incorporée dans les sédiments. Sous l'action des bactéries anaérobies, ces matières organiques se transforment en méthane dans les premières centaines de mètres de la pile sédimentaire . Un volume très important de méthane est ainsi produit. Une partie de ce méthane se combine au molécules d'eau pour former l'hydrate de méthane, dans une fourchette bien définie de température et de pression.

 

  1. Lieux de stockage

  Les fonds marins recèlent d'immenses réservoirs de ce gaz sous forme solide. Gerald Dickens sait que l'hydrate de méthane contient de grandes quantités de C12 et que l'on trouve des dizaines de réservoir à travers le monde, le long des côtes sur les plateaux continentaux. Le long des côtes de l'Amérique du Sud, de l'Amérique centrale, la côte ouest des USA, Canada et probablement en Indonésie et en Australie, en fait là où des matières organiques se décomposent au fond de l'eau pour créer le méthane. Ces énormes réservoirs de méthane pourraient-ils être la somme du C12 retrouvé dans les roches du Permien ? Si oui, comment expliquer le phénomène ? Dickens entame des recherches. Le méthane gelé naturel étant instable et peu facile à extraire, des échantillons artificiels sont produits en laboratoire.

  1. La résolution de l'énigme ?

  La grande question est de savoir comment le méthane passa de l'océan à l'atmosphère. Lorsque Dickens disposa les échantillons artificiels dans de l'eau réchauffée, les résultats furent spectaculaires. Il se dissocie. Le géologue constata que même un petit morceau de méthane gelé, dégage d'énormes quantités de gaz riche en C12 . L'expérience confirme son hypothèse. L'accroissement du carbone 12 est la conséquence de la libération d'énormes quantités de méthane. Et Gerald Dickens fit une autre découvertes: une légère augmentation de la température de l'eau peut faire fondre le méthane et libérer le carbone. Pour expliquer les quantités de carbone 12 que l'on retrouve dans les données géologiques, il suffit que l'eau des fonds marins se réchauffe de 5°C. En octobre 1999 le géologue publia ses résultats. Il est loin de se douter des retombées que ses travaux vont avoir.

  A 8 000 km de là, en Angleterre, Paul Wignall lut l'étude de Gerald Dickens avec un intérêt croissant. Il réalisa tout à coup que ses idées, pour expliquer l'augmentation du C12 , pouvaient s'appliquer à la découverte du Groenland. C'était en quelque sorte le chaînon manquant de l'énigme de l'extinction du Permien. Paul Wignall s'interrogea sur les effets qu'une telle quantité de méthane pouvait avoir sur le climat. De fait, le méthane compte parmi les plus puissants gaz à effet de serre. En prenant le carbone 12 comme base pour les quantités de méthane, le chercheur construisit un modèle climatique approximatif. Il est compliqué d'estimer l'impact qu'a pu avoir la libération du méthane, mais on peut calculer le volume de gaz émis à partir des données sur l'augmentation du C12 . D'après ses évaluations, la quantité de méthane relâchée dans l'atmosphère est suffisante pour réchauffer la plainte de 4 à 5°C. Mais ce n'est pas suffisant pour faire disparaître toute forme de vie sur Terre. Paul Wignall réalisa que le méthane ne représente qu'un seul aspect du problème. Pour que ce gaz gelé fonde, un phénomène précédent devait avoir eu lieu, pour réchauffer la planète de 4 à 5°C. Le méthane aurait alors augmenté la température du globe de 4 à 5°C. Soit un écart depuis le début de l'anomalie de 8 à 10°C. Un réchauffement suffisant pour tuer toutes espèces vivantes.

  Peu à peu, la signification des données retrouvées au Groenland s'impose. Il n'y a pas eu un tueur au Permien, mais deux. C'est ainsi que Paul Wignall peut reconstituer le déroulement probable de l'incroyable catastrophe.

  Comme beaucoup le pensait, cela commence par les trapps de Sibérie. Sur des milliers de km, la lave s'écoule de profondes fissures dans l'écorce terrestre. C'est le 1er tueur. Pour Michel Benton le ciel du Dicynodonte devait être pourpre en raison du taux élevé de poussières rejetées dans l'atmosphère. Lorsque le Mont Saint Helen (USA) explosa dans les années 80, pendant de nombreuses années, dans l'hémisphère Nord, pour les mêmes raisons, nous pouvions admirer un beau ciel rouge, le soir au couchant. Les modifications climatiques s'installèrent peu à peu. Au début, il faisait un peu plus chaud. Mais d'années en années, cela s'aggrava. Il y eut un terrible hiver suivi d'un réchauffement climatique lent. Progressivement la température moyenne s'accroît. Les espèces terrestres les moins résistantes, disparaissent avec une diminution du nombre des naissances avec disparition de plus en plus importante des plus faibles. Les conséquences se répercutèrent dans les océans. La température de l'eau augmenta entraînant la mort des espèces marines.  C'est alors qu'un nouveau phénomène entra en action. Les eaux de plus en plus chaudes libérèrent le second tueur venu du fond des océans: le méthane. La libération d'énormes quantité de méthane, gaz à effet de serre, augmenta la température du globe de 4 à 5°C. Le réchauffement global entraîna un accroissement de la température moyenne de la Terre de 10°C. Cela signifie que le Sahara occupe tout ce qui contenait la vie. Finalement des espèces entières disparurent.

  Voilà qui satisfait le monde scientifique. Une théorie globale pouvait expliquer les données retrouvées sur le terrain parmi les fossiles du Groenland. Après de nombreuses années de recherche, la cause de l'extinction du Permien a peut-être été identifiée. A suivre......

  1. Le lystrosaurus

Lystrosaurus reconstruction  Il faudra 100 000 ans pour que la vie commence à reprendre ses droits. Une nouvelle famille de créature s'impose sur la Terre. C'est le début du règne des dinosaures. Mais les chercheurs font une découverte. Ils s'aperçoivent que l'un des étranges animaux, mi-reptile, mi-mammifère, découvert au cours du Permien, a survécu: le lystrosaurus, de la taille d'une vache. Cette créature d'apparence insolite, compte parmi les animaux les plus importants que la Terre est jamais porté. Il est l'ancêtre de tous les mammifères et donc de l'homme. Si nous sommes ici aujourd'hui, c'est que cette étrange créature s'est accrochée à la vie lors de la plus grande catastrophe que la Terre ait connue. 
http://www.mathematical.com/dinolystrosaur.html

   Hormis le Gondwana, des fossiles de lystrosaurus furent retrouvés en Russie, en Chine et en Mongolie. Ceci peut être le résultat du déplacement des animaux du Gondwana à travers l'ensemble des territoires de la Pangée. Par ailleurs, historiquement la distribution des plantes et des animaux, comme les dicynodontes, ont prouvé l'existence passée du Gondwana.

 Illustration d'un diictodonte sollasi - dessin: Cedric Hunter    En tant que reptile mammalien dicynodonte, les dents du lystrosaurus furent réduites à l'état d'une paire de défenses. C'est ainsi que l'on sut que ces reptiles étaient herbivores. La structure du crâne, avec les narines et les orbites des yeux placés près du sommet du crâne, l'extrémité du museau tourné vers le bas, les dents et les mâchoires placés aussi vers le bas, tout suggère que le lystrosaurus ait été un ruminant  amphibien ressemblant plus ou moins aux hippopotames. Les lystrosaurus demeurèrent autour des berges des rares bassins continentaux où ils déterraient les racines des plantes avec leurs dents. Leurs larges pattes leur ont permis de marcher dans les endroits les plus bourbeux en recherchant leur délicate nourriture.

     Très commun dans la majeure partie de la période de Karoo, ces reptiles peu communs ont eu une structure crânienne fortement modifiée avec une mâchoire inférieure très mobile et la plupart ou bien toutes les dents remplacées par un bec corné. Par certains côtés les dicynodontes ont probablement ressemblé à de grandes tortues et ont très probablement vécu en groupes ou en troupeaux assez grands. Ci-dessus, à droite, des dicynodontes du genre diictodontes tels qu'ils pouvaient être au Karoo au Permien supérieur, dicynodontes il y a 230 millions d'années. Ils possèdent un bec corné et une paire de longues défenses dans la mâchoire supérieure, remplaçant toutes les dents.  Ils déchiquetaient leur nourriture avec le bec corné

    En conclusion les dicynodontes n'étaient  pas les hippopotames et rhinocéros d'aujourd'hui. Seules, les énormes reliques de kannemeyeriens (voir image cynodontes) des triasiques moyen et supérieur  s'adaptent parfaitement  à cette description (trop bonne peut-être pour quelques genres  permiens comme le Rhachiocéphalus ). Un genre de dicynodonte du trias de Russie, Eléphantosaure, peut avoir approché la taille des cératopsidés (plus de 5 m). Cependant, nous ne pouvons jamais savoir, car la voûte crânienne est bien souvent tout ce que l'on connaît d'un animal. La plupart des dicynodontes du Permien seraient sensés avoir eu la taille du chien ou plus petit et la grande taille typique, aurait été celle du mouton. Les dinocéphales tapinocéphalidés et les anapsidés paréiasaures étaient plus proches de la description des hippopotames et rhinocéros.

http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/hydrates.methane.htm
http://woodshole.er.usgs.gov/project-pages/hydrates/
http://www.earth.rochester.edu/ees207/Mass_Ext/higgins_mass4.html
http://www.es-designs.com/geol105/lectures/lecture22.html
http://www.geolsoc.org.uk/template.cfm?name=fbasalts
http://www.ucmp.berkeley.edu/education/events/cowen1a.html
http://www.campusprogram.com/reference/en/wikipedia/p/pe/permian_triassic_extinction_event.html
http://www.bbc.co.uk/science/horizon/2002/dayearthdiedtrans.shtml
http://www.bbc.co.uk/science/horizon/2002/dayearthdied.shtml
http://www.ucmp.berkeley.edu/diapsids/extinction.html
http://www.mala.bc.ca/~earles/siberian-traps-ptr-jun02.htm
http://www.rae.org/cambrian.html
http://www.nature.com/nsu/010517/010517-8.html
http://www.geotimes.org/dec02/NN_soils.html
http://www.geotimes.org/aug02/NN_volcanism.html
http://www.le.ac.uk/gl/news/mkr6june2002.html
http://www.cosis.net/abstracts/EAE03/06192/EAE03-J-06192-1.pdf
http://www.museums.org.za/sam/exh/time2000/13_fossils.htm

 

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