À la fin du Permien, il y a 252 millions d’années, la Terre a été dévastée par une extinction massive qui a anéanti plus de 90 % des espèces de la planète. Comparée à d’autres extinctions massives, la guérison après la Grande Mort a été lente : il a fallu au moins 10 millions d’années pour que la planète se repeuple et commence à retrouver sa diversité. La plus grande extinction massive de l’histoire de la Terre pourrait avoir été provoquée par un puissant cycle El Niño. Une impulsion mortelle de rayonnement ultraviolet (UV) pourrait également avoir joué un rôle dans la plus grande extinction massive sur Terre, suggèrent les grains de pollen fossilisés.
Il y a 250 millions d’années, les volcans rejetant du dioxyde de carbone ont tellement réchauffé le climat que les phénomènes extrêmes El Niño sont devenus la norme, poussant une grande partie de la vie sur Terre au-delà de sa capacité. La plus grande extinction massive de l’histoire de la Terre pourrait avoir été provoquée par un puissant cycle El Niño.
De nouvelles recherches montrent qu’une surcharge de dioxyde de carbone dans l’atmosphère a conduit à un changement climatique, qui à son tour a conduit à l’extinction de 90% des espèces sur Terre il y a environ 250 millions d’années, à la fin du Permien. Cette découverte a des implications pour la science climatique moderne: les chercheurs ne savent pas comment le réchauffement actuel affectera le cycle El Niño-La Niña, mais même une fraction des perturbations causées par le plus grand événement d’extinction au monde rendrait la vie très difficile à l’humanité.
La vie a prospéré pendant la période du Permien (il y a 298,9 millions à 251,9 millions d’années). Le supercontinent Pangée était entouré de forêts luxuriantes où d’étranges reptiles erraient aux côtés d’amphibiens et de nuées d’insectes bourdonnantes. Dans les océans, les récifs imposants abritaient des nautiles en spirale, des poissons osseux et des requins.
Et puis une série de failles volcaniques géantes ont éclaté sur le territoire de la Sibérie moderne. Ces failles, connues sous le nom de pièges sibériens, ont libéré d’énormes quantités de dioxyde de carbone dans l’air. Pire encore, ils ont éclaté dans une zone riche en filons de charbon, qui se sont également évaporés dans l’atmosphère. Des sédiments géologiques issus de cette éruption ont été trouvés dans des couches rocheuses aussi loin qu’en Afrique du Sud.
Une coupe géologique du champ issue de l’étude a révélé une sécheresse extrême il y a 252 millions d’années, signe de perturbations du cycle El Niño-La Niña. Une nouvelle étude suggère que les éruptions volcaniques en Sibérie ont déclenché des événements El Niño extrêmes, qui ont à leur tour conduit à l’extinction de la fin du Permien, lorsque 90 % de la vie sur Terre a disparu. Paul Wignall/Université de Leeds
L’auteur principal de l’étude, Yadong Sun, géoscientifique à l’Université des sciences géologiques de Chine, compile depuis longtemps une base de données de dents de créatures ressemblant à des anguilles du Permien appelées conodontes, car les dents peuvent fournir des informations sur la température des océans. Ses données montrent qu’à travers Panthalassa – un ancien océan qui était le prédécesseur de l’océan Pacifique – la partie occidentale de l’océan était initialement plus chaude que la partie orientale. Cependant, ce gradient s’est affaibli à mesure que le climat s’est réchauffé à la fin du Permien, créant des températures plus chaudes à l’est, un peu comme les événements El Niño d’aujourd’hui dans l’océan Pacifique.
Le résultat final, a déclaré Farnsworth, a été une série d’El Niños très graves et de très longue durée. Sun, Farnsworth et leurs collègues ont modélisé les effets et ont montré que sur terre, ces événements El Niño intensifieraient les températures déjà en hausse causées par le réchauffement provoqué par le dioxyde de carbone. Les forêts et les espèces qui en dépendent seraient les premières à lutter et à mourir. Les forêts éliminent le dioxyde de carbone de l’atmosphère, de sorte que leur perte a permis à encore plus de carbone piégeant la chaleur de rester en altitude.
Il y avait un décalage notable entre la mort de la faune marine et celle de la faune terrestre. De plus, l’extinction du biote marin a commencé 17 mille ans avant le réchauffement brutal des eaux équatoriales de 26° à 34°, qui dépassait clairement les capacités de nombreux êtres vivants. Cela signifie qu’un «tueur» invisible était également à l’œuvre – peut-être un manque d’oxygène dans l’océan (anoxie). Cependant, les auteurs de l’étude ont rejeté cette version, car à une époque de forte saturation en oxygène de l’atmosphère, l’anoxie océanique aurait difficilement pu provoquer la mort du biote terrestre, qui a commencé avant la crise marine et bien avant le pic de réchauffement. En témoigne la disparition des tourbières et le remplacement des forêts de gymnospermes par des écosystèmes arbustifs des dizaines voire des centaines de milliers d’années avant la mort du biote océanique. Les scientifiques ont avancé plusieurs hypothèses sur l’extinction des terres, allant de l’empoisonnement aux métaux à l’appauvrissement de la couche d’ozone en passant par les pluies acides. Mais aucun n’a pu expliquer toute la profondeur de la crise du Permien supérieur.
Les experts se sont tournés vers les événements climatiques à court terme qui se produisent à des échelles annuelles et décennales et peuvent provoquer d’importantes fluctuations de température et de cycles hydrologiques. Ils ont utilisé le modèle HadCM3BL pour prédire le climat mondial face à une forte augmentation des émissions de gaz à effet de serre, des données de paléotempérature et des analyses de sédiments pour déterminer le gradient de température de la surface de la mer à l’équateur – SST (Equatorial Sea Surface Temperature) – et construire un modèle. de l’interaction atmosphère-océan.
Selon le modèle obtenu, à la fin de la période permienne, le gradient zonal de SST dans l’océan Téthys a diminué de 7 à 10°C à 1 à 4° à la limite des périodes géologiques. Ces changements ainsi que d’autres changements majeurs dans les paramètres océaniques ont conduit à un affaiblissement de la circulation de Walker, un phénomène météorologique de mélange de la basse atmosphère au-dessus de l’océan sous les tropiques. Tout cela a provoqué El Niño – des fluctuations de la température de la couche supérieure de l’océan tropical.
L’El Niño moderne dure de 9 à 12 mois; au Pliocène, il a duré trois millions d’années. Il y a un débat sur la mesure dans laquelle le réchauffement climatique aggrave ce phénomène. Cependant, le modèle construit par les auteurs des nouveaux travaux scientifiques a montré qu’à la fin du Permien, la force et la durée d’El Niño ont augmenté. En conséquence, la planète a connu un climat très chaud et extrêmement instable.
Lors des puissants épisodes El Niño, l’énergie thermique stockée dans les océans se déverse sur les terres, provoquant de graves sécheresses et des vagues de chaleur extrêmes. Aujourd’hui, cela s’observe dans la zone équatoriale, affectant les forêts d’Amazonie et d’Afrique centrale.
Dans le biote marin, les fortes vagues de chaleur provoquées par El Niño continuent aujourd’hui de provoquer le blanchissement des récifs coralliens et la mort du plancton. À la fin du Permien, cela a failli conduire à une catastrophe à l’échelle planétaire.
Une impulsion mortelle de rayonnement ultraviolet (UV) pourrait avoir joué un rôle dans le plus grand événement d’extinction massive sur Terre, révèlent des grains de pollen fossilisés. L’analyse a révélé que le pollen, qui remonte à l’extinction massive du Permien-Trias, il y a environ 250 millions d’années, produisait des composés de «protection solaire» qui protégeaient contre les rayons UV-B nocifs. À cette époque, environ 80% de toutes les espèces marines et terrestres avaient disparu.
Pour cette étude, publiée dans la revue Science Advances, une équipe de scientifiques internationaux a développé une nouvelle méthode utilisant un faisceau laser pour étudier de minuscules grains qui font environ la moitié de la largeur d’un cheveu humain et ont été trouvés incrustés dans des roches découvertes dans le sud du Tibet. selon un communiqué.
Dimetrodon était l’une des créatures qui vivaient pendant la période du Permien. Mark Garlick/Photothèque scientifique
Les plantes utilisent la photosynthèse pour convertir la lumière du soleil en énergie, mais elles ont également besoin d’un mécanisme pour bloquer les rayons UVB nocifs. Dans ce cas, la vague de rayonnement ne tuerait pas complètement les plantes, mais les ralentirait, réduisant ainsi leur capacité de photosynthèse, ce qui les rendrait finalement incapables de se reproduire.
Les experts spéculent depuis longtemps que l’extinction du Permien-Trias, classée parmi les cinq événements d’extinction majeurs sur Terre, était une réponse à une «urgence paléoclimatique» provoquée par l’éruption des pièges sibériens, un événement volcanique majeur dans ce qui est aujourd’hui la Sibérie. L’incident catastrophique a poussé les panaches de carbone enfouis profondément dans la Terre vers la stratosphère, conduisant à un réchauffement climatique qui “a provoqué l’effondrement de la couche d’ozone de la Terre”, selon les chercheurs.
Grain de pollen utilisé dans ce travail. Sa taille est environ la moitié de la largeur d’un cheveu humain. Liu Feng/Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing
Dans leur étude, les scientifiques ont également découvert un lien entre l’augmentation du rayonnement UV-B et la manière dont il modifie la chimie des tissus végétaux, entraînant «une perte de diversité des insectes». Dans ce cas, les tissus végétaux sont devenus moins appétissants pour les herbivores et moins digestibles.
Parce que les feuilles des plantes contenaient moins d’azote, elles n’étaient pas assez nutritives pour les insectes qui les mangeaient. Cela peut expliquer pourquoi les populations d’insectes ont chuté lors de cet événement d’extinction. Les insectes sortent souvent indemnes lors d’extinctions massives, mais pas pendant cette période d’extinction.
Après la Grande Mort, la vie sur Terre a mis des millions d’années à se rétablir. Les micro-organismes peuvent expliquer la lente récupération après cette période.
À la fin du Permien, il y a 252 millions d’années, la Terre a été dévastée par une extinction massive qui a anéanti plus de 90% des espèces de la planète. Comparée à d’autres extinctions massives, la guérison après la Grande Mort a été lente: il a fallu au moins 10 millions d’années pour que la planète se repeuple et commence à retrouver sa diversité.
Les scientifiques ont peut-être compris ce qui a retardé le rétablissement de la Terre. Un groupe de minuscules organismes marins appelés radiolaires a disparu par extinction. Leur absence a radicalement modifié la géochimie marine, entraînant une sorte de formation argileuse libérant du dioxyde de carbone. Cette libération de dioxyde de carbone a maintenu l’atmosphère chaude et les océans acides, ralentissant ainsi la reprise de la vie, expliquent les scientifiques dans un article publié dans la revue Nature Geoscience.
Le co-auteur de l’étude, Clément Bataille, aujourd’hui professeur de sciences de la terre et de l’environnement à l’Université d’Ottawa au Canada, a déclaré à Live Science que des conditions aussi extrêmes n’avaient pas été observées sur Terre depuis des centaines de millions d’années, avant l’émergence de la vie omniprésente.
“Cela montre simplement combien nous ne savons pas sur ces cycles biogéochimiques et comment un petit changement peut déséquilibrer très rapidement un système”, a déclaré Bataille.
Bataille a travaillé sur ces recherches en tant que chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Xiao-Ming Liu, géochimiste à l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill. Les chercheurs ont tenté de comprendre les changements intervenus dans le climat de la Terre à la fin du Permien (il y a 298,9 millions à 251,9 millions d’années) et au début du Trias (il y a 251,9 millions à 201,3 millions d’années). L’équipe souhaitait étudier un processus appelé altération chimique, lorsque les roches terrestres se décomposent et libèrent du calcium, qui se retrouve dans les océans. Là, le calcium se combine au dioxyde de carbone (CO2) pour former des roches carbonatées. Plus le climat est chaud, plus l’altération se produit rapidement car les réactions chimiques se produisent plus rapidement à des températures plus élevées, et plus l’eau coule signifie plus d’érosion. Cela crée une boucle de rétroaction qui contrôle les températures mondiales: lorsqu’il fait plus chaud et que les intempéries se produisent plus rapidement, davantage de CO2 pénètre dans la mer et reste emprisonné dans les roches océaniques, contribuant ainsi à refroidir le climat. Lorsque le climat se refroidit, les intempéries ralentissent et moins de CO2 est emprisonné dans les roches océaniques, évitant ainsi un refroidissement trop important.
Mais il existe un autre processus qui peut se produire dans l’océan, appelé altération inversée. Cela se produit lorsque le silicium minéral est abondant et forme de nouvelles argiles au fond des océans. Lors de l’altération inverse, ces argiles libèrent plus de CO2 que les roches carbonatées ne peuvent en contenir.
Le silicium n’est pas très abondant dans les océans modernes car il est consommé par de minuscules organismes planctoniques pour créer leurs coquilles, de sorte que l’altération inverse se produit rarement. De même, pendant la période du Permien, de minuscules organismes appelés radiolaires ont absorbé presque tout le silicium, réduisant ainsi au minimum l’altération inverse.
Cependant, tout cela a peut-être changé à la fin du Permien et au début du Trias. À ce stade, les roches riches en silicium, composées d’innombrables coquilles de radiolaires, ont disparu, indiquant que les radiolaires pourraient avoir disparu. Dans le même temps, l’équilibre de certaines variantes moléculaires dans les roches océaniques a été perturbé, ont découvert Bataille, Liu et leurs collègues.
Les chercheurs ont étudié les rapports isotopiques du lithium. Les isotopes sont des versions d’un élément avec des masses atomiques légèrement différentes de la normale car leurs noyaux contiennent un nombre différent de neutrons. En raison de leurs poids différents, les différents isotopes du lithium sont absorbés dans des proportions différentes lors de la formation de nouvelles argiles, ce qui se produit lors de l’altération inverse. Les chercheurs ont découvert que certains isotopes du lithium avaient pratiquement disparu de l’océan juste avant la Grande Mort et ne s’étaient rétablis qu’environ 5 millions d’années au cours du Trias. Cela dresse le tableau d’un monde dans lequel la perte de radiolaires a laissé l’océan rempli de silice, permettant une altération inverse, a déclaré Bataille. Le CO2 libéré par l’altération inversée a peut-être supprimé l’altération chimique piégeant le CO2 qui se produisait à l’époque et, à son tour, a maintenu le climat très humide. La vie serait difficile dans de telles conditions.
Il s’agit de la première preuve directe d’une altération inversée à cette époque, a déclaré Hana Jurikova, biogéochimiste marine à l’Université de St. Andrews en Écosse. Yurikova n’a pas participé à l’étude, mais elle a écrit un éditorial accompagnant l’article dans la revue Nature Geoscience.