Crise permienne
Discussion verrouillée
Il y a plus de 240 000 000 d'années,
La plus grande majorité des espèces animales a disparu de la surface de la terre, les raisons de cette catastrophe ont été longtemps ignoré. Mais aujourd'hui les paléontologues Pensent avoir découvert la raison de cette grande catastrophe.
Cette extension s'étale sur plus de 80 000 ans. La première raison de cette extinction elle le fait qu'une énorme éruption volcanique situé dans la région sibérienne a tout d'abord provoqué un abaissement des températures puis un réchauffement brutal des températures d'environ 4° C du au rejet du dioxyde de carbone des éruptions volcaniques.
La deuxième raison de cette extinction, est que le réchauffement climatique a augmenté la température des océans, et les réserves de méthane en profondeur se sont donc libéré. Et ont donc ainsi été à l'origine d'une deuxième élévation de la température.
En conséquence la température à la fin de cette crise a augmenté d'environ 10 °C sur l'ensemble du globe. 99 % des espèces vivantes ont disparu lors de cette grande extinction.
Cette catastrophe sur passe celle de l'extinction des dinosaures.
La quasi-totalité des reptiles mammaliens ont disparu, heureusement pour nous les mammifères sont apparus et ont subsisté à cette catastrophe, ainsi que les dinosaures qui apparurent juste après cette crise.
Depuis les premières études des écosystèmes passé, les paléontologues ont découvert que l'histoire du vivant sur la terre a été jonché de nombreuses crises biologiques et de catastrophe naturelle à l'échelle planétaire.
Pour ma part, j'ai bien l'impression que les grandes crises planétaires ont été à l'origine de l'apparition de nombreux groupes d'organismes vivants importants pour l'histoire de la vie sur notre planète.
Je pourrais même proposé le fait que l'homme ne serait pas apparu si ces faits ne s'étaient pas produit. Mais il est vrai que ceci est un peu réducteur car l'arrivée de l'homme sur notre planète est due à un enchevêtrement d'adaptation qui est le pur fruit du hasard évolutif. Et donc que toute donné de l'histoire de la vie est un facteur a comptabilisé dans le pur produit de l'arrivée de l'homme.
Cet après-midi j'ai visionner un documentaire sur la crise permien — trias. Comme j'ai la flemme d'écrire et que j'ai du mal à utiliser les touches de mon ordinateur, j'utilise enfin la fonction reconnaissance vocale de celui -ci.
Donc maintenant vous verrez deux plus longs postes de kuzanaguy, dommage à vous. (mdr)
ps :hot chocolate j'espère que tu avais reçu mon documentaire, tikemy j'ai enfin résolu le problème de virus.
J'espère aussi que mon texte est assez clair.
Posté par Kuzanaguy
Posté par Pyroraptor
99%???
J'ai lu 90% voir 95% ouai mais surtout pour les populations marines et d'environ 70% pour les especes terrestres...
Pour le méthane tu es bien sur de ca? Parce que j'ai lu qu'il s'agissait du sulfure d'hydrogene H2S, ce gaz peut s'accumuler dans les réseaux d'assainissement et corroder les tuyaux qu'ils soient en béton ou en métal.
J'ai lu 90% voir 95% ouai mais surtout pour les populations marines et d'environ 70% pour les especes terrestres...
Pour le méthane tu es bien sur de ca? Parce que j'ai lu qu'il s'agissait du sulfure d'hydrogene H2S, ce gaz peut s'accumuler dans les réseaux d'assainissement et corroder les tuyaux qu'ils soient en béton ou en métal.
Posté par HoT ChOcOlAtE
J'ai bien reçu ton Documentaire, je vais le regarder demain !
Merci bien Kuzanaguy !
Merci bien Kuzanaguy !
Posté par Kuzanaguy
OUI tu a raison vari pour ce qui est du nombre d éspèces disparu,je me suis Emmêlé les pinceaux avec le nombre d éspèces disparues jusqu a aujourd hui.par contre c est bien du méthane qui est à l origine de la forte concentration de C12 dans les sédiments de la limite permien trias.
Posté par Damien35
Pour le méthane, c'est des hydrates de méthane à l'état solide situés dans les profondeurs des océans sur la marge continentale si je ne dis pas de bêtises. L'élévation de température de l'océan a permit la dissolution de ces hydrates, qui ont par la suite contribués à augmenter la température globale du couple océan-atmosphère. Il ne faut pas oublier que les systèmes sont couplés ! On peut prendre exemple sur ce qui se passe actuellement : l'augmentation de la quantité de CO2 dans l'atmosphère induit une augmentation d'"absorption" du CO2 par les océans (dissolution : CO2 + H2O (molécule d'eau) -> H+ + HCO3-). Les H+ acidifient l'océan, les HCO3- seront utilisés par les organismes pour fabriquer leur coquille (CaCO3) par exemple. Cette acidification (qui modifie les conditions du milieu) a un impact sur les faune océaniques...
Il y aussi eu des problèmes d'anoxie (faible teneur en oxygène) dans les océans et des variations eustatiques (du niveau marin)... bref pas de bol pour les bebetes de l'époque
Il y aussi eu des problèmes d'anoxie (faible teneur en oxygène) dans les océans et des variations eustatiques (du niveau marin)... bref pas de bol pour les bebetes de l'époque
Posté par Kuzanaguy
Oui damien j ai entendu également l histoire de ce phénomène à l origine de l augmentation de l acidité des océans.
et comme tu le dis nous observons actuellement une augmentation de l acidités des océans,malheureusement les organismes vivants composant le plancton sont très sensibles au changement d acidité (également au changement et même infime ,de la température des océans)et si la population de zoo plancton et de phytoplancton venait à diminuer la crise amorcé prendrait une accélération fulgurante car ce composé d organismes regroupe en son sein la majorité des être vivant composant le bas de l échelle de l équilibre trophique.
et comme tu le dis nous observons actuellement une augmentation de l acidités des océans,malheureusement les organismes vivants composant le plancton sont très sensibles au changement d acidité (également au changement et même infime ,de la température des océans)et si la population de zoo plancton et de phytoplancton venait à diminuer la crise amorcé prendrait une accélération fulgurante car ce composé d organismes regroupe en son sein la majorité des être vivant composant le bas de l échelle de l équilibre trophique.
Posté par Pyroraptor
Petit lien en anglais et il ne s'agit pas de méthane.
Posté par Pyroraptor
Oups j'ai oublié le lien:
http://www.sciencedaily.com/releases/2005/02/050223130549.htm
http://www.sciencedaily.com/releases/2005/02/050223130549.htm
Posté par Kuzanaguy
La plus grande des extinctions de masse
Comment la vie a presque disparu de la Terre voici 252 millions d'années lors de la transition Permien/Trias.
La connaissance du passé de la Terre nous permet-elle de nous faire une idée des risques que peut nous faire courir une éventuelle aggravation de l'accroissement de l'effet de serre ?
Oui, car une telle situation s'est produite déjà à plusieurs reprises sur notre planète, quoique de manière bien moins rapide que maintenant.
Le plus meurtrier de ces événements est survenu voici un peu plus de deux cent cinquante millions d'années et marque nettement la fin du Permien, dernière période de l'ère primaire. Son déroulement et ses conséquences sont maintenant bien connus des géologues et des paléontologues.
L'extinction de la fin du Permien et ses conséquences
Au cours de ces dernières années, un certain nombre de chercheurs, essentiellement des géologues, mais aussi quelques climatologues et des chimistes, ont progressivement réussi à préciser, à modéliser et finalement à expliquer l'extinction de masse qui a vu l'anéantissement de plus de 80 % (1) des espèces animales et végétales de la surface de la Terre à l'époque de la transition Permien/Trias, à quelque 252 millions d'années de notre ère (2). Plus précisément, le taux de disparition semble avoir été sensiblement plus important pour les espèces animales et végétales marines (près de 95 %) que pour les espèces terrestres (70 à 75 %).
C'est pendant cette période qu'ont, en particulier, disparu la majeure partie des nombreuses espèces de thérapsidés, ou reptiles mammaliens, les prédécesseurs et, pour certains, les ancêtres directs et lointains des mammifères, qui régnaient sur la Terre en cette fin de l'ère primaire. Les espèces anéanties n'étaient pas négligeables. Les plus grosses – les dicynodontes – avaient la taille d'un hippopotame, tandis que certains prédateurs – les dinogorgons – disposaient de dents de sabre longues de trente centimètres (3). C'est à la suite de cette hécatombe que les crocodiliens et les dinosaures, probablement issus des reptiles thécodontes, sont apparus et ont occupé de nombreuses niches écologiques. Les dinosaures ont pu ainsi se répandre sur le globe, qu'ils ont dominé pendant quelque cent soixante millions d'années. Quant aux très rares espèces de reptiles mammaliens survivantes, l'une d'entre elles a évolué jusqu'à aboutir aux véritables mammifères. Ces animaux, dont certains sont à l'origine de nos lointains ancêtres, ont vécu à l'ombre des dinosaures jusqu'à l'anéantissement général de ces derniers voici soixante-cinq millions d'années.
L'extinction du Trias a donc été « à deux doigts » d'empêcher l'apparition de l'homme sur la Terre, du moins de l'homme tel que nous le connaissons.
La recherche du tueur : les premiers suspects
Les recherches géologiques effectuées, en particulier dans le bassin du Karoo en République Sud-Africaine, par Peter Ward (4), David Montgomery (5) et Roger Smith, montrent que l'on est passé d'une couche de terrains très riches en fossiles à une strate « biologiquement désertique » en quelques dizaines de milliers d'années (6). Cette durée de la phase de transition Permien/Trias, ainsi que, dans une moindre mesure, la quasi-absence d'iridium – un métal lourd qui se retrouve essentiellement dans les astéroïdes les plus denses et dont la présence dans une couche géologique constitue un marqueur sûr pour identifier un impact météoritique massif, quelle que soit son ancienneté – dans les sédiments de cette époque, permettent d'écarter définitivement l'explication de l'extinction massive par la seule chute d'un météore géant (7), proposée par le géologue britannique Adrian Jones (8) et son équipe dans les années 1990. Cette hypothèse avait été ensuite perfectionnée par son auteur en 2002, par sa combinaison avec l'épisode des « trapps » de Sibérie que l'impact était censé avoir provoqué.
L'explication faisant appel à un météore géant – de l'ordre de 15 à 20 km de diamètre – avait également été envisagée par les Américains Douglass H. Erwin (9), Michael Rampino (10), Luann Becker (11) et Robert Pureda (12) tant qu'il était possible de penser que l'extinction de masse s'était produite en un temps très court. Michael Rampino, tout en restant prudent sur les conclusions à en tirer, pensait avoir identifié en 2000 deux bassins circulaires dont les diamètres respectifs étaient 300 et 200 km, aux antipodes des trapps de Sibérie, entre les îles Falkland et la Terre de Feu. Plus tard, cette localisation lui fera suggérer que la fracture de l'écorce terrestre à l'origine des remontées basaltiques des trapps était due à l'impact des deux astéroïdes dont il pensait qu'ils avaient créé les structures circulaires observées (13).
Luann Becker et Robert Pureda situent le cratère dû à l'impact de l'astéroïde qu'ils accusent en un lieu bien différent, dans une zone située au nord-ouest de l'Australie. Ils pensent y avoir détecté un cratère d'impact qu'ils ont nommé Bedout et qu'ils ont étudié sur place en février 2003 (14).
Toutefois, le géologue Gregory Retallack, de l'université d'Oregon, avait vainement recherché les traces d'iridium qu'aurait pu laisser un choc météorique majeur, tel celui d'un astéroïde de 20 km de diamètre envisagé par Adrian Jones, notamment sur le continent antarctique (15). Or, même si on ne trouve pas d'iridium dans toutes les météorites mais seulement dans les plus massives, l'absence de ce marqueur aurait dû tout de même faire peser un certain doute sur cette hypothèse.
L'autre explication alors envisagée, notamment par l'Américain Paul Renne et le Français Vincent Courtillot, était celle de l'incidence catastrophique de la crise volcanique majeure qui a abouti à la constitution des « trapps » de Sibérie, au cours de la transition Permien/Trias (16). Ces gigantesques empilements de laves s'étalent sur deux à trois millions de kilomètres carrés, dessinant parfois de gigantesques terrasses en escaliers (17).
Vincent Courtillot, dressant un panorama dantesque de cet épisode volcanique extraordinaire qui aurait duré plusieurs centaines de milliers d'années, explique qu'il a eu une double conséquence globale sur le climat du Permien. D'abord une série d'épisodes de froid, « hivers volcaniques » dus à l'assombrissement provoqué par la masse des poussières et des cendres obscurcissant l'atmosphère et faisant obstacle à la pénétration du rayonnement solaire. Ensuite un lent et inexorable réchauffement provoqué par la diffusion et l'accumulation du dioxyde de carbone (CO2) issu du dégazage massif des laves.
Toutefois, le géologue américain Peter Ward a pu évaluer à 4 ou 5 degrés l'augmentation maximale de température qui en aurait résulté. L'épisode volcanique majeur des trapps de Sibérie, qu'il ait été initié par un choc météoritique ou qu'il soit dû à une fracture de l'écorce terrestre liée à un phénomène tectonique, a donc incontestablement joué un rôle. Il ne suffit cependant pas à lui seul à expliquer la disparition de la presque totalité de la vie sur Terre. Il fallait alors chercher une cause complémentaire pour expliquer l'extinction de 70 à 75 % des espèces animales et végétales terrestres et de près de 95 % des espèces marines ainsi que le très faible nombre de rescapés de la plupart des rares espèces survivantes, à la suite du bouleversement des écosystèmes et de la rupture des chaînes alimentaires.
La culpabilité du méthane : de l'élévation de température…
Finalement, le déroulement de l'extinction et sa très probable explication seront trouvés grâce aux travaux de Paul Wignall (18) et de Gerald Dickens.
Le géologue britannique Paul Wignall découvrit, à la suite d'une campagne de prospection géologique menée au Groenland à la fin des années 1990, que l'extinction du Permien/Trias s'est déroulée en 80 000 ans environ et en trois phases : une phase d'extinction assez progressive des espèces terrestres durant 40 à 45 000 ans, une phase beaucoup plus brève d'extinction presque totale des espèces océaniques, et une période de quelque 30 000 ans d'achèvement de l'extinction terrestre.
Indépendamment, le géologue et spécialiste américain de l'énergie Gerald Dickens remarqua que les quantités de carbone 12 – le plus courant des isotopes du carbone, normalement associé au CH4 dans les clathrates ou hydrates de méthane océaniques (20) – retrouvées dans les sédiments datant du maximum thermique du Paléocéne-Éocéne (MTPE) (21) ne pouvaient s'expliquer que par la libération d'énormes quantités de méthane dans l'atmosphère. Ces clathrates résultent de l'encagement de molécules de gaz dans de la glace d'eau sous certaines conditions de température et de pression. Bien qu'initialement relative à un événement ultérieur de l'histoire de la Terre, l'observation de Dickens devait fournir à Paul Wignall les éléments qui lui manquaient encore pour expliquer sa propre découverte d'une extinction en trois phases étalées sur 80 000 ans, de la fin du Permien au début du Trias.
Les clathrates océaniques constituent actuellement des gisements gigantesques, dont certains sont à la limite de l'instabilité, et il est absolument certain que de tels gisements, qui tendent à se reconstituer naturellement sous certaines conditions avec la décomposition et la fermentation de matières organiques, existaient également à la fin du Permien.
À cette époque, les épanchements de lave à l'origine des trapps de Sibérie ont bien été responsables d'une très progressive élévation de température atmosphérique de près de cinq degrés Celsius en quelques dizaines de milliers d'années, suivie d'une élévation comparable de la température des océans. Mais ce réchauffement a aussi entraîné en quelques milliers d'années la gazéification de milliers de milliards de tonnes de clathrates d'origine généralement biologique et jusque-là maintenus à l'état solide par le froid ou la pression des fonds océaniques (22).
Résultat : une élévation de cinq degrés supplémentaires de la température, le méthane CH4 étant, à masse égale, un gaz vingt-trois fois plus efficace que le CO2 comme gaz à effet de serre à l'échelle du siècle (23) et constituant un des précurseurs du dioxyde de carbone ainsi que nous le verrons un peu plus loin.
Au total, une montée de dix degrés environ, déjà suffisante pour expliquer l'extinction de masse (24).
… à l'accusation d'asphyxie.
À cette cause, se serait alors ajoutée une seconde épreuve, presque aussi catastrophique selon le Britannique Paul Wignall et les Américains Retallack et Sheldon : l'asphyxie par anoxie (défaut d'oxygène) d'une grande partie des êtres vivants, dans les océans d'abord et surtout, sur terre ensuite.
D'une part, la croissance de la concentration en méthane des eaux marines pourrait expliquer la mort par anoxie de multiples organismes marins (25). De nombreux animaux pélagiques n'auraient en effet probablement pas pu survivre à la saturation des eaux océaniques par le méthane provenant de la gazéification des clathrates.
D'autre part, le méthane CH4 est un gaz chimiquement très réactif et ne reste stable dans l'atmosphère que pendant un temps géologiquement court et variable en fonction de divers facteurs : de huit à quinze ans en général pour la moitié du gaz initialement émis, tout au plus environ une centaine d'année pour les dernières molécules. Cette relativement faible durée de vie ne l'empêche pas d'avoir, à masse initiale égale, un PRG (potentiel direct de réchauffement global) de 62 pour 20 ans, de 23 pour un siècle et de 7 pour 500 ans (cf. note 5 page précédente). Il finit par être oxydé et donne naissance en particulier à divers composés et à du dioxyde de carbone CO2, ce dernier étant lui-même un gaz à effet de serre. Cette oxydation ne peut se faire qu'au détriment de l'oxygène atmosphérique (26). En effet, par son oxydation, chaque molécule de méthane (CH4) tend à former une molécule de gaz carbonique (CO2) en se combinant avec deux atomes d'oxygène et deux molécules d'eau (H2O) fixant chacune un atome d'oxygène. Soit deux molécules d'oxygène (O2) absorbées pour chaque molécule de CH4 oxydée. (27)
Nous avons ainsi : CH4 + O2 + O2 CO2 + H2O + H2O
Sans rendre l'atmosphère irrespirable, la réduction du taux d'oxygène a pu tout de même contribuer à la disparition d'espèces animales déjà fragilisées par le réchauffement climatique.
La prise en compte du méthane dans un modèle numérique réalisée en 2003 par l'Américain Gavin A. Schmidt confirme la théorie de Paul Wignall, bien que certains experts du GIEC restent encore sceptiques. En France, Frédéric Fluteau (28) considère lui aussi cette explication comme probable et Gilles Ramstein pense de son coté qu'il faudra tenir compte de ce rôle du méthane dans les modèles d'évolution climatique de notre globe, la question étant de déterminer la masse des clathrates océaniques susceptibles d'être déstabilisés par l'actuel réchauffement des eaux marines (29).
Pour aller un peu plus loin : le panorama du Permien
Le Permien a constitué la sixième et dernière période du Paléozoïque (Ère primaire) et a duré une quarantaine de millions d'années, jusqu'à la transition avec le Trias voici 252 millions d'années.
Après un début très froid – la transition Carbonifère-Permien avait peut-être constitué l'épisode le plus froid des 560 derniers millions d'années (30) – le Permien a connu un lent réchauffement pendant la majeure partie de son déroulement, entraînant la disparition des glaces qui avaient marqué la fin du Carbonifère. Parallèlement, les conditions climatiques ont évolué vers plus de sécheresse et la concentration en oxygène des océans semble s'être réduite (31), peut-être en liaison avec la libération très progressive du méthane en provenance des gisements de clathrates les moins profonds et l'affaiblissement de la circulation thermohaline du Permien. Dans les années précédant le début de la crise volcanique de Sibérie, la température moyenne de la Terre semble avoir été légèrement supérieure à la température actuelle.
Durant tout le Permien, les thérapsidés, ou reptiles mammaliens, ont régné sur la Terre. Ces lointains prédécesseurs des mammifères présentaient encore des caractères très archaïques – dont certains se retrouvent encore actuellement chez les plus « primitifs » des mammifères, les ornithorynques d'Australie – avec leurs membres déjetés sur le coté (comme pour les lézards et les crocodiles), leur queue de reptile et leur reproduction ovipare. Mais déjà, les « ancêtres » des dinosaures – les reptiles thécodontes – attendaient leur heure.
Ces animaux vivaient sur une Terre géographiquement très différente de celle que nous connaissons : Un super-continent unique, la Pangée, regroupait l'immense majorité des terres émergées, encerclant un océan intérieur, la Téthys, véritable et gigantesque « mer méditerranée » du Permien.
Le déroulement de la crise de la fin du Permien.
Le dernier million d'années du Permien a été marqué par un épisode volcanique paroxystique d'une intensité et d'une durée exceptionnelles. Les remontées magmatiques se succédèrent de manière plus ou moins rapprochées en Sibérie Centrale pendant des centaines de milliers d'années. Elles ont entraîné l'épanchement de fantastiques couches de laves sur plusieurs millions de km². Il est à peine possible de s'imaginer le spectacle dantesque de cet océan de lave et du gigantesque rideau de flamme et de fumées qui s'étendait parfois sur plus d'un millier de kilomètres, faisant rougeoyer le ciel. Simultanément, la diffusion d'énormes quantités de cendres et de poussières masquait partiellement le rayonnement solaire sur toute la Terre.
Très probablement, la planète a d'abord connu un véritable « hiver volcanique » après chacun des paroxysmes éruptifs, entraînant pendant des années un net refroidissement atmosphérique et la réapparition des glaces aux hautes latitudes. Ce retour provisoire du froid et la réduction de la photosynthèse qui accompagnaient périodiquement l'obscurcissement du ciel sur une très grande surface contribuèrent sans aucun doute à fragiliser l'écosystème.
Puis la température commença à remonter sans même attendre la fin de l'épanchement des trapps volcaniques de Sibérie. Le dégazage qui découlait de ces phénoménales éruptions entraînait l'accumulation de quantités toujours plus importantes de dioxyde de carbone, provoquant ainsi un accroissement de l'effet de serre aboutissant à une montée de température de 4 à 5°C. En quelques quarante mille ans, une partie de la faune et de la flore continentales disparurent. C'est alors que l'élévation thermique des océans entraîna la libération du méthane contenu dans les gisements de clathrates avec une triple conséquence :
– D'abord l'asphyxie de la plupart des organismes marins – plantes et animaux marins – ayant jusque-là survécu à la hausse des températures océaniques.
– Ensuite, une nouvelle montée de la chaleur atmosphérique avec la diffusion progressive du méthane. Au total, la hausse des températures a dû atteindre une dizaine de degrés, suffisante pour créer un climat de type saharien à la latitude actuelle de la France. La montée aurait pu être plus importante encore, mais le volume de clathrates en jeu était sans doute moins considérable que celui qui existe maintenant : Il n'existait pas de permafrost et une partie du méthane des gisements s'était déjà diffusée pendant les dizaines de millions d'années de très lent réchauffement du Permien, avant d'être progressivement éliminée de l'atmosphère par oxydation. Sans cette réaction chimique naturelle, qui fait disparaître la majeure partie des molécules de CH4 dans un laps de temps compris entre huit ans et une vingtaine d'années environ (32), l'effet de serre eût atteint un niveau bien plus important et il n'est pas sûr que quoi que soit eût pu alors survivre malgré un rayonnement solaire à peu près 2 % plus faible que de nos jours.
– Enfin, le processus d'oxydation du méthane – pouvant entraîner l'absorption de deux molécules d'oxygène O2 pour chaque molécule de CH4 en créant du gaz carbonique et de l'eau – a peut-être entraîné la mort par anoxie (manque d'oxygène) d'une fraction des espèces animales encore existantes. De plus le taux de CO2 atmosphérique avait alors atteint un niveau très élevé et il a fallu des centaines de milliers d'années, des millions peut-être, avant le retour à la normale des températures et de la composition atmosphérique.
Au total, la très grande majorité des espèces animales et végétales disparurent en l'espace d'environ quatre-vingt mille ans.
Le destin des espèces survivantes.
Non seulement de 80 à 90 % des espèces avaient été anéanties, mais la majeure partie de la Terre se retrouva à l'état de désert stérile. Pendant des centaines de milliers d'années, les couches géologiques ne font apparaître aucune trace de vie. Sauf dans ce qu'il est convenu d'appeler des « aires refuges », dont l'une des mieux étudiées se situait au sud de la Thétis, la grande mer intérieure du Permien et du Trias, à peu près au niveau de l'actuelle Arabie Saoudite (33).
Quoiqu'il en soit, presque toutes les formes de vie macroscopiques avaient été éliminées. Les seules espèces notables de reptiles mammaliens à avoir difficilement survécu semblent avoir été le lystrosaurus, un herbivore d'environ deux mètres de long, et plusieurs espèces de cynodontes, de petits thérapsidés à fourrure apparus à la fin du Permien, tel le thrinaxodon qui avait la taille d'un chat. Ce dernier – ou une espèce voisine – pourrait avoir été l'ancêtre de tous les mammifères et donc le notre.
Quand aux véritables mammifères, ils apparurent une trentaine de millions d'années après le début du Trias et étaient des animaux de petite taille. Il leur fallait bien cela pour pouvoir se dissimuler et échapper aux derniers grands thérapsidés carnivores et surtout aux nouveaux maîtres de la Terre : les dinosaures qui allaient régner jusqu'à la fin du mésozoïque, cent soixante millions d'années plus tard.
Notes :
(1) Contre environ 65 % lors de la célèbre extinction de masse de la fin du crétacé, voici quelques 65 millions d'années.
(2) D'après le paléogéologue Peter WARD. In Science, 8 septembre 2000. Voir également l'excellent ouvrage de Michael J. Benton : When life nearly died : the greatest mass exctinction of all times, éd. Thames & Hudson, 2003 (336 pages) et le livre un peu plus ancien de Douglass H. Erwin (paléobiologiste au Smithsonian Institute) : « The great paleozoic crisis : life and death in the Permian », Columbia University Press, New-York, 1993.
(3) D'après Roger Smith, sédimentologue et chercheur au Muséum d'Afrique du Sud, au Cap.
(4) Peter Ward est géologue et paléontologue à l'université de Washington, Seattle, USA.
(5) David Montgomery est géomorphologue (spécialiste de la morphologie des terrains) à l'université de Washington, Seattle, USA.
(6) Ward, Montgomery & Smith : Changing fluvial environments in the Karoo Basin, South Africa, as a result of the permian-triassic mass extinction. (www.lpi.usra.edu/meetings/impact2000/pdf/3149.pdf ) Voir aussi par les mêmes auteurs: Paleontology : biggest extinction hit land and sea, in Science, 2000 (www.sciencemag.org/cgi/content/full/289/5485/1666b/ ).
(7) Contrairement à ce qui caractérise l'extinction de la fin du crétacé, qui a vu la disparition des dinosaures.
(8) Adrian Jones (géologue à l'University College, London) & al. : Impact induced melting and the development of large igneous provinces (2002), Earth Planet Sci., Lett. 202, pages 551-561. Voir aussi : Adrian Jones & al. : Impact decompression melting: a possible trigger for impact induced volcanism and mantle hotspots ?, in Impact markers in the stratigraphic record, Springer, Berlin, 2002, pages 91-120.
(9) Douglass H. Erwin, paléobiologiste au Smithsonian Institute : Impact at the permo-Triassic Boundary : a Critical Evaluation, Astrobiology, vol. 3, n° 1, 2003.
(10) Le docteur Michael Rampino est chercheur à l'Université de New York et au Goddard Institute.
(11) Luann Becker est géochimiste au département de Sciences géologiques de l'Université de Californie (Santa Barbara).
(12) Robert Pureda est chercheur à l'Université de Rochester, État de New York.
(13) Michael Rampino: Extraterrestrial impact and mass extinctions in Hazards due to comets and asteroïds.
(14) Becker, Pureda & al.: Bedout: a possible end-permian impact crater offshore northwestern Australia, in Science, mai 2004.
(15) Gregory J. Retallack & al. : Search for evidence of impact at the permian-triassic boundary in Antarctica and Australia, in. Geology n° 26, 1998, pages 979-982.
(16) Paul Renne est professeur à Berkeley où il dirige le Berkeley Geochronology Center . Cf. les deux articles qu'il a publiés dans Science en 1991 (n° 253) et en 1995 (n°269). Le géophysicien Vincent Courtillot, professeur à l'Université Paris 7, a dirigé le laboratoire de paléomagnétisme à l'Institut de Physique du Globe ( Paris), dont il a été le directeur de 1994 à 1998. Lire son ouvrage La vie en catastrophes, coll. Les chemins de la Science, Éditions Fayard, 1995 (150 pages).
(17) Le mot « trapp » peut effectivement se traduire par « escalier » dans plusieurs langues européennes : « trapp » en néerlandais et en suédois, » trap » en luxembourgeois et « treppe » en allemand par exemple.
(18) Paul Wignall (géologue à l'université de Leeds, Grande-Bretagne) et Tony Hallam : Mass extinctions and their aftermath, Oxford University Press, 1997.
(19) Gerald Dickens est géologue et spécialiste des énergies nouvelles à la Rice university (Texas).
(20) On peut considérer que clathrates et hydrates de méthanes sont deux expressions équivalentes, bien que certains distinguent les hydrates (dans lesquels les molécules de méthane ou autres gaz sont piégées dans une structure cristalline) et les clathrates (dans lesquels ces mêmes molécules sont incluses dans les micro-cavités de la glace d'eau).
(21) Le MTPE date de moins cinquante-cinq millions d'années.
(22) Déjà, K. A. Kvenvolden (in Estimates of the methane content of worldwide gas-hydrate deposits – Methan Hydrates : Ressources in the next Future?, Panel Discussion INOC-TRC, Japan 1988, pages 1-8) ; R. B. Thorp, J. A. Pyle & E. G. Nisbet (in What does the ice core record umply concerning rhe maximum climatic impact of possible gas hydrate release at Termination Ice Age?, Geolog. Society, London, Spec. Publ. N°137, 1998, pages 319-326) ; C. K. Paull et al. (in Is the extent of glaciation limited by marine gas hydrates?, Geophysic Research letter n° 18, 1991, pages 432-434) ; E. Nisbet (in Sources of atmospheric CH4 in early postglacial time, Journal of Geophysical Research, n° 97, 1992, pages 12 859-12 867) ; James P. Kennett et al. (in Carbon Isotopic Evidence for Methane Hydrate Instability during Quaternary Interstadials, Science n° 288, 2000, pages 128-133) avaient estimé que la rapidité de la déglaciation et l'ampleur du réchauffement climatique dans plusieurs épisodes du passé doivent être dus à la gazéification massive d'hydrates de méthane.
(23) D'après Houghton et al. in Atmospheric Chemistry and Green-house Gases, Climate Change pp 239-287. Cambridge University Press 2001. Ce rapport de 23 est également pris en considération dans le rapport 2001 du GIEC (Les éléments scientifiques, page 44). Il est calculé en tenant compte de la durée de présence moyenne dans l'atmosphère du CH4 et du CO2 à l'horizon d'une période de 100 ans. Ce potentiel de réchauffement global (PRG) du méthane est encore plus important à un horizon de 20 ans (PRG=62) mais descend à « seulement » 7 à l'horizon de 5 siècles. Dans tous les cas, le méthane est donc considérablement plus dangereux que le dioxyde de carbone par son potentiel de forçage positif de l'effet de serre.
(24) Ce scénario a été ultérieurement repris par le géologue Michael J. Benton dans son livre When Life Nearly Died: The Greatest Mass Extinction of All Time, Thames & Hudson, London, 2003 (336 pages).
(25) D'après Paul Wignall & al. : Extent, duration and nature of the Permian-Triassic superanoxic event in Geological Society of America, Special Paper n° 356, 2002. pp. 395-413.
(26) D'après Gregory Retallack, géologue à l'Université d'Oregon, et Sheldon, sur financement de la National Science Fondation, à la suite de recherches effectuées de 1999 à 2001. Cf. G.J.Retallack in Soils and Global Change in the Carbon Cycle over Geological Time, Treatise on Geochemistry, pp. 581-600, Université d'Oregon, 2003.
(27) Autre réaction pouvant entraîner la disparition du méthane : OH+CH4 CH3+H2O.
(28) Frédéric Fluteau est chercheur au Laboratoire de paléomagnétisme de l'Université Paris 7. Voir sa communication au colloque de paléographie organisé les 8 et 9 mars 2004 sous l'égide de l'Académie des Sciences et de la Société Géologique de France.
(29) Gilles Ramstein dirige l'équipe de « modélisation du climat » au laboratoire des sciences du climat et de l'environnement, CEA/CNRS. Cf. La Recherche n° 369, novembre 2003, pp. 12 & 13. Voir son article Le rôle du méthane dans les changements climatiques in Les glaciations du protérozoïque. Actes du Laboratoire des Sciences du climat et de l'environnement, Gif-sur-Yvette, 2003.
(30) Cette immense période de 560 millions d'années est appelée Phanérozoïque. Elle s'étend du début de l'ère primaire (Paléozoïque) à nos jours. Il faut noter que l'épisode du Permien-Trias, avec ses 80 000 ans, n'occuperait qu'une largeur d'environ 10 µm dans un graphique à grande échelle de l'évolution des températures tout au long de ces 560 millions d'années. 80 000 ans constituent une période très longue à l'échelle humaine et très courte à l'échelle géologique.
(31) D'après Robert A. Berner et David J. Canfield, in A new model for atmospheric oxygen over Phanerozoic Time, American Journal of Science, n° 289, 1989, pages 59-91. R. Berner a ensuite approfondi et complété ses recherches : R. Berner & Z. Kothvala : A revised model of atmospheric CO2 over Phanerozoic Time, American Journal of Science, n° 301, 2001, pages 182-204. R. Berner & al : Phanerozoic Atmospheric Oxygen, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, vol. 301, mai 2003, pages 105-133.
(32) Un PRG égal à 23 calculé à l'issue d'une période de cent ans est admis par la plupart des modèles climatiques tenant compte d'une « demi-vie » du CH4 égale à 12 ans, y compris ceux du GIEC. Gilles Ramstein et Philippe Ciais donnent la même estimation dans Clefs CEA n° 47 page 84. Il existe en fait une large plage de possibilités pour les molécules concernées, de 8 ans à plusieurs dizaines d'années, essentiellement en fonction du rayonnement ultraviolet, donc de l'ensoleillement et de l'altitude, de la température, de la vitesse avec laquelle le méthane passe de la troposphère à la stratosphère, de l'évolution du taux d'oxygène atmosphérique, etc. Le méthane est alors détruit par oxydation et donne place à du gaz carbonique CO2, à de l'eau H2O et éventuellement à de l'éthane C2H6.
(33) Colloque de paléographie organisé par l'Académie des Sciences et la Société géologique de France, Paris, 8 et 9 mars 2004. Communications de Martine Berthelin & Jean Broutin (Université Pierre et Marie Curie, Paris) : Les paléoflores « mixtes » du domaine péri-théthysien, marqueurs biologiques… au cours du Permien et de Sylvie Crasquin-Soleau, Denis Vaslet & Yves-Michel Le Nindre : Ostracodes et relations paléobiogéographiques au paléozoïque terminal…
Alain COUSTOU
Comment la vie a presque disparu de la Terre voici 252 millions d'années lors de la transition Permien/Trias.
La connaissance du passé de la Terre nous permet-elle de nous faire une idée des risques que peut nous faire courir une éventuelle aggravation de l'accroissement de l'effet de serre ?
Oui, car une telle situation s'est produite déjà à plusieurs reprises sur notre planète, quoique de manière bien moins rapide que maintenant.
Le plus meurtrier de ces événements est survenu voici un peu plus de deux cent cinquante millions d'années et marque nettement la fin du Permien, dernière période de l'ère primaire. Son déroulement et ses conséquences sont maintenant bien connus des géologues et des paléontologues.
L'extinction de la fin du Permien et ses conséquences
Au cours de ces dernières années, un certain nombre de chercheurs, essentiellement des géologues, mais aussi quelques climatologues et des chimistes, ont progressivement réussi à préciser, à modéliser et finalement à expliquer l'extinction de masse qui a vu l'anéantissement de plus de 80 % (1) des espèces animales et végétales de la surface de la Terre à l'époque de la transition Permien/Trias, à quelque 252 millions d'années de notre ère (2). Plus précisément, le taux de disparition semble avoir été sensiblement plus important pour les espèces animales et végétales marines (près de 95 %) que pour les espèces terrestres (70 à 75 %).
C'est pendant cette période qu'ont, en particulier, disparu la majeure partie des nombreuses espèces de thérapsidés, ou reptiles mammaliens, les prédécesseurs et, pour certains, les ancêtres directs et lointains des mammifères, qui régnaient sur la Terre en cette fin de l'ère primaire. Les espèces anéanties n'étaient pas négligeables. Les plus grosses – les dicynodontes – avaient la taille d'un hippopotame, tandis que certains prédateurs – les dinogorgons – disposaient de dents de sabre longues de trente centimètres (3). C'est à la suite de cette hécatombe que les crocodiliens et les dinosaures, probablement issus des reptiles thécodontes, sont apparus et ont occupé de nombreuses niches écologiques. Les dinosaures ont pu ainsi se répandre sur le globe, qu'ils ont dominé pendant quelque cent soixante millions d'années. Quant aux très rares espèces de reptiles mammaliens survivantes, l'une d'entre elles a évolué jusqu'à aboutir aux véritables mammifères. Ces animaux, dont certains sont à l'origine de nos lointains ancêtres, ont vécu à l'ombre des dinosaures jusqu'à l'anéantissement général de ces derniers voici soixante-cinq millions d'années.
L'extinction du Trias a donc été « à deux doigts » d'empêcher l'apparition de l'homme sur la Terre, du moins de l'homme tel que nous le connaissons.
La recherche du tueur : les premiers suspects
Les recherches géologiques effectuées, en particulier dans le bassin du Karoo en République Sud-Africaine, par Peter Ward (4), David Montgomery (5) et Roger Smith, montrent que l'on est passé d'une couche de terrains très riches en fossiles à une strate « biologiquement désertique » en quelques dizaines de milliers d'années (6). Cette durée de la phase de transition Permien/Trias, ainsi que, dans une moindre mesure, la quasi-absence d'iridium – un métal lourd qui se retrouve essentiellement dans les astéroïdes les plus denses et dont la présence dans une couche géologique constitue un marqueur sûr pour identifier un impact météoritique massif, quelle que soit son ancienneté – dans les sédiments de cette époque, permettent d'écarter définitivement l'explication de l'extinction massive par la seule chute d'un météore géant (7), proposée par le géologue britannique Adrian Jones (8) et son équipe dans les années 1990. Cette hypothèse avait été ensuite perfectionnée par son auteur en 2002, par sa combinaison avec l'épisode des « trapps » de Sibérie que l'impact était censé avoir provoqué.
L'explication faisant appel à un météore géant – de l'ordre de 15 à 20 km de diamètre – avait également été envisagée par les Américains Douglass H. Erwin (9), Michael Rampino (10), Luann Becker (11) et Robert Pureda (12) tant qu'il était possible de penser que l'extinction de masse s'était produite en un temps très court. Michael Rampino, tout en restant prudent sur les conclusions à en tirer, pensait avoir identifié en 2000 deux bassins circulaires dont les diamètres respectifs étaient 300 et 200 km, aux antipodes des trapps de Sibérie, entre les îles Falkland et la Terre de Feu. Plus tard, cette localisation lui fera suggérer que la fracture de l'écorce terrestre à l'origine des remontées basaltiques des trapps était due à l'impact des deux astéroïdes dont il pensait qu'ils avaient créé les structures circulaires observées (13).
Luann Becker et Robert Pureda situent le cratère dû à l'impact de l'astéroïde qu'ils accusent en un lieu bien différent, dans une zone située au nord-ouest de l'Australie. Ils pensent y avoir détecté un cratère d'impact qu'ils ont nommé Bedout et qu'ils ont étudié sur place en février 2003 (14).
Toutefois, le géologue Gregory Retallack, de l'université d'Oregon, avait vainement recherché les traces d'iridium qu'aurait pu laisser un choc météorique majeur, tel celui d'un astéroïde de 20 km de diamètre envisagé par Adrian Jones, notamment sur le continent antarctique (15). Or, même si on ne trouve pas d'iridium dans toutes les météorites mais seulement dans les plus massives, l'absence de ce marqueur aurait dû tout de même faire peser un certain doute sur cette hypothèse.
L'autre explication alors envisagée, notamment par l'Américain Paul Renne et le Français Vincent Courtillot, était celle de l'incidence catastrophique de la crise volcanique majeure qui a abouti à la constitution des « trapps » de Sibérie, au cours de la transition Permien/Trias (16). Ces gigantesques empilements de laves s'étalent sur deux à trois millions de kilomètres carrés, dessinant parfois de gigantesques terrasses en escaliers (17).
Vincent Courtillot, dressant un panorama dantesque de cet épisode volcanique extraordinaire qui aurait duré plusieurs centaines de milliers d'années, explique qu'il a eu une double conséquence globale sur le climat du Permien. D'abord une série d'épisodes de froid, « hivers volcaniques » dus à l'assombrissement provoqué par la masse des poussières et des cendres obscurcissant l'atmosphère et faisant obstacle à la pénétration du rayonnement solaire. Ensuite un lent et inexorable réchauffement provoqué par la diffusion et l'accumulation du dioxyde de carbone (CO2) issu du dégazage massif des laves.
Toutefois, le géologue américain Peter Ward a pu évaluer à 4 ou 5 degrés l'augmentation maximale de température qui en aurait résulté. L'épisode volcanique majeur des trapps de Sibérie, qu'il ait été initié par un choc météoritique ou qu'il soit dû à une fracture de l'écorce terrestre liée à un phénomène tectonique, a donc incontestablement joué un rôle. Il ne suffit cependant pas à lui seul à expliquer la disparition de la presque totalité de la vie sur Terre. Il fallait alors chercher une cause complémentaire pour expliquer l'extinction de 70 à 75 % des espèces animales et végétales terrestres et de près de 95 % des espèces marines ainsi que le très faible nombre de rescapés de la plupart des rares espèces survivantes, à la suite du bouleversement des écosystèmes et de la rupture des chaînes alimentaires.
La culpabilité du méthane : de l'élévation de température…
Finalement, le déroulement de l'extinction et sa très probable explication seront trouvés grâce aux travaux de Paul Wignall (18) et de Gerald Dickens.
Le géologue britannique Paul Wignall découvrit, à la suite d'une campagne de prospection géologique menée au Groenland à la fin des années 1990, que l'extinction du Permien/Trias s'est déroulée en 80 000 ans environ et en trois phases : une phase d'extinction assez progressive des espèces terrestres durant 40 à 45 000 ans, une phase beaucoup plus brève d'extinction presque totale des espèces océaniques, et une période de quelque 30 000 ans d'achèvement de l'extinction terrestre.
Indépendamment, le géologue et spécialiste américain de l'énergie Gerald Dickens remarqua que les quantités de carbone 12 – le plus courant des isotopes du carbone, normalement associé au CH4 dans les clathrates ou hydrates de méthane océaniques (20) – retrouvées dans les sédiments datant du maximum thermique du Paléocéne-Éocéne (MTPE) (21) ne pouvaient s'expliquer que par la libération d'énormes quantités de méthane dans l'atmosphère. Ces clathrates résultent de l'encagement de molécules de gaz dans de la glace d'eau sous certaines conditions de température et de pression. Bien qu'initialement relative à un événement ultérieur de l'histoire de la Terre, l'observation de Dickens devait fournir à Paul Wignall les éléments qui lui manquaient encore pour expliquer sa propre découverte d'une extinction en trois phases étalées sur 80 000 ans, de la fin du Permien au début du Trias.
Les clathrates océaniques constituent actuellement des gisements gigantesques, dont certains sont à la limite de l'instabilité, et il est absolument certain que de tels gisements, qui tendent à se reconstituer naturellement sous certaines conditions avec la décomposition et la fermentation de matières organiques, existaient également à la fin du Permien.
À cette époque, les épanchements de lave à l'origine des trapps de Sibérie ont bien été responsables d'une très progressive élévation de température atmosphérique de près de cinq degrés Celsius en quelques dizaines de milliers d'années, suivie d'une élévation comparable de la température des océans. Mais ce réchauffement a aussi entraîné en quelques milliers d'années la gazéification de milliers de milliards de tonnes de clathrates d'origine généralement biologique et jusque-là maintenus à l'état solide par le froid ou la pression des fonds océaniques (22).
Résultat : une élévation de cinq degrés supplémentaires de la température, le méthane CH4 étant, à masse égale, un gaz vingt-trois fois plus efficace que le CO2 comme gaz à effet de serre à l'échelle du siècle (23) et constituant un des précurseurs du dioxyde de carbone ainsi que nous le verrons un peu plus loin.
Au total, une montée de dix degrés environ, déjà suffisante pour expliquer l'extinction de masse (24).
… à l'accusation d'asphyxie.
À cette cause, se serait alors ajoutée une seconde épreuve, presque aussi catastrophique selon le Britannique Paul Wignall et les Américains Retallack et Sheldon : l'asphyxie par anoxie (défaut d'oxygène) d'une grande partie des êtres vivants, dans les océans d'abord et surtout, sur terre ensuite.
D'une part, la croissance de la concentration en méthane des eaux marines pourrait expliquer la mort par anoxie de multiples organismes marins (25). De nombreux animaux pélagiques n'auraient en effet probablement pas pu survivre à la saturation des eaux océaniques par le méthane provenant de la gazéification des clathrates.
D'autre part, le méthane CH4 est un gaz chimiquement très réactif et ne reste stable dans l'atmosphère que pendant un temps géologiquement court et variable en fonction de divers facteurs : de huit à quinze ans en général pour la moitié du gaz initialement émis, tout au plus environ une centaine d'année pour les dernières molécules. Cette relativement faible durée de vie ne l'empêche pas d'avoir, à masse initiale égale, un PRG (potentiel direct de réchauffement global) de 62 pour 20 ans, de 23 pour un siècle et de 7 pour 500 ans (cf. note 5 page précédente). Il finit par être oxydé et donne naissance en particulier à divers composés et à du dioxyde de carbone CO2, ce dernier étant lui-même un gaz à effet de serre. Cette oxydation ne peut se faire qu'au détriment de l'oxygène atmosphérique (26). En effet, par son oxydation, chaque molécule de méthane (CH4) tend à former une molécule de gaz carbonique (CO2) en se combinant avec deux atomes d'oxygène et deux molécules d'eau (H2O) fixant chacune un atome d'oxygène. Soit deux molécules d'oxygène (O2) absorbées pour chaque molécule de CH4 oxydée. (27)
Nous avons ainsi : CH4 + O2 + O2 CO2 + H2O + H2O
Sans rendre l'atmosphère irrespirable, la réduction du taux d'oxygène a pu tout de même contribuer à la disparition d'espèces animales déjà fragilisées par le réchauffement climatique.
La prise en compte du méthane dans un modèle numérique réalisée en 2003 par l'Américain Gavin A. Schmidt confirme la théorie de Paul Wignall, bien que certains experts du GIEC restent encore sceptiques. En France, Frédéric Fluteau (28) considère lui aussi cette explication comme probable et Gilles Ramstein pense de son coté qu'il faudra tenir compte de ce rôle du méthane dans les modèles d'évolution climatique de notre globe, la question étant de déterminer la masse des clathrates océaniques susceptibles d'être déstabilisés par l'actuel réchauffement des eaux marines (29).
Pour aller un peu plus loin : le panorama du Permien
Le Permien a constitué la sixième et dernière période du Paléozoïque (Ère primaire) et a duré une quarantaine de millions d'années, jusqu'à la transition avec le Trias voici 252 millions d'années.
Après un début très froid – la transition Carbonifère-Permien avait peut-être constitué l'épisode le plus froid des 560 derniers millions d'années (30) – le Permien a connu un lent réchauffement pendant la majeure partie de son déroulement, entraînant la disparition des glaces qui avaient marqué la fin du Carbonifère. Parallèlement, les conditions climatiques ont évolué vers plus de sécheresse et la concentration en oxygène des océans semble s'être réduite (31), peut-être en liaison avec la libération très progressive du méthane en provenance des gisements de clathrates les moins profonds et l'affaiblissement de la circulation thermohaline du Permien. Dans les années précédant le début de la crise volcanique de Sibérie, la température moyenne de la Terre semble avoir été légèrement supérieure à la température actuelle.
Durant tout le Permien, les thérapsidés, ou reptiles mammaliens, ont régné sur la Terre. Ces lointains prédécesseurs des mammifères présentaient encore des caractères très archaïques – dont certains se retrouvent encore actuellement chez les plus « primitifs » des mammifères, les ornithorynques d'Australie – avec leurs membres déjetés sur le coté (comme pour les lézards et les crocodiles), leur queue de reptile et leur reproduction ovipare. Mais déjà, les « ancêtres » des dinosaures – les reptiles thécodontes – attendaient leur heure.
Ces animaux vivaient sur une Terre géographiquement très différente de celle que nous connaissons : Un super-continent unique, la Pangée, regroupait l'immense majorité des terres émergées, encerclant un océan intérieur, la Téthys, véritable et gigantesque « mer méditerranée » du Permien.
Le déroulement de la crise de la fin du Permien.
Le dernier million d'années du Permien a été marqué par un épisode volcanique paroxystique d'une intensité et d'une durée exceptionnelles. Les remontées magmatiques se succédèrent de manière plus ou moins rapprochées en Sibérie Centrale pendant des centaines de milliers d'années. Elles ont entraîné l'épanchement de fantastiques couches de laves sur plusieurs millions de km². Il est à peine possible de s'imaginer le spectacle dantesque de cet océan de lave et du gigantesque rideau de flamme et de fumées qui s'étendait parfois sur plus d'un millier de kilomètres, faisant rougeoyer le ciel. Simultanément, la diffusion d'énormes quantités de cendres et de poussières masquait partiellement le rayonnement solaire sur toute la Terre.
Très probablement, la planète a d'abord connu un véritable « hiver volcanique » après chacun des paroxysmes éruptifs, entraînant pendant des années un net refroidissement atmosphérique et la réapparition des glaces aux hautes latitudes. Ce retour provisoire du froid et la réduction de la photosynthèse qui accompagnaient périodiquement l'obscurcissement du ciel sur une très grande surface contribuèrent sans aucun doute à fragiliser l'écosystème.
Puis la température commença à remonter sans même attendre la fin de l'épanchement des trapps volcaniques de Sibérie. Le dégazage qui découlait de ces phénoménales éruptions entraînait l'accumulation de quantités toujours plus importantes de dioxyde de carbone, provoquant ainsi un accroissement de l'effet de serre aboutissant à une montée de température de 4 à 5°C. En quelques quarante mille ans, une partie de la faune et de la flore continentales disparurent. C'est alors que l'élévation thermique des océans entraîna la libération du méthane contenu dans les gisements de clathrates avec une triple conséquence :
– D'abord l'asphyxie de la plupart des organismes marins – plantes et animaux marins – ayant jusque-là survécu à la hausse des températures océaniques.
– Ensuite, une nouvelle montée de la chaleur atmosphérique avec la diffusion progressive du méthane. Au total, la hausse des températures a dû atteindre une dizaine de degrés, suffisante pour créer un climat de type saharien à la latitude actuelle de la France. La montée aurait pu être plus importante encore, mais le volume de clathrates en jeu était sans doute moins considérable que celui qui existe maintenant : Il n'existait pas de permafrost et une partie du méthane des gisements s'était déjà diffusée pendant les dizaines de millions d'années de très lent réchauffement du Permien, avant d'être progressivement éliminée de l'atmosphère par oxydation. Sans cette réaction chimique naturelle, qui fait disparaître la majeure partie des molécules de CH4 dans un laps de temps compris entre huit ans et une vingtaine d'années environ (32), l'effet de serre eût atteint un niveau bien plus important et il n'est pas sûr que quoi que soit eût pu alors survivre malgré un rayonnement solaire à peu près 2 % plus faible que de nos jours.
– Enfin, le processus d'oxydation du méthane – pouvant entraîner l'absorption de deux molécules d'oxygène O2 pour chaque molécule de CH4 en créant du gaz carbonique et de l'eau – a peut-être entraîné la mort par anoxie (manque d'oxygène) d'une fraction des espèces animales encore existantes. De plus le taux de CO2 atmosphérique avait alors atteint un niveau très élevé et il a fallu des centaines de milliers d'années, des millions peut-être, avant le retour à la normale des températures et de la composition atmosphérique.
Au total, la très grande majorité des espèces animales et végétales disparurent en l'espace d'environ quatre-vingt mille ans.
Le destin des espèces survivantes.
Non seulement de 80 à 90 % des espèces avaient été anéanties, mais la majeure partie de la Terre se retrouva à l'état de désert stérile. Pendant des centaines de milliers d'années, les couches géologiques ne font apparaître aucune trace de vie. Sauf dans ce qu'il est convenu d'appeler des « aires refuges », dont l'une des mieux étudiées se situait au sud de la Thétis, la grande mer intérieure du Permien et du Trias, à peu près au niveau de l'actuelle Arabie Saoudite (33).
Quoiqu'il en soit, presque toutes les formes de vie macroscopiques avaient été éliminées. Les seules espèces notables de reptiles mammaliens à avoir difficilement survécu semblent avoir été le lystrosaurus, un herbivore d'environ deux mètres de long, et plusieurs espèces de cynodontes, de petits thérapsidés à fourrure apparus à la fin du Permien, tel le thrinaxodon qui avait la taille d'un chat. Ce dernier – ou une espèce voisine – pourrait avoir été l'ancêtre de tous les mammifères et donc le notre.
Quand aux véritables mammifères, ils apparurent une trentaine de millions d'années après le début du Trias et étaient des animaux de petite taille. Il leur fallait bien cela pour pouvoir se dissimuler et échapper aux derniers grands thérapsidés carnivores et surtout aux nouveaux maîtres de la Terre : les dinosaures qui allaient régner jusqu'à la fin du mésozoïque, cent soixante millions d'années plus tard.
Notes :
(1) Contre environ 65 % lors de la célèbre extinction de masse de la fin du crétacé, voici quelques 65 millions d'années.
(2) D'après le paléogéologue Peter WARD. In Science, 8 septembre 2000. Voir également l'excellent ouvrage de Michael J. Benton : When life nearly died : the greatest mass exctinction of all times, éd. Thames & Hudson, 2003 (336 pages) et le livre un peu plus ancien de Douglass H. Erwin (paléobiologiste au Smithsonian Institute) : « The great paleozoic crisis : life and death in the Permian », Columbia University Press, New-York, 1993.
(3) D'après Roger Smith, sédimentologue et chercheur au Muséum d'Afrique du Sud, au Cap.
(4) Peter Ward est géologue et paléontologue à l'université de Washington, Seattle, USA.
(5) David Montgomery est géomorphologue (spécialiste de la morphologie des terrains) à l'université de Washington, Seattle, USA.
(6) Ward, Montgomery & Smith : Changing fluvial environments in the Karoo Basin, South Africa, as a result of the permian-triassic mass extinction. (www.lpi.usra.edu/meetings/impact2000/pdf/3149.pdf ) Voir aussi par les mêmes auteurs: Paleontology : biggest extinction hit land and sea, in Science, 2000 (www.sciencemag.org/cgi/content/full/289/5485/1666b/ ).
(7) Contrairement à ce qui caractérise l'extinction de la fin du crétacé, qui a vu la disparition des dinosaures.
(8) Adrian Jones (géologue à l'University College, London) & al. : Impact induced melting and the development of large igneous provinces (2002), Earth Planet Sci., Lett. 202, pages 551-561. Voir aussi : Adrian Jones & al. : Impact decompression melting: a possible trigger for impact induced volcanism and mantle hotspots ?, in Impact markers in the stratigraphic record, Springer, Berlin, 2002, pages 91-120.
(9) Douglass H. Erwin, paléobiologiste au Smithsonian Institute : Impact at the permo-Triassic Boundary : a Critical Evaluation, Astrobiology, vol. 3, n° 1, 2003.
(10) Le docteur Michael Rampino est chercheur à l'Université de New York et au Goddard Institute.
(11) Luann Becker est géochimiste au département de Sciences géologiques de l'Université de Californie (Santa Barbara).
(12) Robert Pureda est chercheur à l'Université de Rochester, État de New York.
(13) Michael Rampino: Extraterrestrial impact and mass extinctions in Hazards due to comets and asteroïds.
(14) Becker, Pureda & al.: Bedout: a possible end-permian impact crater offshore northwestern Australia, in Science, mai 2004.
(15) Gregory J. Retallack & al. : Search for evidence of impact at the permian-triassic boundary in Antarctica and Australia, in. Geology n° 26, 1998, pages 979-982.
(16) Paul Renne est professeur à Berkeley où il dirige le Berkeley Geochronology Center . Cf. les deux articles qu'il a publiés dans Science en 1991 (n° 253) et en 1995 (n°269). Le géophysicien Vincent Courtillot, professeur à l'Université Paris 7, a dirigé le laboratoire de paléomagnétisme à l'Institut de Physique du Globe ( Paris), dont il a été le directeur de 1994 à 1998. Lire son ouvrage La vie en catastrophes, coll. Les chemins de la Science, Éditions Fayard, 1995 (150 pages).
(17) Le mot « trapp » peut effectivement se traduire par « escalier » dans plusieurs langues européennes : « trapp » en néerlandais et en suédois, » trap » en luxembourgeois et « treppe » en allemand par exemple.
(18) Paul Wignall (géologue à l'université de Leeds, Grande-Bretagne) et Tony Hallam : Mass extinctions and their aftermath, Oxford University Press, 1997.
(19) Gerald Dickens est géologue et spécialiste des énergies nouvelles à la Rice university (Texas).
(20) On peut considérer que clathrates et hydrates de méthanes sont deux expressions équivalentes, bien que certains distinguent les hydrates (dans lesquels les molécules de méthane ou autres gaz sont piégées dans une structure cristalline) et les clathrates (dans lesquels ces mêmes molécules sont incluses dans les micro-cavités de la glace d'eau).
(21) Le MTPE date de moins cinquante-cinq millions d'années.
(22) Déjà, K. A. Kvenvolden (in Estimates of the methane content of worldwide gas-hydrate deposits – Methan Hydrates : Ressources in the next Future?, Panel Discussion INOC-TRC, Japan 1988, pages 1-8) ; R. B. Thorp, J. A. Pyle & E. G. Nisbet (in What does the ice core record umply concerning rhe maximum climatic impact of possible gas hydrate release at Termination Ice Age?, Geolog. Society, London, Spec. Publ. N°137, 1998, pages 319-326) ; C. K. Paull et al. (in Is the extent of glaciation limited by marine gas hydrates?, Geophysic Research letter n° 18, 1991, pages 432-434) ; E. Nisbet (in Sources of atmospheric CH4 in early postglacial time, Journal of Geophysical Research, n° 97, 1992, pages 12 859-12 867) ; James P. Kennett et al. (in Carbon Isotopic Evidence for Methane Hydrate Instability during Quaternary Interstadials, Science n° 288, 2000, pages 128-133) avaient estimé que la rapidité de la déglaciation et l'ampleur du réchauffement climatique dans plusieurs épisodes du passé doivent être dus à la gazéification massive d'hydrates de méthane.
(23) D'après Houghton et al. in Atmospheric Chemistry and Green-house Gases, Climate Change pp 239-287. Cambridge University Press 2001. Ce rapport de 23 est également pris en considération dans le rapport 2001 du GIEC (Les éléments scientifiques, page 44). Il est calculé en tenant compte de la durée de présence moyenne dans l'atmosphère du CH4 et du CO2 à l'horizon d'une période de 100 ans. Ce potentiel de réchauffement global (PRG) du méthane est encore plus important à un horizon de 20 ans (PRG=62) mais descend à « seulement » 7 à l'horizon de 5 siècles. Dans tous les cas, le méthane est donc considérablement plus dangereux que le dioxyde de carbone par son potentiel de forçage positif de l'effet de serre.
(24) Ce scénario a été ultérieurement repris par le géologue Michael J. Benton dans son livre When Life Nearly Died: The Greatest Mass Extinction of All Time, Thames & Hudson, London, 2003 (336 pages).
(25) D'après Paul Wignall & al. : Extent, duration and nature of the Permian-Triassic superanoxic event in Geological Society of America, Special Paper n° 356, 2002. pp. 395-413.
(26) D'après Gregory Retallack, géologue à l'Université d'Oregon, et Sheldon, sur financement de la National Science Fondation, à la suite de recherches effectuées de 1999 à 2001. Cf. G.J.Retallack in Soils and Global Change in the Carbon Cycle over Geological Time, Treatise on Geochemistry, pp. 581-600, Université d'Oregon, 2003.
(27) Autre réaction pouvant entraîner la disparition du méthane : OH+CH4 CH3+H2O.
(28) Frédéric Fluteau est chercheur au Laboratoire de paléomagnétisme de l'Université Paris 7. Voir sa communication au colloque de paléographie organisé les 8 et 9 mars 2004 sous l'égide de l'Académie des Sciences et de la Société Géologique de France.
(29) Gilles Ramstein dirige l'équipe de « modélisation du climat » au laboratoire des sciences du climat et de l'environnement, CEA/CNRS. Cf. La Recherche n° 369, novembre 2003, pp. 12 & 13. Voir son article Le rôle du méthane dans les changements climatiques in Les glaciations du protérozoïque. Actes du Laboratoire des Sciences du climat et de l'environnement, Gif-sur-Yvette, 2003.
(30) Cette immense période de 560 millions d'années est appelée Phanérozoïque. Elle s'étend du début de l'ère primaire (Paléozoïque) à nos jours. Il faut noter que l'épisode du Permien-Trias, avec ses 80 000 ans, n'occuperait qu'une largeur d'environ 10 µm dans un graphique à grande échelle de l'évolution des températures tout au long de ces 560 millions d'années. 80 000 ans constituent une période très longue à l'échelle humaine et très courte à l'échelle géologique.
(31) D'après Robert A. Berner et David J. Canfield, in A new model for atmospheric oxygen over Phanerozoic Time, American Journal of Science, n° 289, 1989, pages 59-91. R. Berner a ensuite approfondi et complété ses recherches : R. Berner & Z. Kothvala : A revised model of atmospheric CO2 over Phanerozoic Time, American Journal of Science, n° 301, 2001, pages 182-204. R. Berner & al : Phanerozoic Atmospheric Oxygen, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, vol. 301, mai 2003, pages 105-133.
(32) Un PRG égal à 23 calculé à l'issue d'une période de cent ans est admis par la plupart des modèles climatiques tenant compte d'une « demi-vie » du CH4 égale à 12 ans, y compris ceux du GIEC. Gilles Ramstein et Philippe Ciais donnent la même estimation dans Clefs CEA n° 47 page 84. Il existe en fait une large plage de possibilités pour les molécules concernées, de 8 ans à plusieurs dizaines d'années, essentiellement en fonction du rayonnement ultraviolet, donc de l'ensoleillement et de l'altitude, de la température, de la vitesse avec laquelle le méthane passe de la troposphère à la stratosphère, de l'évolution du taux d'oxygène atmosphérique, etc. Le méthane est alors détruit par oxydation et donne place à du gaz carbonique CO2, à de l'eau H2O et éventuellement à de l'éthane C2H6.
(33) Colloque de paléographie organisé par l'Académie des Sciences et la Société géologique de France, Paris, 8 et 9 mars 2004. Communications de Martine Berthelin & Jean Broutin (Université Pierre et Marie Curie, Paris) : Les paléoflores « mixtes » du domaine péri-théthysien, marqueurs biologiques… au cours du Permien et de Sylvie Crasquin-Soleau, Denis Vaslet & Yves-Michel Le Nindre : Ostracodes et relations paléobiogéographiques au paléozoïque terminal…
Alain COUSTOU
Posté par Kuzanaguy
Alain COUSTOU:
Né en 1940, Alain Coustou a partagé sa carrière universitaire entre l'Afrique – il a été un des fondateurs du Centre Universitaire de Douala – et les universités de Bordeaux 1 puis de Bordeaux 4, où il est actuellement maître de conférences et membre du Conseil Scientifique.
Il s'est notamment spécialisé dans les relations entre activités humaines et environnement, ce qui l'a amené à se pencher sur l'évolution et les conséquences de la dérive climatique. Sa compétence dans l'utilisation de modèles complexes permettant de traiter des situations à nombreuses variables lui permet aujourd'hui d'apporter un éclairage nouveau sur la question de l'emballement de l'effet de serre.
Il est par ailleurs co-inventeur avec Paul Alary d'un tout nouveau procédé, totalement non polluant, de production d'énergie électrique : les tours aérogénératrices.
Né en 1940, Alain Coustou a partagé sa carrière universitaire entre l'Afrique – il a été un des fondateurs du Centre Universitaire de Douala – et les universités de Bordeaux 1 puis de Bordeaux 4, où il est actuellement maître de conférences et membre du Conseil Scientifique.
Il s'est notamment spécialisé dans les relations entre activités humaines et environnement, ce qui l'a amené à se pencher sur l'évolution et les conséquences de la dérive climatique. Sa compétence dans l'utilisation de modèles complexes permettant de traiter des situations à nombreuses variables lui permet aujourd'hui d'apporter un éclairage nouveau sur la question de l'emballement de l'effet de serre.
Il est par ailleurs co-inventeur avec Paul Alary d'un tout nouveau procédé, totalement non polluant, de production d'énergie électrique : les tours aérogénératrices.
Posté par Kuzanaguy
Donc je rectifie vari,il n y a pas que l hypothése du méthane mais également le sulfure d hydrogène.et non pas "il ne s'agit pas de méthane".
je te sent l atome crochu ces temps ci.
ne cherche pas l erreur mais plutot la complémentarité.
comme me disait un ami anglais ce week end on reconnait les gens méprisable dans ceux qui recherchent essentiellement les erreurs et faiblesse des autres.
----------
Edité le 24/07/2008 à 01:35 par kuzanaguy
je te sent l atome crochu ces temps ci.
ne cherche pas l erreur mais plutot la complémentarité.
comme me disait un ami anglais ce week end on reconnait les gens méprisable dans ceux qui recherchent essentiellement les erreurs et faiblesse des autres.
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Edité le 24/07/2008 à 01:35 par kuzanaguy
Posté par Pyroraptor
Le prends pas mal c'était une suggestion ...
En tout cas si tu lis l'article en anglais tu verras qu'ils disent exactement la méme chose mais en remplacant juste méthane par sulfure d'hydrogene.
En tout cas si tu lis l'article en anglais tu verras qu'ils disent exactement la méme chose mais en remplacant juste méthane par sulfure d'hydrogene.
Posté par Kuzanaguy
je préfère cela,mème si "il ne s'agit pas de méthane."me parait être plus une affirmation qu'une une suggestion.
Posté par Pyroraptor
Oublies ce que j'ai dis y'a pas de sulfure d'hydrogene mais que du méthane voila maintenant tu es content 
Posté par Kuzanaguy
Je clos ce sujet ,si quelqu un veut le continuer ,il peut toujours le reéditer.vari tu n as toujours pas compris...............ou tu fais semblant de ne pas comprendre,dommage.
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