Il y a 66 millions d’années, un astéroïde s’écrasait sur Terre, causant la mort de près des trois quarts des formes de vie. Des chercheurs affirment aujourd’hui que cet objet céleste était particulièrement destructeur : leurs simulations montrent en effet que l’objet a frappé notre planète avec un angle d’environ 60°, ce qui a maximisé la quantité de débris et de gaz projetés dans la haute atmosphère.
Les experts de l’Imperial College London déclarent que c’est l’angle de collision le plus meurtrier possible. Suite à cet impact, des milliards de tonnes de soufre se sont échappées dans l’atmosphère, bloquant les rayons du soleil. Le phénomène, appelé « hiver d’impact », a causé la mort de trois quarts de la vie sur Terre, mettant fin au règne des dinosaures.
Un angle de « létalité maximale »
Les conséquences environnementales des gros impacts d’astéroïdes dépendent de la direction et de l’angle d’impact par rapport au plan cible. Ces paramètres influent en effet sur le volume et les trajectoires du matériau éjecté. La trajectoire de l’astéroïde à l’origine du cratère Chicxulub, dans la péninsule du Yucatán au Mexique, fait encore débat. Les experts s’accordent néanmoins sur le fait qu’un impact quasi vertical est peu probable : un quart seulement des impacts se produisent à des angles compris entre 60° et 90° et seulement 1 sur 15 sont plus raides que 75°. De même, plusieurs indices excluent un impact à faible angle (<30°).
Des chercheurs montrent aujourd’hui qu’il est possible de déterminer précisément l’angle et la direction de l’impact en étudiant les asymétries de la structure souterraine du cratère. En combinant ces données géophysiques avec des simulations numériques en 3D de la collision, des chercheurs britanniques – en collaboration avec des experts de l’Université de Fribourg et de l’Université du Texas à Austin – sont parvenus à réaliser les premières simulations entièrement 3D reproduisant l’ensemble de l’événement, de l’impact initial au cratère final. Les simulations ont été réalisées à l’aide du supercalculateur DiRAC du Science and Technology Facilities Council (STFC).
Le chercheur principal, Gareth Collins, du Département des sciences de la terre et de l’ingénierie de l’Imperial College, estime que l’événement qui s’est vraisemblablement déroulé à la fin du crétacé n’aurait pas pu être plus lourd de conséquences : « Pour les dinosaures, le pire des scénarios est exactement ce qui s’est produit. L’impact de l’astéroïde a libéré dans l’atmosphère une quantité incroyable de gaz à effet de serre, déclenchant une chaîne d’événements qui a conduit à leur extinction ». Il ajoute que le phénomène a été probablement aggravé du fait que l’astéroïde – d’un diamètre compris entre 11 et 81 km selon une étude scientifique de 2014 – a frappé la Terre sous l’un des angles les plus meurtriers.
Les simulations réalisées par l’équipe de recherche apportent en effet la preuve que l’objet céleste provenait du nord-est, et est entré en collision avec la Terre selon un angle assez raide, d’environ 60° au-dessus de l’horizon. Or, cet angle d’attaque est l’un des plus meurtriers, car il a engendré la dispersion de bien plus de poussières et de débris dangereux dans la haute atmosphère, jusqu’à conduire à un hiver d’impact. Pour la simulation, le diamètre de l’objet a été estimé à 17 km et la vitesse de l’impact à 12 km/s. Le résultat en vidéo (Crédits : Gareth Collins/Imperial College London) :
L’analyse sur le terrain a révélé que les couches supérieures de la Terre autour du cratère se composent de roches poreuses de carbonate et d’évaporite (des roches constituées de sels minéraux) et contiennent de grandes quantités d’eau. Au moment de l’impact, sous l’effet du choc et de la forte température, ces roches se seraient décomposées, projetant de grandes quantités de dioxyde de carbone, de soufre et de vapeur d’eau dans l’atmosphère. Le soufre a été le premier responsable de l’extinction massive qui a suivi : en formant des aérosols dans l’air, il a bloqué le rayonnement solaire, donc stoppé le processus de photosynthèse et refroidi rapidement le climat.
Une simulation qui concorde avec les observations
La relation entre le centre du cratère, le centre de l’anneau de crête – un anneau de montagnes constitué de roches fortement fracturées à l’intérieur du bord du cratère – et le centre des roches denses du manteau soulevé, à environ 30 km sous le cratère, a été essentielle pour déterminer l’angle et la direction de l’impact. Ces centres sont alignés dans une direction sud-ouest nord-est, le centre du cratère se trouvant entre les centres de l’anneau et celui du manteau soulevé (voir carte).
Les simulations antérieures en 3D de l’impact du Chicxulub n’avaient couvert que les premiers instants de l’impact, à savoir la production d’un profond trou dans la croûte – appelé « cratère transitoire » – et l’expulsion de roches, d’eau et sédiments dans l’atmosphère. Cette nouvelle simulation a permis de reconstituer la formation du cratère avec un haut niveau de détails ; c’est la première fois qu’une telle simulation parvient jusqu’à l’étape finale, dans laquelle le cratère transitoire s’effondre pour former la structure finale ! Ceci a permis d’effectuer des comparaisons avec les données géophysiques relevées sur le terrain du cratère actuel et de conclure que l’angle d’impact était fortement incliné.
Les simulations réalisées par l’équipe ont permis de considérer quatre angles différents (90°, 60°, 45°, 30°) et deux vitesses d’impact (12 et 20 km/s). Ces simulations révèlent que seul un angle d’impact compris entre 45° et 60° serait cohérent avec les observations effectuées sur le terrain.
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Les chercheurs soulignent par ailleurs que leur étude apporte de nouveaux indices sur la façon dont se sont formés les plus grands cratères de la Terre et des autres planètes. Un collaborateur de Collins, le Dr Thomas Davison, ajoute qu’ils pourraient en apprendre encore bien plus sur cet astéroïde exterminateur : « Les grands cratères comme celui de Chicxulub se forment en quelques minutes et impliquent un rebondissement spectaculaire de la roche sous le cratère. Nos découvertes pourraient nous aider à mieux comprendre comment ce rebondissement peut être utilisé pour diagnostiquer les détails de l’astéroïde qui s’est écrasé ».