Cratère de Chicxulub

Lecratère de Chicxulub(prononcé :/tʃikʃulub/; enmaya:/tʃʼikʃuluɓ/) est uncratère d'impactsitué àChicxulub Puertodans la péninsule duYucatánauMexique. Il a été  provoqué par la collision d'unastéroïded’un diamètre de 10,6 à 80,9kmqui, selon les analyses radiométriques de haute précision réalisées en 2013, s’est abattu sur laTerreà la fin du printempsil y a66,038 ± 0,011 millionsd'années, date qui marque la fin duCrétacéet duMésozoïque. La richesse eniridiumet lacomposition isotopiqueduchromeet duruthéniumdes roches situées à lalimite Crétacé-Paléogèneun peu partout dans le monde impliquent la présence d'éléments provenant de l’astéroïde, et montrent que ce dernier avait une composition dechondrite carbonée, unemétéoriteformée au-delà deJupiter.
Cet impact est considéré comme une cause vraisemblable de l'une desextinctions massivesqui ont frappé la Terre, lacrise Crétacé-Paléogène, incluant la disparition desdinosaures non aviens, desptérosaureset desplésiosaures. Le diamètre du cratère, d’environ 180km, laisse imaginer une puissance d'explosion similaire à« plusieurs milliards de fois celle de labombe d’Hiroshima». Le bassin du cratère, enseveli sous environ mille mètres de calcaire, s'étend pour moitié sous la terre ferme, et pour moitié sous le golfe du Mexique. Un premier forage d'exploration (sans recherche de pétrole ou gaz) est mis en place en 2016 dans le golfe du Mexique.
À l'aube des années 1980, l'existence d'une finestratenoire d'argilede quelquesmillimètresd'épaisseur a été remarquée dans certaines couches géologiques, entre les strates duCrétacéet duTertiaire: la limite Crétacé-Tertiaire (K-T), aujourd'hui appeléelimite  Crétacé-Paléogène(K-Pg). Cette limite est visible en divers points du globe, ce qui implique un phénomène important, de portée planétaire. De plus, elle présente un taux anormal d'iridium, unélémentextrêmement rare sur Terre mais plus abondant dans certainesmétéorites: la teneur en iridium de la mince couche K/T est près de cent fois supérieure aux valeurs courantes, ce qui a amené à postuler la chute à cette période d’une météorite massive.
À la même époque, laguerre froideincitait à réfléchir à la notion d’«hiver nucléaire» : un hiver mondial de plusieurs années que provoquerait l'explosion, dans un très bref laps de temps, de milliers d’armes nucléairesprojetant des millions de tonnes de poussières dans l’atmosphère, et la refroidissant par absorption et réfraction durayonnement solaire. Par extension, on a émis l’hypothèse d’un «hiver d'impact», aux effets similaires, provoqué par la chute d'une météorite.
Mais le cratère de cette hypothétique météorite restait à découvrir. En 1981, deux chercheurs, employés par la société pétrolière mexicainePemex, reçurent l'autorisation de leur direction de communiquer leurs résultats lors d'unsymposiumsur la recherche pétrolière tenu àLos Angeles, n'hésitant pas à suggérer que la présence de l'astroblèmede Chicxulub (connu des prospecteurs de pétrole) pourrait être lié à la grande extinction de la fin du Crétacé.
Le physicien américainLuis Walter Alvarez, son fils géologueWalter Alvarez, le chimiste nucléaireFrank Asaro(en)et la chimiste et archéologueHelen Vaughn Michel(en)ont émis l'hypothèse selon laquelle la chute de cette météorite à la fin du Crétacé, il y a environ 66 millions d'années, fut la principale cause d'un bouleversement climatique à l'origine de l'extinction desdinosaures non avienset d'un grand nombre d'autresespècesanimales et végétales, tant terrestres que marines. La meilleure datation actuelle porte la chute de cette météorite à environ 66 038 000 années.
L’astéroïde Chicxulub avait un diamètre estimé de 10,6 à 80,9kmet a délivré une énergie estimée entre 1,3 et 58 × 10J(1,3–58 yottajoules), soit21 à 921 milliardsde fois labombe de Hiroshima.
À titre de comparaison, cela représente entre six et trois cents millions de fois l'énergie libérée par laTsar Bomba, « bombe H » qui reste l'explosif artificiel le plus puissant ayant jamais détoné, qui a libéré 210 pétajoules (2,1 × 10J, ou50 mégatonnesde TNT).
Quand l'astéroïde s'est désintégré par l'impact avec laplateformecomposée degypseet decalcaire(l'impact avec un socle granitique n'aurait pas entraîné la volatilisation de composés toxiques), des morceaux decroûte terrestre, de lavapeur d'eau, dudioxyde de soufreetdioxyde de carboneet desaérosolssulfatés ont été projetés dans l'atmosphère.
L'impact a créé un trou de 100 kilomètres de largeur et 30 kilomètres de profondeur, laissant auXXIsiècle un cratère principalement sous-marin et couvert par600 mètresde sédiments.
Formant un gigantesque panache de débris, une immense colonne de cendres et de cristaux dequartz, lesquels se trouvaient à dix kilomètres sous terre quelques instants auparavant, s'élève de plus en plus vite dans l'atmosphère. Traversant l'atmosphère à des vitesses comprises entre7 000et40 000km/h(l'onde de chocainsi créée aurait fait tout le tour de la planète en quelques heures), les grosses particules illuminent le ciel, telles des milliards d'étoiles filantespuis, en retombant avec l'énergie qu'elles ont acquise lors de leur éjection, portent rapidement de vastes zones de l'atmosphère à des températures de250°Cpendant plusieurs dizaines de minutes (« effet rôtissoire » ou « effet de gril » des retombées d'éjectas qui enflamment la végétation sur une énorme surface du globe). De nouveaux calculs entrepris en 2009 parH. Jay Melosh(en)nuancent cet effet et mettent en avant le rôle des sphérules de roches vitrifiées (microtectites) qui, en formant un écran dans le ciel, tamisent lerayonnement infrarouge.
Ces particules s'accumulent ensuite progressivement sur le sol, formant la couche de cendres observée aujourd'hui. Quant au panache formé des particules plus fines (poussières de roche et suie de combustion), il ne retombe pas mais enfle jusqu’à atteindre un diamètre de 100 à 200km, parvient dans la haute atmosphère, puis enveloppe la planète entière, déclenchant unhiver d'impact, phénomène similaire à unhiver nucléaire(effet congélateur) qui contribue à plonger la planète entière dans l'obscurité pendant plusieurs années. L'absence de lumièresolaireen quantité suffisante coupe net laphotosynthèsesur terre comme en mer. Lesvégétauxdépérissent très vite, suivis de près par la mégafaune desherbivoresqui entraînent près de 50 % descarnivoresdans leur déclin (50 % des mammifères survivent, essentiellement de petits mammifères rongeurs omnivores).
À plus long terme (temps estimé à 10 000 ans après la chute de la météorite), la Terre est soumise à une importante augmentation de la température attribuée à uneffet de serre, créé principalement par un excès de gaz de carbone, d'oxydes de soufre et de vapeur d'eau issus de la vaporisation des roches lors de l'impact. Cet effet de serre accroît la température moyenne de10°C, ce qui favorise la transformation des milieux de zone tempérée en milieux désertiques, contribuant également à l'extinction des espèces.
En 2017, l'Institut de Technologie de Californiepublie une étude sur l'évolution climatiqueprovoquée par la dispersion desuiesenaérosols, qui résulte de l'incendie généralisé de la couverture forestière terrestre allumé par l'impact. Ces aérosols ont empêché la lumière du soleil d'atteindre le sol pendant plus d'une année, ce qui a interrompu la photosynthèse pendant un à deux ans. La température a rapidement chuté, perdant en moyenne28°Cà terre et11°Cen mer. Ce refroidissement a donné des températures négatives aux latitudes moyennes pendant trois à quatre ans. Arrêté en haute altitude, le rayonnement solaire a fait croître la température des hautes couches de l'atmosphère de plusieurs centaines de degrés. Cette haute température a notamment entraîné la dégradation de lacouche d'ozone. Celle-ci ne protégeant plus la Terre, la planète a reçu d'importantes quantités d'UVpendant plusieurs années, les aérosols mettant au moins cinq ans à se disperser. Ces phénomènes ont eu des effets dévastateurs sur lesréseaux trophiqueset ont pu provoquer l'extinction d'espèces qui auraient pu survivre aux effets immédiats de l'impact.
Il existe un certain nombre de faits à l'appui de cette théorie.
L'impact de Chicxulub est aujourd'hui considéré par la communauté scientifique comme l'une des causes les plus probables de l’extinction Crétacé-Paléogène, qui a vu s'éteindre environ 50 % des espèces.
La météorite a révélé sa signature par une concentration anormalement élevée d'iridiumdans lesstratesgéologiques datant de la limiteCrétacé-Paléogène(K-Pg), qui est aussi la frontière entre les èresmésozoïqueetcénozoïque, dont elle aurait précisément été la cause. Ce métal dugroupe du platine, rare à la surface de la Terre où il est attribué à la matière extraterrestre et aux volcans, est plus abondant dans les météorites, ensolutiondans lenickelet leferqui constituent l'essentiel dufer météorique. On a trouvé de l'iridium en quantité anormale dans une dizaine de sites marins et terrestres de la fin du Crétacé, répartis sur toute la surface du globe parmi lesquelsGubbioenItalie,Stevns KlintauDanemark,El KefenTunisieou encore à Woodside Creek, àMarlborough, enNouvelle-Zélande.
En 1998, les concentrations enchromese révèlent également anormalement élevées dans les couches de la limite K-Pg, avec la mêmecomposition isotopiqueque leschondrites carbonées. Un forage effectué en 2016dans le cratère de Chicxulub trouve précisément un fragment de chondrite carbonée.
En 2024, lesisotopes du ruthéniumconfirment la nature de l'astéroïde de Chicxulub : partout à la limite K-Pg la composition isotopique duruthénium, unélémentenviron cent fois plusabondantdans les roches extraterrestres que sur Terre, est typique d'unechondrite carbonée(formée au-delà deJupiter). En revanche, la composition du ruthénium associé à cinq autrescratères d'impactdatant de 36 à470 millionsd'années correspond à celle d'autres types de météorites, plus riches ensilicates(formées plus près du Soleil que Jupiter).
Ce sont ces preuves géologiques et nouvelles analyses, qui ont permis à Mario Fischer-Göddeet son équipe, de localiser l'endroit d'où provenait l'astéroïde de Chicxulub. Publiées dansScienceen 2024, elles permettent de classer l'astéroïde dans letype C».
On trouve à la limite K-Pg descristauxdequartz choqués(c'est-à-dire ayant subi des pressions énormes à la suite d'un impact violent). Au contraire de l'iridium, ils sont surtout présents enAmérique du Nord, autour dugolfe du Mexique, ce qui confirme l'hypothèse d'un choc au Mexique.
Mélangés à ces quartz, on a aussi découvert desdiamantsmicroscopiques et des cristaux dezircon. Ces minéraux nécessitent de fortes pressions pour apparaître, et sont donc interprétés comme une trace d'un choc titanesque. Ce sont des produits du point d'impact lui-même.
Destectitesaltérées (silicates fondus d'aspect vitreux, produits par une température élevée) sont trouvées dans les sédiments marins de l'époque, juste en dessous des quartz « choqués », elles se sont donc déposées juste avant. Leur position s'explique par la faible vitesse d'éjection de ces matériaux, qui proviennent des zones situées à proximité du point d'impact, mais pas immédiatement dessous.
Les magnétitesnickelifères(minéraux dont l'apparition peut être liée à l'oxydationdans l'atmosphèred'une météorite riche en nickel) constituent d'autres éléments qui étayent cette théorie.
On trouve autour dugolfe du Mexique, entre la couche de tectite (première à s'être déposée) et la couche d'iridium (qui s'est déposée peu après), un banc degrès, signe d'un énormeraz-de-maréeproduit par l'impact.
En 2018, une simulation numérique des effets de l'impact de Chicxulub sur l'océan mondiala permis de quantifier la hauteur de la vague : jusqu'à 1 500mdans le golfe du Mexique, plusieurs mètres dans les secteurs les plus éloignés. La vitesse de l'eau au fond de l'océan (plus de20cm/s) doit aussi avoir eu pour effet de remobiliser une épaisseur considérable desédiments.
En avril 2019, une étude publiée dansProceedings of the National Academy of Sciencesmontre qu'une couche importante de dépôts auDakota du Nordtémoigne de ce tsunami, et contient en particulier des fossiles très bien conservés de poissons et de dinosaures tués à ce moment, ce qui permet de reconstituer avec précision les circonstances exactes de l'extinction. En 2021, une étudesismologiquedu sous-sol de laLouisianerévèle la présence demégaridesau niveau des dépôts de lalimite K-Pg, attribuées autsunami.
Il s'est dégagé un consensus sur la chute d'un corps céleste à l'origine de ce cratère d'impact. Cependant, le scénario proposé ou la part de l'impact dans la crise Crétacé-Tertiaire sont toujours sujets à débat.
La chute d'une météorite géante à la fin duCrétacéest aujourd'hui généralement admise. En revanche, le lien entre cette météorite et l'extinction Crétacé-Paléogèneest plus discuté ; il existe en effet d'autres théories sur l'extinction, où la météorite ne joue pas forcément un rôle exclusif.
Cetteextinction massiven'est pas la plus radicale qu'ait connue laTerredans le passé. Il en existe d'autres pour lesquelles on ne peut pas encore noter la concordance entre une période d'extinction de masse et la formation d'uncratère d'impact. Par exemple, l'extinction Permien-Trias, la plus importante duPhanérozoïque, marquant la fin duPaléozoïque, il y a251 millionsd'années, est plutôt attribuée auxtrapps de Sibérie(provoqués par une succession d'éruptions volcaniques massives). Un cratère d'impact nomméBedout, d'un diamètre de 173km, a bien été découvert, mais il ne fait pas consensus à ce jour.
Des études, principalement menées parGerta Keller, ont tenté de mettre en doute la responsabilité de l'impact de Chicxulub pour l'extinction du Crétacé. En effet, selon elle, la chute de l'astéroïde de Chicxulub précèderait l'extinction massive du Crétacé d'au moins 300 000 ans. En 2009, des scientifiques identifiaient 52 espèces présentes à la fois dans les couches de sédiments précédant et suivant l'impact de Chicxulub, montrant que la chute de l'astéroïde n'avait pas entraîné une diminution catastrophique de la biodiversité.
Une nouvelle étude, publiée le7 février 2013dans la revueScienceet s'appuyant sur des techniques de datation radiométriques de haute précision, indique que la météorite se serait écrasée sur Terre il y a 66 038 000 années, soit au maximum 32 000 ans avant l'extinction des dinosaures non aviens, ce qui militerait en faveur du lien de causalité entre les deux évènements.
Un forage effectué en 2016 montre qu'il a fallu quelques années seulement après l'impact de l'astéroïde pour que la vie réapparaisse dans le cratère, et 30 000 ans pour qu'unécosystèmeprospère s'y déploie, alors qu'en certains points dugolfe du Mexiqueil a fallu 300 000 ans pour que l'écosystème présente un degré de diversification comparable. Unecarottederochea permis de révéler l'existence demicrofossilesd'algueset deplanctonainsi que l'existence deterrierscreusés par descrevetteset des vers marins, qui montrent que peu de temps après l'impact le cratère était de nouveau habitable, alors même que l'astéroïde provoquait ailleurs uneextinction de masse. L'étude suggère que le temps de résilience des environnements n'est pas prédictible.