Une cache de plumes de dinosaures et d'oiseaux fossilisés vieux de 118 millions d'années a été récupérée dans un ancien dépôt de lac qui se trouvait autrefois au-delà du cercle polaire sud.

Les fossiles de dinosaures à plumes sont célèbres, mais connu d'une poignée de localités dans le monde entier. Les exemples de l'hémisphère sud sont particulièrement rares, et ne comprennent principalement que des plumes isolées.

Une équipe internationale de scientifiques a analysé une collection de 10 de ces plumes fossiles trouvées en Australie, qui révèlent une diversité inattendue de « proto-plumes » ressemblant à des cheveux touffus provenant de dinosaures carnivores, avec des plumes duveteuses, et des plumes d'ailes d'oiseaux primitifs qui auraient été utilisées pour le vol.

Unique, les plumes fossiles d'Australie ont toutes été ensevelies dans de fins sédiments boueux qui se sont accumulés au fond d'un lac peu profond près du pôle Sud pendant l'ère des dinosaures.

"Des squelettes de dinosaures et même les ossements fragiles d'oiseaux primitifs ont déjà été trouvés à d'anciennes hautes latitudes. Pourtant, à ce jour, aucun reste tégumentaire directement attribuable n'a été découvert pour montrer que les dinosaures utilisaient des plumes pour survivre dans les habitats polaires extrêmes, " a déclaré le Dr Benjamin Kear de l'Université d'Uppsala en Suède, un des principaux auteurs de l'étude.

"Ces plumes fossiles australiennes sont donc très importantes car elles proviennent de dinosaures et de petits oiseaux qui vivaient dans un environnement saisonnier très froid avec des mois d'obscurité polaire chaque année."

Les plumes fossiles ont été découvertes dans la réserve géologique de Koonwarra Fish Beds, qui est un site classé au patrimoine à 145 km au sud-est de Melbourne à Victoria, Australie.

"Les plumes fossiles sont connues de Koonwarra depuis le début des années 1960, et ont été reconnus comme des preuves d'oiseaux anciens, mais ont par ailleurs reçu très peu d'attention scientifique. Notre étude est ainsi la première à documenter de manière exhaustive ces vestiges, qui comprennent de nouveaux spécimens qui ont été examinés à l'aide de technologies de pointe, " a déclaré le Dr Thomas Rich du Melbourne Museum en Australie, qui a mené de nombreuses expéditions dans la localité de Koonwarra.

Une suite de techniques microscopiques et spectroscopiques avancées a été utilisée pour déterminer l'anatomie et la préservation du dinosaure fossile de Koonwarra et des plumes d'oiseau.

"Les plumes de Koonwarra sont préservées dans des détails incroyables, ", a déclaré Patricia Vickers-Rich, experte en oiseaux fossiles, de l'Université Monash et de l'Université de technologie de Swinburne à Melbourne.

« Il existe même de minuscules structures en forme de filament qui auraient « compressé » les aubes de plumes ensemble, tout comme dans les plumes de vol des oiseaux modernes."

Cependant, contrairement aux plumes structurellement complexes des oiseaux d'aujourd'hui, qui se caractérisent par des branches imbriquées appelées barbes et barbules, différents types de petits dinosaures avaient des revêtements qui comprenaient des « proto-plumes » bien plus simples ressemblant à des cheveux.

"Des 'proto-plumes' de dinosaures auraient été utilisées pour l'isolation, " a déclaré le Dr Martin Kundrát, de l'Université Pavol Jozef Safarik en Slovaquie, un des principaux auteurs de l'étude.

"La découverte de" proto-plumes "à Koonwarra suggère donc que les manteaux de plumes duveteux auraient pu aider les petits dinosaures à rester au chaud dans les anciens habitats polaires."

Des restes microscopiques de mélanosomes possibles - des structures cellulaires contenant des pigments de couleur - ont également été détectés sur plusieurs des plumes fossiles trouvées à Koonwarra.

Ces traces se sont produites sur les surfaces uniformément sombres des plumes, ainsi que dans des bandes distinctes qui pourraient représenter des motifs originaux des dinosaures polaires et des oiseaux.

Des résidus mélaniques ont été signalés sur des plumes fossiles d'ailleurs dans le monde, et sont largement reconnus comme indicateurs de la coloration des dinosaures.

Les mélanosomes fossiles densément entassés présents sur les plumes de Koonwarra pourraient suggérer des couleurs sombres qui ont peut-être aidé au camouflage, communication visuelle, et/ou l'absorption de chaleur dans les climats polaires froids.

La conservation éventuelle des biomolécules a également été évaluée, mais s'est avéré trop dégradé, et ont apparemment été perdus lors de l'altération de la roche.

Les plumes fossiles de Koonwarra fournissent le premier enregistrement de téguments de dinosaures des anciennes régions polaires, et faites allusion à ce qui était autrefois une répartition mondiale des dinosaures à plumes et des lève-tôt.

Certaines des plumes fossiles trouvées à Koonwarra sont exposées dans l'exposition « 600 millions d'années » au musée de Melbourne en Australie.