Des niveaux d'oxygène extrêmement bas dans les océans de la Terre pourraient être responsables de l'extension des effets d'une extinction de masse qui a anéanti des millions d'espèces sur Terre il y a environ 200 millions d'années, selon une nouvelle étude.

En mesurant les traces d'uranium dans le calcaire océanique qui correspondent aux niveaux d'oxygène dans l'eau de mer présente lors de la formation de la roche, la nouvelle étude révèle que les zones du fond marin sans oxygène ont augmenté d'un facteur 100 au cours de l'événement d'extinction de la fin du Trias.

Il en a fallu environ 50, 000 ans pour que les niveaux d'oxygène des océans reviennent à ce qu'ils étaient avant l'extinction et cela peut avoir pris jusqu'à 250, 000 ans pour que les récifs coralliens du monde entier se rétablissent complètement, selon l'étude.

Les nouveaux résultats mettent en lumière l'état des océans lors de l'extinction de la fin du Trias, qui a anéanti environ 76 pour cent de toutes les espèces marines et terrestres. La fin du Trias est le quatrième épisode d'extinction en importance de l'histoire de la Terre et s'est produite juste avant que les dinosaures ne deviennent l'animal terrestre dominant de la Terre.

Les scientifiques ne savent pas ce qui a déclenché l'événement d'extinction, mais soupçonnez qu'une explosion d'activité volcanique il y a environ 200 millions d'années a augmenté les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Cela aurait rendu les océans plus acides et rendu l'eau des océans anoxique. L'anoxie sévère provoque des "zones mortes" dans l'eau où de faibles niveaux d'oxygène provoquent l'étouffement et la mort de la vie marine.

L'anoxie a longtemps été suspectée d'avoir joué un rôle dans l'extinction de la fin du Trias, mais la durée et la gravité de l'anoxie n'étaient pas connues, selon les auteurs de l'étude. La nouvelle étude, publié dans Géochimie, Géophysique, Géosystèmes, un journal de l'American Geophysical Union, quantifie le moment et l'étendue de l'anoxie marine pendant et après l'extinction de la fin du Trias, dit Adam Jost, un stagiaire postdoctoral au MIT's Earth, Atmosphérique, et le département des sciences planétaires de Cambridge, Massachusetts, et auteur principal de la nouvelle étude.

L'anoxie à grande échelle qui s'est probablement produite pendant l'extinction de la fin du Trias aurait rendu de nombreuses régions incapables de maintenir la vie, selon la nouvelle étude. L'anoxie persistante, ou manque d'oxygène, observé dans la nouvelle étude aurait retardé le retour des organismes ayant survécu à l'extinction massive dans les zones à faible teneur en oxygène et leur repeuplement.

Comprendre le rôle de l'anoxie dans l'événement d'extinction peut être important, depuis l'extinction de la fin du Trias peut servir d'étude de cas pour l'adaptation biologique aux changements environnementaux.

Étant donné que l'uranium est bien mélangé dans tout l'océan, il peut être utilisé pour examiner les niveaux mondiaux d'anoxie, donner aux scientifiques des informations sur les niveaux moyens d'oxygène océanique. D'autres méthodes ne peuvent que renseigner les chercheurs sur les conditions locales d'oxygène, dit Jost.

"Il est très difficile de prendre ces preuves et d'extrapoler ce qui se passe à l'échelle mondiale, " a-t-il dit. " [L'océan] pourrait être anoxique [en un seul endroit], mais si tu pars à 100 kilomètres, ce n'est peut-être pas du tout anoxique. Ce qui est bien avec les isotopes de l'uranium, c'est qu'avec le modèle que nous construisons, nous pouvons commencer à quantifier ce changement dans l'anoxie, et déterminer quelle superficie de fond océanique anoxique est nécessaire pour générer les tendances que nous voyons dans les isotopes de l'uranium. »

Les scientifiques peuvent déterminer la quantité d'oxygène présente dans l'eau océanique en mesurant le rapport de deux formes d'uranium dans le calcaire océanique :l'uranium-238 et l'uranium-235.

Le calcaire océanique se forme par l'accumulation de carbonate de calcium provenant des récifs coralliens et des coquilles de bivalves. L'uranium également présent dans l'eau de mer est incorporé au carbonate de calcium et éventuellement au calcaire.

Lorsque l'eau de mer est anoxique, certaines réactions chimiques utilisent préférentiellement l'uranium 238 plus lourd par rapport à l'uranium 235 plus léger. Une plus grande partie de l'uranium-238 devient insoluble dans l'eau de mer, et ne peut plus être incorporé au carbonate de calcium. Au lieu, l'uranium-235 restant dans l'eau de mer est incorporé dans le carbonate de calcium - et éventuellement le calcaire - à des niveaux plus élevés que l'uranium-238.

Pour étudier la sévérité de l'anoxie pendant et après l'extinction de la fin du Trias, les chercheurs ont collecté des échantillons de calcaire du bassin de Lombardie, dans le nord de l'Italie, qui ont été déposés pendant et après l'extinction de la fin du Trias il y a environ 201 millions d'années. Ils ont mesuré les niveaux d'uranium dans les échantillons, et trouvé qu'il y avait plus d'uranium-235 que d'uranium-238 dans le calcaire, indiquant qu'il y avait des conditions anoxiques lorsque la roche s'est formée.

Sur la base de leurs mesures, les chercheurs ont estimé le délai d'anoxie pendant l'extinction. Les chercheurs ont découvert que l'eau de l'océan était anoxique pendant au moins 50, 000 ans au cours de l'extinction mais a retardé la récupération des récifs jusqu'à 250, 000 ans après l'extinction. Bien qu'il existe d'autres processus susceptibles de provoquer une accumulation d'uranium-238 ou d'uranium-235 dans les sédiments, les chercheurs ont utilisé la modélisation pour démontrer que ces processus ne pouvaient pas produire les niveaux élevés d'uranium-235 qu'ils ont observés dans leurs échantillons.

Les auteurs de l'étude soupçonnent que l'anoxie est ce qui a retardé le rétablissement des espèces marines à la fin du Trias et pourrait avoir contribué à la gravité de l'extinction.

Jost a déclaré que leurs conclusions sur l'anoxie de la fin du Trias s'inscrivent dans une image plus large émergeant de recherches récentes montrant de nombreuses similitudes entre l'extinction de la fin du Trias et l'extinction la plus grave jamais enregistrée, la fin-Permien, qui s'est produit environ 52 millions d'années avant l'extinction de la fin du Trias. Comprendre ces extinctions peut aider les scientifiques à mieux comprendre comment les espèces peuvent réagir aux changements futurs de l'environnement.

"La fin du Permien était beaucoup plus longue, et la récupération a été beaucoup plus longue et l'extinction plus sévère, " dit Jost. " Donc, à certains égards, la fin du Trias est une mini fin du Permien."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.