Une coquille bien conservée de l'huître éteinte Exogyra costata, commun au sud-est des États-Unis et récupéré le long de la rivière Tombigbee près de Moscow Landing, Alabama. Ce spécimen a entre 66 et 72 millions d'années. Crédit :Kyle Meyer.
L'impact d'un astéroïde ou d'une comète est reconnu comme la principale cause de l'extinction massive qui a tué la plupart des dinosaures et environ les trois quarts des espèces végétales et animales de la planète il y a 66 millions d'années.
Mais les éruptions volcaniques massives en Inde peuvent également avoir contribué aux extinctions. Les scientifiques ont longtemps débattu de l'importance des éruptions des pièges du Deccan, qui a commencé avant l'impact et a duré, allumé et éteint, depuis près d'un million d'années, ponctué par l'événement d'impact.
Maintenant, une analyse géochimique menée par l'Université du Michigan sur des coquilles de mollusques marins fossiles du monde entier fournit de nouvelles informations sur la réponse climatique et la contamination environnementale par le mercure à l'époque du volcanisme Deccan Traps.
À partir des mêmes spécimens de coquillages, les chercheurs ont découvert ce qui semble être un signal global à la fois de réchauffement brutal des océans et de concentrations de mercure nettement élevées. Les volcans sont la plus grande source naturelle de mercure entrant dans l'atmosphère.
Les doubles empreintes chimiques commencent avant l'impact et s'alignent avec le début des éruptions du Deccan Traps.
Lorsque les chercheurs ont comparé les niveaux de mercure des coquilles anciennes aux concentrations dans les coquilles de palourdes d'eau douce collectées sur un site actuel de pollution industrielle au mercure dans la vallée de Shenandoah en Virginie, les niveaux étaient à peu près équivalents.
Un spécimen fossile de l'huître éteinte à l'ornement unique Agerostrea ungulata, récupéré dans la région du Fezzan en Libye et trouvé dans certaines parties de l'Afrique, Asie, L'Europe , et le Moyen-Orient. Ce spécimen a entre 66 et 72 millions d'années. Crédit :Kyle Meyer/Musée de paléontologie de l'Université de Californie.
Preuve de l'étude, dont la publication est prévue le 16 décembre dans la revue Communication Nature , soutient l'idée que le volcanisme de Deccan Traps a eu des impacts climatiques et écologiques profonds, durable et global, concluent les chercheurs.
"Pour la première fois, nous pouvons fournir des informations sur les impacts climatiques et environnementaux distincts du volcanisme de Deccan Traps en analysant un seul matériau, " a déclaré Kyle Meyer, auteur principal de la nouvelle étude. "C'était incroyablement surprenant de voir que les mêmes échantillons où les températures marines ont montré un signal de réchauffement brutal présentaient également les concentrations de mercure les plus élevées, et que ces concentrations étaient d'une magnitude similaire à celle d'un site de contamination industrielle moderne significative par le mercure."
Meyer a mené l'étude dans le cadre de sa thèse de doctorat au département U-M des sciences de la Terre et de l'environnement. Il est maintenant chercheur postdoctoral à la Portland State University en Oregon.
Le mercure est un métal trace toxique qui constitue une menace pour la santé humaine, poissons et faune. Les sources de mercure d'origine humaine comprennent les centrales électriques au charbon et les mines d'or artisanales. Sur le site contaminé industriellement de South River en Virginie, où les chercheurs ont collecté des coquilles de palourdes d'eau douce, des panneaux avertissent les résidents de ne pas manger de poisson de la rivière.
"Le site moderne a une interdiction de pêche pour les humains en raison des niveaux élevés de mercure. Donc, imaginez l'impact environnemental d'avoir ce niveau de contamination au mercure à l'échelle mondiale pendant des dizaines à des centaines de milliers d'années, " a déclaré Sierra Petersen, géochimiste et co-auteur de l'étude, qui était le co-conseiller de Meyer.
Les chercheurs ont émis l'hypothèse que les coquilles fossilisées de mollusques, principalement des bivalves tels que les huîtres et les palourdes, pourraient enregistrer simultanément à la fois les réactions de la température marine côtière et les différents signaux de mercure associés à la libération de quantités massives de dioxyde de carbone et de mercure piégeant la chaleur des pièges du Deccan.
La préservation des fossiles de mollusques du Crétacé de l'île Seymour est excellente, avec des coquilles préservant le matériel de nacre d'origine comme dans ces deux spécimens d'Eselaevitrigonia regina. Crédit :Sierra V. Petersen.
Les éruptions de longue durée des pièges du Deccan ont formé une grande partie de l'ouest de l'Inde et étaient centrées sur l'extinction de masse du Crétacé-Paléogène (K-Pg), Il y a 66 millions d'années.
L'étude a utilisé des coquillages fossiles collectés en Antarctique, les États-Unis (Alabama, Alaska, Californie et Washington), Argentine, Inde, Egypte, Libye et Suède. Les chercheurs ont analysé la composition isotopique du carbonate de la coquille pour déterminer les températures marines, en utilisant une technique récemment développée appelée paléothermométrie isotopique agglomérée au carbonate.
Ils ont également mesuré la quantité de mercure dans les coquilles fossiles remarquablement bien conservées et ont rassemblé le tout premier enregistrement de mercure dans les profondeurs de l'histoire conservé dans des restes biominéraux fossilisés.
Dans les études précédentes, des enregistrements de mercure environnemental ont été reconstitués à partir de sédiments marins, fournir des informations sur le moment et l'ampleur de l'événement Deccan Traps. Mais ces enregistrements n'avaient pas un lien aussi direct avec la réponse climatique. Dans la nouvelle étude, les deux signaux sont présents dans les mêmes spécimens - une première importante, selon les auteurs.
"Des anomalies de mercure avaient été documentées dans les sédiments mais jamais auparavant dans les coquillages. Avoir la capacité de reconstruire à la fois le climat et un indicateur de volcanisme dans exactement les mêmes matériaux nous aide à contourner de nombreux problèmes liés à la datation relative, " dit Petersen, professeur adjoint au département U-M des sciences de la Terre et de l'environnement. "Donc, l'une des grandes premières de cette étude est la preuve de concept technique."
La nouvelle technique devrait avoir de larges applications pour l'étude des extinctions de masse et des perturbations climatiques dans les archives géologiques, selon les chercheurs.
