La vie sur Terre a une longue, mais aussi une histoire extrêmement mouvementée. À plus d'une occasion, la majorité de toutes les espèces ont disparu et une biodiversité déjà très développée s'est à nouveau réduite au minimum, changeant à chaque fois le cours de l'évolution. L'extinction de masse la plus étendue a eu lieu il y a environ 252 millions d'années. Il marqua la fin de l'époque permienne et le début de l'époque triasique. Environ les trois quarts de toute la vie terrestre et environ 95 pour cent de la vie dans l'océan ont disparu en quelques milliers d'années seulement.

Les activités volcaniques gigantesques dans la Sibérie d'aujourd'hui et la libération de grandes quantités de méthane du fond de la mer ont longtemps été débattues comme déclencheurs potentiels de l'extinction du Permien-Trias. Mais la cause exacte et la séquence des événements qui ont conduit à l'extinction de masse sont restées très controversées. Maintenant, scientifiques d'Allemagne, Italie et Canada, dans le cadre du projet BASE-LiNE Earth financé par l'UE et dirigé par le professeur Anton Eisenhauer du GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel en coopération avec le Helmholtz Center Potsdam GFZ German Research Centre for Geosciences, ont pour la première fois pu reconstituer de manière concluante toute la cascade d'événements de l'époque en utilisant des techniques analytiques de pointe et une modélisation géochimique innovante. L'étude a été publiée aujourd'hui dans la revue internationale Géosciences de la nature .

Pour leur étude, l'équipe BASE-LiNE Earth a utilisé une archive environnementale auparavant souvent négligée :les coquilles de brachiopodes fossiles. "Ce sont des organismes ressemblant à des palourdes qui existent sur Terre depuis plus de 500 millions d'années. Nous avons pu utiliser des fossiles de brachiopodes bien conservés des Alpes du Sud pour nos analyses. Ces coquilles ont été déposées au fond des mers peu profondes du plateau continental de l'océan Téthys il y a 252 millions d'années et a enregistré les conditions environnementales peu avant et au début de l'extinction, " explique le Dr Hana Jurikova. Elle est la première auteure de l'étude, qu'elle a menée dans le cadre du projet BASE-LiNE Earth et sa thèse de doctorat à GEOMAR.

En mesurant différents isotopes de l'élément bore dans les coquilles fossiles, l'équipe a pu retracer l'évolution des valeurs de pH dans l'océan il y a 252 millions d'années. Étant donné que le pH de l'eau de mer est étroitement lié au CO 2 concentration dans l'atmosphère, la reconstruction de ce dernier était également possible. Pour les analyses, l'équipe a utilisé des analyses isotopiques de haute précision à GEOMAR ainsi que des microanalyses à haute résolution sur le spectromètre de masse à ions secondaires à grande géométrie (SIMS) de pointe à GFZ.

« Avec cette technique, on peut non seulement reconstituer l'évolution du CO atmosphérique 2 concentration, mais aussi clairement remonter à l'activité volcanique. La dissolution des hydrates de méthane, qui avait été suggérée comme une autre cause potentielle, est hautement improbable sur la base de nos données, " explique le Dr Marcus Gutjahr de GEOMAR, co-auteur de l'étude.

Comme prochaine étape, l'équipe a alimenté ses données du bore et des enquêtes supplémentaires basées sur les isotopes du carbone dans un modèle géochimique informatisé qui simulait les processus de la Terre à cette époque. Les résultats ont montré que le réchauffement et l'acidification des océans associés à l'immense CO volcanique 2 l'injection dans l'atmosphère était déjà fatale et a conduit à l'extinction des organismes marins calcifiants dès le début de l'extinction. Cependant, le CO 2 la libération a également entraîné d'autres conséquences; avec l'augmentation des températures mondiales causée par l'effet de serre, l'altération chimique sur terre a également augmenté.

Sur des milliers d'années, des quantités croissantes de nutriments ont atteint les océans via les rivières et les côtes, qui est alors devenu surfertilisé. Le résultat a été un appauvrissement en oxygène à grande échelle et l'altération de cycles élémentaires entiers. "Cet effondrement en forme de domino des cycles et processus de maintien de la vie interconnectés a finalement conduit à l'étendue catastrophique observée de l'extinction de masse à la limite Permien-Trias, " résume le Dr Jurikova.

L'étude a été menée dans le cadre du projet ITN BASE-LiNE Earth financé par l'UE, dans laquelle l'utilisation des brachiopodes comme archive environnementale a été systématiquement étudiée pour la première fois, et les méthodes analytiques pertinentes ont été améliorées et récemment mises au point. "Sans ces nouvelles techniques, il serait difficile de reconstituer les processus environnementaux il y a plus de 250 millions d'années avec le même niveau de détail que nous l'avons fait maintenant, " souligne le Prof. Dr. Anton Eisenhauer de GEOMAR, l'ancien coordinateur du projet BASE-LiNE Earth et co-auteur de la nouvelle étude, "en outre, les nouvelles méthodes peuvent être appliquées à d'autres applications scientifiques."