Une grande masse en mouvement rapide qui frappe la Terre serait certainement capable de provoquer un événement d'extinction de masse. Cependant, une telle théorie nécessiterait de solides preuves d'impacts périodiques, ce que la Terre ne semble pas avoir. Crédit d'image: Don Davis / NASA.

Les extinctions de masse sont-elles périodiques? Et sommes-nous dus pour un?

65 millions d'années, un impact anéanti 30% de toute la vie sur Terre. Un autre pourrait-il être imminent?

"Ce qui peut être invoqué sans preuves, peut être rejeté sans preuves." -Christopher Hitchens

Il y a 65 millions d'années, un astéroïde massif, peut-être de cinq à dix kilomètres de diamètre, a frappé la Terre à des vitesses supérieures à 20 000 miles par heure. Au lendemain de cette collision catastrophique, les géants géants connus sous le nom de dinosaures, qui dominaient la surface de la Terre depuis plus de 100 millions d'années, ont été exterminés. En fait, environ 30% de toutes les espèces qui existaient actuellement sur Terre à l'époque ont été anéanties. Ce n'était pas la première fois que la Terre était frappée par un objet aussi catastrophique, et compte tenu de ce qui existe, ce ne sera probablement pas le dernier. Une idée qui a été envisagée depuis un certain temps est que ces événements sont en fait périodiques, causés par le mouvement du Soleil à travers la galaxie. Si tel est le cas, nous devrions être en mesure de prédire quand le prochain arrivera et si nous vivons à une époque de risque fortement accru.

Être touché par un morceau géant de débris spatiaux en mouvement rapide est toujours un danger, mais le danger était le plus grand au début du système solaire. Crédit d'image: NASA / GSFC, BENNU'S JOURNEY - Heavy Bombardment.

Il y a toujours un danger d'extinction massive, mais la clé est de quantifier ce danger avec précision. Les menaces d'extinction dans notre système solaire - du bombardement cosmique - proviennent généralement de deux sources: la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, et la ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort au-delà de l'orbite de Neptune. Pour la ceinture d'astéroïdes, l'origine soupçonnée (mais pas certaine) du tueur de dinosaures, nos chances de se faire toucher par un gros objet diminuent considérablement au fil du temps. Il y a une bonne raison à cela: la quantité de matière entre Mars et Jupiter s'épuise avec le temps, sans aucun mécanisme pour la reconstituer. Nous pouvons comprendre cela en regardant quelques choses: les jeunes systèmes solaires, les premiers modèles de notre propre système solaire et la plupart des mondes sans air sans géologies particulièrement actives: la Lune, Mercure et la plupart des lunes de Jupiter et Saturne.

Les vues à haute résolution de toute la surface lunaire ont été prises récemment par le Lunar Reconnaissance Orbiter. Les maria (les régions les plus jeunes et les plus sombres) sont nettement moins cratérisées que les hautes terres lunaires. Crédit d'image: NASA / GSFC / Arizona State University (compilé par I. Antonenko).

L'histoire des impacts dans notre système solaire est littéralement écrite sur les visages de mondes comme la Lune. Là où se trouvent les hauts plateaux lunaires - les endroits les plus légers - nous pouvons voir une longue histoire de cratère intense, remontant aux premiers jours du système solaire: il y a plus de 4 milliards d'années. Il y a un grand nombre de grands cratères avec des cratères de plus en plus petits à l'intérieur: preuve qu'il y avait un niveau incroyablement élevé d'activité d'impact dès le début. Cependant, si vous regardez les régions sombres (la marie lunaire), vous pouvez voir beaucoup moins de cratères à l'intérieur. La datation radiométrique montre que la plupart de ces zones ont entre 3 et 3,5 milliards d'années, et même cela est suffisamment différent pour que la quantité de cratères soit bien moindre. Les régions les plus jeunes, trouvées dans Oceanus Procellarum (la plus grande jument sur la lune), n'ont que 1,2 milliard d'années et sont les moins cratères.

Le grand bassin montré ici, Oceanus Procellorum, est le plus grand et aussi l'un des plus jeunes de tous les maria lunaires, comme en témoigne le fait qu'il est l'un des moins cratérisés. Crédit d'image: vaisseau spatial NASA / JPL / Galileo.

À partir de ces preuves, nous pouvons déduire que la ceinture d'astéroïdes devient de plus en plus rare au fil du temps, à mesure que le taux de cratérisation diminue. La principale école de pensée est que nous ne l'avons pas encore atteinte, mais à un moment donné au cours des prochains milliards d'années, la Terre devrait connaître sa toute dernière grande attaque d'astéroïdes, et s'il y a encore de la vie dans le monde, la dernière extinction de masse événement résultant d'une telle catastrophe. La ceinture d'astéroïdes présente moins de danger aujourd'hui qu'elle ne l'a jamais été par le passé.

Mais le nuage d'Oort et la ceinture de Kuiper sont des histoires différentes.

La ceinture de Kuiper est l'emplacement du plus grand nombre d'objets connus du système solaire, mais le nuage d'Oort, plus faible et plus éloigné, en contient non seulement beaucoup plus, mais il est plus susceptible d'être perturbé par une masse passagère comme une autre étoile. Crédit d'image: NASA et William Crochot.

Au-delà de Neptune dans le système solaire extérieur, il existe un énorme potentiel de catastrophe. Des centaines de milliers - sinon des millions - de gros morceaux de glace et de roche attendent sur une orbite ténue autour de notre Soleil, où une masse passagère (comme Neptune, un autre objet de ceinture de Kuiper / nuage d'Oort, ou une étoile / planète qui passe) a le potentiel de perturber gravitationnellement. La perturbation pourrait avoir un certain nombre de résultats, mais l'un d'eux est de la projeter vers le système solaire intérieur, où elle pourrait arriver comme une comète brillante, mais où elle pourrait également entrer en collision avec notre monde.

Tous les 31 millions d'années environ, le Soleil se déplace dans le plan galactique, traversant la région de plus grande densité en termes de latitude galactique. Crédit d'image: NASA / JPL-Caltech / R. Blessé (de l'illustration principale de la galaxie), modifié par l'utilisateur Cmglee de Wikimedia Commons.

Les interactions avec Neptune ou d'autres objets dans la ceinture de Kuiper / nuage d'Oort sont aléatoires et indépendantes de tout ce qui se passe dans notre galaxie, mais il est possible que le passage à travers une région riche en étoiles - comme le disque galactique ou l'un de nos bras spiraux - pourrait augmenter les chances d'une tempête de comètes et les chances d'une collision de comètes sur Terre. Alors que le Soleil se déplace dans la Voie lactée, il y a une bizarrerie intéressante de son orbite: environ une fois tous les 31 millions d'années, il passe à travers le plan galactique. Ce n'est qu'une mécanique orbitale, car le Soleil et toutes les étoiles suivent des chemins elliptiques autour du centre galactique. Mais certaines personnes ont affirmé qu'il existe des preuves d'extinctions périodiques sur la même échelle de temps, ce qui pourrait suggérer que ces extinctions sont déclenchées par une tempête de comètes tous les 31 millions d'années.

Pourcentage d'espèces disparues au cours de divers intervalles de temps. La plus grande extinction connue est la frontière Permien-Trias il y a environ 250 millions d'années, dont la cause est encore inconnue. Crédit d'image: utilisateur de Wikimedia Commons Smith609, avec des données de Raup & Smith (1982) et Rohde et Muller (2005).

Est-ce plausible? La réponse se trouve dans les données. Nous pouvons regarder les principaux événements d'extinction sur Terre comme en témoignent les archives fossiles. La méthode que nous pouvons utiliser est de compter le nombre de genres (une étape plus générique que «espèce» dans la façon dont nous classons les êtres vivants; pour les êtres humains, «l'homo» dans l'homo sapiens est notre genre) existant à un moment donné. Nous pouvons le faire remontant à plus de 500 millions d'années dans le temps, grâce aux preuves trouvées dans la roche sédimentaire, nous permettant de voir quel pourcentage existait et s'est également éteint dans un intervalle donné.

Nous pouvons alors rechercher des modèles dans ces événements d'extinction. La manière la plus simple de le faire, quantitativement, est de prendre la transformée de Fourier de ces cycles et de voir où (si n'importe où) des schémas émergent. Si nous voyions des événements d'extinction de masse tous les 100 millions d'années, par exemple, où il y avait une grande baisse du nombre de genres avec cette période exacte à chaque fois, alors la transformée de Fourier montrerait un énorme pic à une fréquence de 1 / (100 millions ans). Alors allons droit au but: que montrent les données d'extinction?

Une mesure de la biodiversité, et des changements dans le nombre de genres qui existent à un moment donné, pour identifier les événements d'extinction les plus importants des 500 derniers millions d'années. Crédit d'image: Albert Mestre, utilisateur de Wikimedia Commons, avec des données de Rohde, RA et Muller, RA

Il existe des preuves relativement faibles d'un pic avec une fréquence de 140 millions d'années, et un autre pic légèrement plus fort à 62 millions d'années. Où se trouve la flèche orange, vous pouvez voir où une périodicité de 31 millions d'années se produirait. Ces deux pointes semblent énormes, mais ce n'est que par rapport aux autres pointes, qui sont totalement insignifiantes. Quelle est la force, objectivement, de ces deux pics, qui sont la preuve de la périodicité?

Cette figure montre la transformation de Fourier des événements d'extinction au cours des 500 derniers millions d'années. La flèche orange, insérée par E. Siegel, montre où s'inscrirait une périodicité de 31 millions d'années. Crédit d'image: Rohde, RA & Muller, RA (2005). Cycles dans la diversité fossile. Nature 434: 209-210.

Dans un laps de temps de seulement ~ 500 millions d'années, vous ne pouvez y installer que trois extinctions de masse possibles de 140 millions d'années, et seulement environ 8 événements possibles de 62 millions d'années. Ce que nous voyons ne correspond pas à un événement qui se produit tous les 140 millions ou tous les 62 millions d'années, mais plutôt si nous voyons un événement dans le passé, il y a une chance accrue d'avoir un autre événement soit 62 soit 140 millions d'années dans le passé ou le futur . Mais, comme vous pouvez le voir clairement, il n'y a aucune preuve d'une périodicité de 26 à 30 millions d'années dans ces extinctions.

Si nous commençons à regarder les cratères que nous trouvons sur Terre et la composition géologique de la roche sédimentaire, cependant, l'idée s'effondre complètement. De tous les impacts qui se produisent sur Terre, moins du quart d'entre eux proviennent d'objets provenant du nuage d'Oort. Pire encore, parmi les frontières entre les échelles de temps géologiques (Trias / Jurassique, Jurassique / Crétacé ou Crétacé / Paléogène) et les enregistrements géologiques qui correspondent aux événements d'extinction, seul l'événement d'il y a 65 millions d'années montre les caractéristiques cendres et -couche de poussière que nous associons à un impact majeur.

La couche limite du Crétacé-Paléogène est très distincte dans la roche sédimentaire, mais c'est la fine couche de cendres, et sa composition élémentaire, qui nous apprend l'origine extraterrestre de l'impacteur qui a causé l'événement d'extinction de masse. Crédit d'image: James Van Gundy.

L'idée que les extinctions massives sont périodiques est intéressante et convaincante, mais les preuves ne sont tout simplement pas là pour cela. L'idée que le passage du Soleil à travers le plan galactique provoque des impacts périodiques raconte également une grande histoire, mais encore une fois, il n'y a aucune preuve. En fait, nous savons que les étoiles arrivent à portée du nuage d'Oort tous les demi-millions d'années, mais nous sommes certainement bien espacés entre ces événements à l'heure actuelle. Dans un avenir prévisible, la Terre n'est pas exposée à un risque accru de catastrophe naturelle provenant de l'Univers. Au lieu de cela, il semble que notre plus grand danger soit posé par le seul endroit que nous redoutons tous de regarder: nous-mêmes.

Starts With A Bang est maintenant sur Forbes, et republié sur Medium grâce à nos supporters Patreon. Ethan est l'auteur de deux livres, Beyond The Galaxy et Treknology: The Science of Star Trek from Tricorders to Warp Drive.