L’ASTÉROÏDE QUI A CAUSE L’EXTINCTION MASSIVE DES DINOSAURES A FRAPPE LA TERRE AU PRINTEMPS.

Sediba is back at the ESRF... with Homo naledi

L’ASTÉROÏDE QUI A CAUSE L’EXTINCTION MASSIVE DES DINOSAURES A FRAPPE LA TERRE AU PRINTEMPS.

L'équipe scientifique a amené un spécimen partiel de poisson fossilisé et des sections représentatives des os à l'ESRF, afin d’effectuer une tomographie à rayons X synchrotron haute résolution, et ainsi percer les secrets de ces fossiles grâce aux rayons X ultra-puissants produits par le Synchrotron Européen de Grenoble.

LE RÈGNE DES DINOSAURES A PRIS FIN AU PRINTEMPS

C’est ce qu’a démontré une équipe internationale associant des scientifiques de l’ESRF, le Synchrotron Européen de Grenoble, de l’Université d'Uppsala (Suède), de la Vrije Universiteit Amsterdam (Pays-Bas), et de la Vrije Universiteit Brussel (Belgique). Dans une étude publiée dans la revue Nature, ils ont déterminé à quelle saison de l’année la météorite s'était écrasée sur la Terre, et ce grâce à l’analyse de fossiles de restes de poissons morts juste après l'impact.

Il y a environ 66 millions d'années, près de la péninsule du Yucatán, au Mexique, une météorite de plus de 10km de diamètre s’écrasait sur Terre formant le cratère de Chicxulub. Le choc marqua la fin du règne des dinosaures et la fin de la période du Crétacé. Cette extinction massive intrigue encore aujourd'hui les scientifiques, car elle était l'une des plus sélectives de l'histoire de la vie : tous les dinosaures non aviaires, les ptérosaures, les ammonites et la plupart des reptiles marins ont disparu, tandis que les mammifères, les oiseaux, les crocodiles et les tortues ont survécu.

Une équipe de scientifiques de l'Université d'Uppsala, de l'ESRF, de l'Université de Vrije, a mis en lumière les circonstances entourant cette extinction diversifiée des espèces. Les scientifiques ont trouvé la réponse en étudiant les arêtes de poissons morts quelques instants après que la météorite ait percuté la Terre. Le choc énorme a secoué la plaque continentale et provoqué d'énormes vagues dans les plans d'eau, tels que les rivières et les lacs. Cela a déplacé d'énormes volumes de sédiments qui ont englouti les poissons et les ont enterrés vivants, au moment où une pluie de perles de verre incandescentes (sphérules) tombait du ciel. Aujourd'hui, le site de Tanis dans le Dakota du Nord (États-Unis) abrite un écosystème fossilisé préservé qui comprend des poissons spatules et des esturgeons, victimes directes de l'événement.

Les poissons fossilisés étaient exceptionnellement préservés, leurs os ne montrant presque aucun signe d'altération géochimique. C’est sur ce site que Mélanie During, chercheuse à l'Université d'Uppsala et à la VU Amsterdam, auteure principale de la publication, s'est rendue pour effectuer des fouilles de ces précieux spécimens. "Il était évident pour nous que nous devions analyser ces ossements pour obtenir des informations cruciales sur le moment de l'impact". L'équipe scientifique a amené un spécimen partiel de poisson fossilisé et des sections représentatives des os à l'ESRF, afin d’effectuer une tomographie à rayons X synchrotron haute résolution, et essayer de percer les secrets de ces fossiles grâce aux rayons X ultrapuissants produits par le Synchrotron Européen de Grenoble. L'ESRF, qui a développé une expertise unique en paléontologie au cours des deux dernières décennies, est l'outil parfait pour analyser ce type d'échantillons. "Grâce aux données de l'ESRF, nous avons constaté que les os enregistraient une croissance saisonnière, tout comme les arbres, en formant une nouvelle couche chaque année à l'extérieur de l'os", explique Sophie Sanchez de l'Université d'Uppsala, et scientifique utilisatrice de l'ESRF

"Les anneaux de croissance permettent non seulement de retracer les histoires de la vie des poissons, mais aussi de dater la dernière saisonnalité du Crétacé et donc la saison au cours de laquelle l'extinction des dinosaures et autres espèces s'est produite", explique Jeroen van der Lubbe de l’Université de Vrije à Amsterdam, également auteur de l’étude.

Les scans réalisés à l’ESRF ont également montré la répartition, les formes et la taille des cellules osseuses, qui sont connues pour fluctuer avec les saisons. « Parmi tous les poissons étudiés, la densité et le volume des cellules osseuses peuvent être tracés sur plusieurs années et indiquent si c'était le printemps, l'été, l'automne ou l'hiver. Nous avons observé que la densité et les volumes cellulaires étaient en hausse mais n'avaient pas encore culminé au cours de l'année de la mort, ce qui implique que la croissance s'est brusquement arrêtée au printemps », explique Dennis Voeten, chercheur à l'université d'Uppsala, affilié à l’ESRF lors de l’étude.

Parallèlement aux études de rayonnement synchrotron, l'équipe a effectué une analyse des isotopes du carbone pour déterminer le régime alimentaire annuel d'un poisson. La disponibilité du zooplancton, sa proie de prédilection, oscillait selon les saisons et culminait en été. Cette augmentation temporaire du zooplancton ingéré a enrichi le squelette du poisson avec l'isotope de carbone 13C plus lourd par rapport à l'isotope de carbone 12C plus léger. Comme l’explique Mélanie During, « le signal isotopique du carbone enregistré lors de la croissance de ce poisson spatulaire confirme que la saison d'alimentation n'avait pas encore atteint son apogée - et que la mort est survenue au printemps. »

Ces résultats vont permettre d’éclairer les recherches sur la sélectivité de l'extinction de masse des dinosaures et autres espèces vivants au Crétacé. Dans l'hémisphère nord, le printemps correspondait au début des cycles de reproduction des organismes qui se sont arrêtés brutalement, alors que dans l'hémisphère sud, cela correspondait à l'automne, saison où de nombreux organismes se préparaient pour l'hiver. Ainsi, les organismes qui s'abritaient dans des grottes ou des terriers parce qu'ils entraient en hibernation étaient beaucoup plus susceptibles de survivre jusqu'au Paléogène. Mélanie During se réjouit que cette étude puisse permettre de faire progresser les connaissances "Nos résultats aideront certainement à découvrir pourquoi la plupart des dinosaures sont morts alors que les oiseaux et les premiers mammifères ont réussi à échapper à l'extinction"

COURTE INFORMATION RELATIVE A UNE EXPERIENCE EN COURS A L'ESRF, AVEC DEUX FOSSILES EXCEPTIONNELS SEDIBA ET HOMO NALEDI.

AUSTRALOPITHECUS SEDIBA EST DE RETOUR A L’ESRF – ET CETTE FOIS, IL N’EST PAS SEUL !  3-02-2022

Le célèbre fossile d’Australopithecus sediba est de retour à l’ESRF – le synchrotron européen de Grenoble, en France – 12 ans après avoir été scanné pour la première fois par ses puissants rayons X. Mais cette fois, il n’est pas seul. Le paléoanthropologue Lee Berger apporte également de précieux fossiles d’Homo naledi, une nouvelle espèce de parent humain, dont la découverte a changé la façon dont les scientifiques pensent aux origines humaines.

Les explorations de Lee Berger ont abouti à la découverte de plus de restes d’hominidés fossiles individuels que tout autre programme d’exploration dans l’histoire de la recherche d’origines humaines en Afrique. Parmi les nombreuses découvertes notables de Berger figurent les découvertes de deux nouvelles espèces d’anciens parents humains: Australopithecus sediba, un fossile découvert en 2008 qui montre un mélange intrigant de caractéristiques de singe et d’humain; et Homo naledi, trouvé en 2013 au milieu du site d’hominidés primitifs le plus riche jamais trouvé en Afrique.

En 2010, les premières images en rayons X synchrotron des fossiles d’Australopithecus sediba, vieux de deux millions d’années, provenant du site de Malapa en Afrique du Sud, ont été prises à l’ESRF. Les données résultantes, ainsi que celles issues des efforts de balayage ultérieurs, ont été utilisées dans un grand nombre de publications scientifiques et populaires, et ont abouti à des percées significatives dans la compréhension des origines de l’humanité.

Aujourd’hui, 12 ans plus tard, Lee Berger s’est associé une fois de plus au paléontologue Paul Tafforeau de l’ESRF pour utiliser le synchrotron le plus brillant du monde – l’ESRF Extremely Brilliant Source (EBS) – et sa nouvelle ligne de faisceau BM18 pour la microtomographie aux rayons X. Prévu pour ouvrir en septembre 2022, BM18 permettra aux scientifiques d’étudier de gros fossiles en 3D à l’échelle microscopique sans les endommager.

 L’équipe de scientifiques a commencé à scanner les prémolaires d’A. sediba toute la journée et la nuit le samedi et le dimanche. Ils visent à établir l’âge exact de la mort d’A. sediba en visualisant les perturbations des lignes de croissance incrémentielles dans les dents. Mais ce n’est pas tout. L’équipe poursuivra cette semaine exceptionnelle d’expériences en scannant l’extraordinaire spécimen du squelette d’un enfant Homo naledi et potentiellement d’autres objets incrustés dans un grand bloc de roche. En utilisant pour la première fois les techniques de rayons X haute résolution de l’ESRF pour imager ce fossile, Lee Berger et son équipe espèrent découvrir certains des nombreux mystères passionnants qui entourent encore cet intrigant ancien parent humain.

Il est difficile de mettre des mots sur l’excitation que je suis de voir les résultats de ces spécimens devant cette incroyable machine », a déclaré Lee Berger. « Ici, à l’ESRF, les rayons X les plus puissants et la plus longue ligne de faisceau au monde ont été spécialement conçus pour faire ces expériences sans précédent – c’est le seul instrument au monde qui peut le faire. Cela devrait nous permettre de répondre à certaines des questions importantes sur la vie et la mort du fossile individuel mais aussi de l’espèce entière elle-même. Je n’ai pas encore vu la magie que la Source Extrêmement Brillante va révéler à l’intérieur des rochers, mais j’ai hâte ! »

Crédits visuels :

Image : Le paléoanthropologue Lee Berger scanne des fossiles humains anciens vieux de deux millions d’années sur la nouvelle ligne de faisceau ESRF BM18. Photo : P. Jayet/ESRF.

Les tweets de Lee Berger et de l’ambassadeur Français en Afrique du Sud montrent l’excitation entourant les expériences

POUR EN SAVOIR PLUS

Contact scientifiques :

Melanie During, PhD en paléontologie des vertébrés, auteur principal, Université d’Upssala (Suède) - E-mail: melanie.during@ebc.uu.se Anglais

Dennis F.A.E. Voeten, Paléontologue des vertébrés, Université d’Uppsala (Suède) - E-mail: dennis.voeten01@upol.cz Anglais,

Sophie Sanchez, chercheur en paléohistologie, Université D’Uppsala, scientifique utilisatrice à l’ESRF (France) - E-mail: sophie.sanchez@ebc.uu.se Français

INFORMATIONS PRATIQUES

ESRF - European synchrotron Radiation Facility

http://www.esrf.eu

Twitter : @esrfsynchrotron

71, avenue des Martyrs - CS 40220

F-38043 GRENOBLE Cedex 09

FRANCE

Tel : +33 (0) 476 88 26 04

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