Les Conséquences d'un impact météoritique

LES CONSEQUENCES

D’UN GROS IMPACT

Plan

IntroductionEnergie et onde de chocNuée ardente et grand incendie

Modifications climatiques

Conclusion

Gaz nocifsObscurité

Incidences biologiques et crisesTsunami

Introduction

Pour un bolide de 10 km de diamètre, pesant 1012 tonnes et s’écrasant à la vitesse de 20 km/s, l’énergie libérée est de 1024 joules

Les phénomènes associés à ce type d’ impact sont de plusieurs types :

- chaleur- explosion- effet de souffle- onde de choc- séismes- raz de marée

- embrasement de la végétation- émissions de vapeurs toxiques- nuée ardente- poussières et gaz

Les principales conséquences sont alors :

- vie détruite dans le rayon immédiat de l’impact

- modifications climatiques

- incidences biologiques ultérieures

… et même crises …

L’onde de choc (dans l’air) se propage de façon rayonnante et sa vitesse décroît progressivement de 20 km/s au point d’impact jusqu’à devenir nulle à 1000 ou 2000 km.Le vent s’inverse alors car les basses pressions exercées à la base du cratère rappellent les masses d’air.

Forêts et animaux sont emportés et meurent dans un rayon de 500 à 1000 km.

Energie et onde de choc

Tunguska le 30 juin 1908

… en 1938, à 200 km …

Végétation couchée

Nuée ardente

Un impact en milieu continental donne lieu à une gigantesque nuée ardente dans laquelle se mêlent :

- des gaz chauds issus de la vaporisation des roches de la météorite elle-même et des roches impactées;

- des éjecta constitués de débris de verre provenant de la fusion des roches et une quantité considérable de fragments et de poussières de roches provenant de l'explosion des roches impactées.

Une fois en l’air, les éjecta retombent et transmettent leur énergie cinétique et interne, par rayonnement et par friction, aux gaz de l’atmosphère.

Une partie de cette énergie se dissipe vers 60 km d’altitude, la moitié est irradiée vers l’espace, une petite proportion est absorbée par les gaz atmosphériques eux-mêmes et le reste atteint le sol, échauffant celui-ci à une température moyenne de 400°C.

Avec un tel échauffement du sol, des incendies d’échelle planétaire se déclarent (plus d’un tiers de la biomasse peut alors brûler)

• Vie détruite dans un rayon de 200 km autour du point d’impact

• Modification du climat dans un rayon d’au moins 500 km

Combustion d’arbres … Suie … Hydrocarbures aromatiques …

Gaz nocifs

Les températures extrêmes régnant au sein de l’onde de choc provoquent la dissociation des molécules N2 et O2 qui se recombinent en oxydes nitriques NO et NO2 hautement toxiques

Conséquences : détérioration des feuilles et des graines chez les végétaux, grave troubles respiratoires chez les animaux, voile brunâtre autour de la Terre et bloquant la lumière

NO2 se combine aussi à H20 pour donner HNO3

Conséquences : une acidification des eaux, le plancton est ravagé (et les chaines alimentaires qui en dépendent s’effondrent), la flore est dévastée …

La mobilisation de O2 a également pour conséquence la chute du taux d’ozone permettant alors un passage accru des rayons ultraviolets …

Libération d’une grande quantité de CO2 et de soufre sous forme SO2 dans l’atmosphère (due à la vaporisation de certaines roches) : c’est ce que certains auteurs appellent l’effet de cible.

SO2 associé à la vapeur d’eau H2O produit de l’acide sulfurique H2SO4 qu’on retrouve sous forme de cristaux glacés dans la haute atmosphère, renvoyant le rayonnement solaire vers l’espace pendant plusieurs mois, d’où un refroidissement climatique global.

H2SO2 retombera au sol plus tard en pluies acides à cause du réchauffement du à l’effet de serre provoqué par le CO2 dégagé.

Obscurité

Les éjectas les plus fins restent en suspension dans l’atmosphère et forment un nuage opaque qui entoure la terre.

L’obscurité ainsi créée dure quelques semaines à plusieurs mois : la photosynthèse en est dramatiquement bloquée.

Quand on voit les conséquences d’une « petite » éruption, comme celle du Pinatubo en 1991 …

Modifications climatiques

… on imagine sans peine ce que peut provoquer un voile de poussières du à un impact

… avec dérèglement climatique, chutes de températures de 0,1° à 1,5° (selon la latitude) pendant trois ans, dues aux aérosols et aux gaz …

1) Réchauffement brutal (quelques heures)

2) Refroidissement intense (quelques mois)

3) Réchauffement par effet de serre (quelques années à milliers d’année)

Trois étapes :

Météorite

Nuage de gaz et poussières

Incendies

Effet de voile autour de la planète

Variations climatiquesRalentissement sévère

de la photosynthèse

Réchauffement local

Refroidissement général

Réchauffement général

Extinction différentielle

Disparition des végétaux

Disparition des animaux inférieurs

Disparition des animaux supérieurs

Spores et graines en dormance

Survie Mangés par petits mammifères

Survie

Pluies acides

Modification des eaux océaniques

TsunamiUn impact en milieu océanique donne lieu à un gigantesque tsunami …

simulation !

Il émet, en plus des poussières, un énorme volume de vapeur d’eau, entraînant un effet de serre car elle absorbe de nombreuses longueurs d’ondes des rayons infrarouges émis par la terre.

Incidences biologiques

- immédiates : effet de souffle, chaleur …

- à court terme : gaz, empoisonnement …

- à moyen terme : refroidissement …

- à long terme : effet de serre …

Les effets induits …

Enormes quantités de poussières, gaz et aérosols …Obscurité …

refroidissement réchauffement

Modification du chimisme des eaux

baisse de productivité

cf. 18O

cf. 13Ccf. CaCO3

conditions anoxiques

Rupture de la chaîne trophique …

Ralentissement sévère (voire arrêt) de la photosynthèse

Extinctions différentielles …

Les répercussions sur la vie …

… et parfois crise biologique

La participation d’un (ou de plusieurs) impact(s) dans une crise est :

- confirmée pour la crise K/T- probable pour la crise fini-triasique- envisagée pour la crise fini-

dévonienne- envisagée pour la crise fini-permienne- envisagée pour une crise pré-

édiacarienne

Crise K/T, impact de Chicxulub (Yucatan), 170 km

Crise fini-triasique, catena de Manicouagan, 180 km

Crise fini-dévonienne, Siljan en Suède, 52 km

Crise fini-permienne, impact en Antarctique, 480 km

Crise pré-édiacarienne, impact d’Acraman en Australie

Diamètre : 90-150 km

Age : 570-580 Ma

Ejecta à plus de 500 km

Conclusion

Mais tous les impacts

n’ont pas donné lieu à des extinctions

Et toutes les extinctions ne sont pas liées à un

impact.

Références

1) Francis Lethiers (1998) - Evolution de la biosphère et événements géologiques, Gordon and Breach Science Publishers, 321 p., 224 fig.