Le fond de l’océan est notoirement moins exploré que la surface de Mars. Et lorsque notre équipe de scientifiques a récemment cartographié le fond marin et les anciens sédiments en dessous, nous avons découvert ce qui ressemble à un cratère d’impact d’astéroïde.
Curieusement, le cratère, nommé « Nadir » d’après le volcan voisin Nadir Seamount, a le même âge que l’impact de Chicxulub causé par un énorme astéroïde à la fin du Crétacé, il y a environ 66 millions d’années, qui a anéanti les dinosaures et beaucoup d’autres espèces.
La découverte, publié dans Science Advances, soulève la question de savoir si le cratère pourrait être lié à Chicxulub d’une manière ou d’une autre. S’il était confirmé, il présenterait également un énorme intérêt scientifique général car il s’agirait de l’un des très rares impacts d’astéroïdes marins connus et donnerait ainsi de nouvelles informations uniques sur ce qui se passe lors d’une telle collision.
Le cratère a été identifié à l’aide de « réflexion sismique » dans le cadre d’un projet plus large visant à reconstruire la séparation tectonique de l’Amérique du Sud de l’Afrique à l’époque du Crétacé. La réflexion sismique fonctionne de la même manière que les données ultrasonores, envoyant des ondes de pression à travers l’océan et son fond et en détectant l’énergie réfléchie Ces données permettent aux géophysiciens et géologues de reconstituer l’architecture des roches et des sédiments.
En parcourant ces données fin 2020, nous sommes tombés sur une fonctionnalité très inhabituelle. Parmi les sédiments plats et stratifiés du Plateau de Guinéeà l’ouest de l’Afrique, se trouvait ce qui semblait être un grand cratère, d’un peu moins de 10 km de large et de plusieurs centaines de mètres de profondeur, enfoui sous plusieurs centaines de mètres de sédiments.
Beaucoup de ses caractéristiques sont compatibles avec une origine d’impact, y compris l’échelle du cratère, le rapport hauteur/largeur et la hauteur du bord du cratère. La présence de dépôts chaotiques à l’extérieur du fond du cratère ressemble également à des « éjectas » – des matériaux expulsés du cratère immédiatement après une collision.
Nous avons envisagé d’autres processus possibles qui auraient pu former un tel cratère, comme l’effondrement d’un volcan sous-marin ou d’un pilier (ou diapir) de sel sous le fond marin. Une libération explosive de gaz sous la surface pourrait également être une cause. Mais aucune de ces possibilités n’est cohérente avec la géologie locale ou la géométrie du cratère.
Tremblements de terre, airblast, boule de feu et tsunamis
Après avoir identifié et caractérisé le cratère, nous avons construit des modèles informatiques d’un événement d’impact pour voir si nous pouvions reproduire le cratère et caractériser l’astéroïde et son impact.
La simulation qui correspond le mieux à la forme du cratère est celle d’un astéroïde de 400 mètres de diamètre frappant un océan de 800 mètres de profondeur. Les conséquences d’un impact dans l’océan à de telles profondeurs d’eau sont dramatiques. Il en résulterait une colonne d’eau de 800 mètres d’épaisseur, ainsi que la vaporisation instantanée de l’astéroïde et d’un volume substantiel de sédiments, avec une grosse boule de feu visible à des centaines de kilomètres.
Les ondes de choc de l’impact seraient équivalentes à un tremblement de terre de magnitude 6,5 ou 7, ce qui déclencherait probablement des glissements de terrain sous-marins dans la région. Un train de vagues de tsunami se formerait.
Le souffle d’air de l’explosion serait plus grand que tout ce qui a été entendu sur Terre dans l’histoire enregistrée. L’énergie libérée serait environ mille fois supérieure à celle de la récente éruption des Tonga. Il est également possible que les ondes de pression dans l’atmosphère amplifient davantage les ondes du tsunami loin du cratère.
Parent Chicxulub?
L’un des aspects les plus intrigants de ce cratère est qu’il a le même âge que l’événement géant de Chicxulub, plus ou moins un million d’années, à la frontière entre les périodes du Crétacé et du Paléogène il y a 66 millions d’années. Encore une fois, s’il s’agit vraiment d’un cratère d’impact, pourrait-il y avoir une relation entre eux ?
Nous avons trois idées quant à leur relation possible. La première est qu’ils pourraient s’être formés à partir de l’éclatement d’un astéroïde parent, le plus gros fragment résultant de l’événement Chicxulub et un plus petit fragment (la « petite sœur ») formant le cratère Nadir. Si c’est le cas, les effets néfastes de l’impact de Chicxulub auraient pu être ajoutés par l’impact de Nadir, exacerbant la gravité de l’événement d’extinction de masse.
L’événement de rupture aurait pu se former par une quasi-collision antérieure, lorsque l’astéroïde ou la comète est passé suffisamment près de la Terre pour subir des forces gravitationnelles suffisamment fortes pour le séparer. La collision réelle aurait alors pu se produire sur une orbite ultérieure.
Bien que cela soit moins probable pour un astéroïde rocheux, cet arrachement est exactement ce qui est arrivé au Comète Shoemaker-Levy 9 qui est entré en collision avec Jupiter en 1994, où plusieurs fragments de comètes sont entrés en collision avec la planète pendant plusieurs jours.
Une autre possibilité est que Nadir faisait partie d’un « amas d’impact » de plus longue durée de vie, formé par une collision dans la ceinture d’astéroïdes plus tôt dans l’histoire du système solaire. C’est ce qu’on appelle l’hypothèse du « petit cousin ».
Cette collision a peut-être envoyé une pluie d’astéroïdes dans le système solaire interne, qui peuvent être entrés en collision avec la Terre et d’autres planètes internes sur une période plus longue, peut-être un million d’années ou plus. Nous avons un précédent pour un tel événement dans la période ordovicienne – il y a plus de 400 millions d’années – quand il y avait de nombreux événements d’impact dans un court laps de temps.
Enfin, bien sûr, ce n’est peut-être qu’une coïncidence. Nous nous attendons à une collision d’un astéroïde de la taille de Nadir tous les 700 000 ans environ. Pour l’instant, cependant, nous ne pouvons pas affirmer avec certitude que le cratère Nadir a été formé par un impact d’astéroïde jusqu’à ce que nous récupérions physiquement des échantillons du fond du cratère et que nous identifiions des minéraux qui ne peuvent être formés que par des pressions de choc extrêmes. À cette fin, nous avons récemment soumis une proposition de forage du cratère dans le cadre du Programme international de découverte des océans.
Comme pour l’hypothèse du cratère d’impact principal, nous ne pouvons tester les hypothèses de la petite sœur et du petit cousin qu’en datant avec précision le cratère à l’aide de ces échantillons, ainsi qu’en recherchant d’autres cratères candidats d’un âge similaire.
Peut-être plus important encore, un tel événement pourrait-il se produire dans un avenir proche ? C’est peu probable, mais la taille de l’astéroïde que nous modélisons est très similaire à l’astéroïde Bennu actuellement en orbite proche de la Terre. Cet astéroïde est considéré comme l’un des deux objets les plus dangereux du système solaire, avec une chance sur 1 750 de collision avec la Terre au cours des deux prochains siècles.
Uisdean Nicholson et al, Le cratère Nadir au large de l’Afrique de l’Ouest : une structure d’impact candidate du Crétacé-Paléogène, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abn3096
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