Ceci est le troisième d’une série de cinq articles rédigés par des experts présentés dans la nouvelle exposition Hall of Fossils-Deep Time du Smithsonian, qui ouvrira ses portes le 8 juin au Musée national d’histoire naturelle. La série complète peut être trouvée en visitant notre rapport spécial Deep Time.
Contrairement à la croyance populaire, devenir un fossile peut être facile plutôt que difficile, et les fossiles peuvent être abondants plutôt que rares. Tout dépend de la composition d’un organisme, de l’endroit où il vit et meurt, et de ce qui se passe ensuite dans le processus poussière-poussière – conservation ou recyclage naturel.
Une bonne dose de hasard est jetée dans la balance lorsqu’il s’agit de passer du monde vivant aux archives fossiles. Comme l’a dit un de mes collègues, « la vie après la mort est risquée ». Pour le long terme – survivre pendant des millions d’années et finir dans une exposition de musée – nous pensons généralement que les restes de plantes et d’animaux doivent être pétrifiés, ou plutôt, infusés avec des minéraux qui les rendent durs comme de la pierre et durables pour les âges.
Mais – et c’est une surprise pour la plupart des gens – parfois, les parties mortes n’ont pas besoin d’être changées en pierre pour durer presque éternellement. Lorsque les morts et les enterrés ne se pétrifient pas, il existe d’autres moyens qui les sauvent de la destruction et préservent des parties de leur corps avec peu de changements sur de vastes étendues de temps géologiques.
Nous découvrons encore de nouveaux rebondissements sur la route de la préservation réussie des fossiles. Prenez les plantes, par exemple. Comme tout le monde le sait, les plantes sont composées de matériaux mous, faciles à détruire. Le bois pétrifié est un exemple familier de fossilisation – des morceaux de troncs d’arbres se transforment en roches super dures, mais conservent les anneaux de croissance et même les structures cellulaires de l’arbre autrefois vivant. Comment cela se produit-il ?
Des expériences ont montré que lorsqu’un arbre est enterré dans des sédiments humides contenant beaucoup de silice dissoute, l’eau transporte lentement la silice dans de minuscules espaces du bois jusqu’à ce que celui-ci se transforme en roche. Mais il ne se transforme pas totalement, car certaines parties organiques d’origine y sont encore piégées, contribuant à préserver la structure microscopique de l’arbre. Les éléments tels que le fer et le manganèse qui arrivent avec l’eau peuvent colorer la silice, créant de beaux motifs rouges, bruns et noirs, mais parfois cela détruit les détails de la structure ligneuse.
Un autre bel exemple de fossilisation incomplète se trouve dans la nouvelle exposition « Fossil Hall-Deep Time » au Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian. Il s’agit d’un morceau de bois qui s’est silicifié à l’extérieur, mais qui conserve le bois fibreux d’origine à l’intérieur. Cet étonnant fossile est âgé de 14 millions d’années. L’extérieur du rondin enterré a été scellé par la silice avant que l’intérieur ne soit affecté, préservant ainsi le bois original dans une « boîte à pierres » sans décomposition pour les âges à venir. Incroyablement, si vous frottiez votre doigt sur le grain du bois intérieur, vous pouviez obtenir une écharde, tout comme avec le bois de charpente moderne.
Les humains et de nombreux autres organismes ont des squelettes déjà minéralisés, donc quand il s’agit de fossilisation, cela nous donne à nous, animaux osseux, un avantage intégré par rapport aux plantes, aux méduses et aux champignons – pour ne citer que quelques-uns de nos congénères à corps mou, facilement recyclables. Pensez à tous les coquillages que vous avez vus sur la plage, aux récifs coralliens rocheux, aux falaises de craie blanche de Douvres en Angleterre. Ils sont tous formés de biominéraux, ce qui signifie que les organismes les ont construits de leur vivant, généralement pour se renforcer et se protéger, puis les ont abandonnés à leur mort. Ces exemples sont tous constitués de carbonate de calcium – notez qu’ils contiennent du carbone – et leurs milliards de squelettes ont été responsables de l’élimination de vastes quantités de carbone de l’atmosphère dans les temps passés.
Les squelettes de dinosaures peuvent obtenir toute la gloire, mais les fossiles les plus courants sur Terre sont les minuscules squelettes de micro-organismes qui vivent dans l’eau. On en trouve un nombre incalculable dans les roches anciennes soulevées et exposées que l’on peut maintenant trouver sur terre ou qui sont encore enfouies profondément sous les océans.
Les micro-squelettes pleuvent pour former de nouvelles couches de sédiments au fond des océans aujourd’hui, tout comme depuis des millions d’années. L’eau acide, ou même simplement l’eau froide, peut dissoudre les minuscules squelettes de carbonate avant qu’ils ne touchent le fond. Après l’enfouissement, les minuscules coquilles peuvent recristalliser ou se dissoudre, à moins qu’elles ne soient protégées par de la boue qui bloque l’écoulement de l’eau, et celles qui survivent sous forme de fossiles sont très précieuses pour les paléontologues en raison de leurs biominéraux inaltérés. Il s’agit d’un processus différent de celui qui se produit avec le bois pétrifié, qui est le plus souvent transformé en pierre. En fait, pour les microfossiles marins, il vaut mieux qu’ils changent le moins possible, car ces petits squelettes nous disent comment était le climat de la Terre lorsqu’ils étaient vivants.
Nous savons que de nombreuses microcoquilles enfouies sont vierges, ce qui signifie que leurs biominéraux sont restés inchangés pendant des millions d’années, de sorte que les géochimistes peuvent les utiliser pour reconstituer la chimie de l’eau et la température globale au moment où les micro-organismes sont morts.
Toute une science minutieuse a été consacrée aux tests chimiques qui montrent quelles minuscules coquilles sont inchangées et donc correctes pour déduire le climat passé, et lesquelles ne le sont pas. Bien que nous les appelions des fossiles parce qu’ils sont vieux et enterrés profondément dans la roche, beaucoup de ces micro-squelettes n’ont pas été modifiés lorsqu’ils ont été préservés sous terre. Au contraire, ils ont été enfermés dans des sédiments boueux, qui se sont transformés en pierre autour d’eux. Les minuscules parties creuses intérieures des coquilles sont également remplies de boue, ce qui les empêche d’être écrasées par les lourdes couches de roche qui scellent leurs tombes.
La plupart du temps, les squelettes osseux et les parties d’arbres n’ont pas la chance de se fossiliser parce que tant d’autres organismes font la course pour consommer leurs nutriments juste après leur mort.
Un de mes amis a dit un jour, de façon plutôt sinistre : « Vous n’êtes jamais aussi vivant que lorsque vous êtes mort. » Et c’est tellement vrai. Les microbes, ainsi que les insectes, infestent rapidement les animaux et les plantes morts, et nous, les humains, considérons cela comme assez dégoûtant.
Mais ces décomposeurs veulent juste les savoureux paquets de tissus morts et de biominéraux pour eux seuls. C’est pourquoi les carcasses commencent à sentir mauvais peu après la mort des animaux – les microbes créent des produits chimiques nocifs qui découragent les êtres plus grands de voler leur nourriture. Il en va de même pour les plantes. Les fruits et les légumes se décomposent rapidement car les moisissures et les bactéries savent comment détourner les autres consommateurs potentiels. Lorsque nous jetons une tomate pourrie à la poubelle – ou de préférence sur le tas de compost – cela permet aux microbes de faire leur travail – grandir et se reproduire et continuer à perpétuer leur propre espèce.
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Ce qui échappe aux forces puissantes, et souvent malodorantes, du recyclage écologique a une chance de faire partie du registre fossile. Les os de nos bêtes fossiles préférées dans la salle du temps profond ont été transformés en pierre par l’ajout de minéraux dans leurs pores, mais (comme pour le bois pétrifié), certains des biominéraux d’origine sont généralement encore là aussi. Lorsque vous touchez le véritable humérus (os du membre antérieur) d’un Brachiosaurus dans la nouvelle exposition, vous vous connectez avec certains des biominéraux de l’os de la patte d’origine de ce sauropode géant qui a foulé le sol il y a 140 millions d’années.
La façon dont les feuilles de plantes, le pollen et les insectes deviennent des fossiles ressemble davantage à ce qui arrive aux micro-organismes marins. Ils doivent être rapidement enfouis dans des sédiments qui se transforment ensuite en roche dure et protègent leurs structures délicates. Parfois, une feuille fossile est si bien conservée qu’elle peut littéralement être décollée de la roche, ressemblant à quelque chose de votre jardin, même si elle était vivante il y a des millions d’années dans une forêt disparue depuis longtemps.
Donc, l’essentiel sur la transformation de parties d’animaux et de plantes en fossiles est que cela signifie parfois beaucoup de changements et parfois pas du tout. C’est bien d’être pétrifié, mais être enfermé dans une roche impénétrable, du goudron ou de l’ambre fonctionne aussi, et cela peut même préserver des morceaux d’ADN ancien aussi.
C’est une chance pour nous qu’il y ait de multiples façons pour les fossiles de se former, car cela signifie plus de messagers du passé. Les fossiles nous racontent différentes histoires sur la vie ancienne sur la Terre – non seulement qui étaient les animaux et les plantes, et où ils vivaient, mais aussi comment ils ont été préservés en tant que survivants chanceux du Temps profond.
Les fossiles ne sont pas seulement un moyen d’identification des animaux et des plantes, mais aussi un moyen d’identification de l’ADN.
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