Controverses sur le cratère découvert au Groenland

Cratère découvert au Groenland (illustration)
L’annonce de la découverte au Groenland d’un cratère d’impact de 31 km daté de la préhistoire vient de déclencher une controverse scientifique. Non seulement sa jeunesse est remise en question, mais son origine même fait débat.

Elle était là, sous notre nez depuis des décennies et personne ne l’avait vue. Non loin de la côte nord-ouest du Groenland, l’énorme cuvette de 31 km de diamètre donnait même en partie sa forme au glacier Hiawatha, épais de près de 1 km. Il aura pourtant fallu plusieurs passages avec des avions contenant des radars capables d’observer sous la glace pour la révéler. Et pousser les auteurs de ces explorations à conclure que se cache là l’un des plus gros cratères d’impact récents de la surface de la planète.

Localisation de la zone de découverte. © Nasa/Jefferson Beck.

Annoncée le 14 novembre 2018, la découverte est détaillée dans un article publié dans Science Advance. Photos et animations produites à partir des données récoltées sur le terrain semblent convaincantes. Lumineuses, même. Il y aurait bien un gros cratère d’impact sous les glaces du Groenland. Et selon les auteurs de la découverte, une équipe internationale menée par Kurt Kjaer, du Muséum d’histoire naturelle de Copenhague, l’événement serait survenu à la préhistoire, il y a moins de 2,5 millions d’années. L’idée, très séduisante, a été abondamment relayée dans la presse. Pourtant, quand on gratte un peu, les experts de la science des impacts célestes n’y adhèrent pas du tout… Pour quelles raisons ?

Une histoire séduisante

Les auteurs de l’étude ne fournissent pas de datation précise du cataclysme. Ils l’estiment au Pléistocène, une ère géologique débutée voici 2,58 millions d’années et qui s’est achevée il y a 11 700 ans. Ils évoquent l’idée que la formation du cratère serait plus proche de la limite récente de cette ère que de la limite ancienne. « Je soupçonne qu’il soit plutôt dans la fourchette plus récente, en effet, mais nous ne savons pas encore à quel point », commente Joseph McGregor spécialiste en télédétection à la Nasa et coauteur de l’étude.

Il est alors tentant de faire le lien avec la disparition de la culture des Clovis en Amérique du Nord et de la mégafaune il y a environ 13 000 ans. En effet, un impact de cette importance libère plus de 10 000 fois l’énergie de la plus puissante bombe thermonucléaire, ou encore 50 millions de fois celle d’Hiroshima ! De quoi avoir des répercussions majeures à l’échelle d’un continent, et dans une moindre mesure à l’échelle de la planète.  

L’impact supposé est-il la cause d’une extinction récente ?

D’ailleurs, pour expliquer la disparition des Clovis et de la mégafaune, il existe déjà une théorie nommée « Younger Dryas Impact Event » (Hypothèse de l'impact du Dryas récent). L’un de ses points faibles est justement qu’elle n’est associée à aucun impact identifié. Elle suppose donc l’explosion d’une comète dans l’atmosphère — une thèse très controversée en raison de nombreuses incohérences.

Du coup, plusieurs personnes, dont des auteurs de l’article de Science Advance, sont tentés de faire le rapprochement entre cette extinction et l’impact du Groenland. « Il y a des liens possibles intéressants avec cet événement, mais rien de suffisamment évident pour le moment », estime Joseph McGregor. Les chercheurs se gardent bien d’en parler dans leur publication, mais cette idée était évoquée dans des travaux précédents. Nous y reviendrons.

Pour Ludovic Ferrière, conservateur de la collection de météorites du Muséum d’histoire naturelle de Vienne (Autriche), cette hypothèse est vite balayée. « Un impact aussi vaste est très long à refroidir. Ici, aucune anomalie thermique n’est observée. Or, il devrait y en avoir une si la collision datait de 13 000 ans », tranche-t-il.

Où sont passés les éjectas ?

Pour Christian Koeberl, directeur du Muséum d’histoire naturelle de Vienne, un autre indice ne colle pas : « Un cratère aussi jeune devrait être entouré d’une couche d’éjectas sur un rayon plusieurs fois supérieur au diamètre du cratère lui-même. Or, on n’observe rien de tel. On devrait également retrouver ces éjectas dans des carottes de glace réalisées à proximité », note ce spécialiste reconnu des impacts.

Kurt Kjaer a conscience de cette faiblesse : « Les images satellites ne montrent en effet aucun signe d’une couche d’éjectas. La majorité, si ce n’est la totalité des éjectas ont dû être poussés par la glace dans le détroit de Nares », avance-t-il.

Toutefois, pour un cratère de cette taille, il devrait y avoir plusieurs centaines de mètres d’épaisseur de matériaux éjectés lors de l’impact. « S’il s’agit d’un cratère d’impact, il ne peut pas être aussi récent que ce qu’affirment ses découvreurs », conclut Christian Koeberl.

Le piton central fait défaut

Il suffit d’observer la Lune pour noter que les gros cratères d’impact ont le plus souvent un pic au centre. Il s’agit d’un effet de rebond de la matière percutée, comparable au rebond observé lorsqu’une goutte tombe dans l’eau. « Tous les cratères sur Terre de plus de 4 km ont un piton central. Or, il est absent ici », souligne Christian Koeberl.

Topographie du cratère.

En fait, dans les données radar, les chercheurs voient quelques zones plus élevées au centre, mais elles ne font que 50 m de haut, alors que le gradin du cratère fait 320 m. Or, sur un cratère de cette taille, la profondeur initiale est de 800 m environ et le piton central a une élévation comparable. « C’est vrai que le pic central que nous observons est bien plus petit que celui attendu pour un cratère de 31 km, reconnaît Kurt Kjaer. Néanmoins, il faut garder à l’esprit que c’est un impact formé à travers la glace. Dans ce processus, de l’eau fondue et des sédiments ont coulé dans le cratère pour le combler en partie et faire disparaître le pic central », avance le chercheur danois.

L’explication ne convainc pas Christian Koeberl : « Une calotte glaciaire de quelques centaines de mètres a peu d’influence sur le processus de formation d’un cratère et de son pic central. On en trouve d’ailleurs au centre de cratères formés au fond de l’océan, comme le montre par exemple l’impact de Mjolnir ».

De plus, sur des cratères très érodés comme celui de Gosses Bluff en Australie ou de Manicouagan au Québec, la seule partie qui a traversé le temps est le pic central. « L’absence de pic central ne me gêne pas plus que cela, tempère David Baratoux, chercheur à l’Institut de Recherche pour le Développement. Il existe plusieurs façons d’expliquer son absence apparente si le cratère est assez vieux. »

On se retrouve donc à nouveau confronté à un problème d’âge de la structure. « Il faut que des centaines de mètres de roche aient été érodés pour expliquer ce que l’on observe. Le cratère ne peut donc pas être aussi récent que le prétendent les auteurs », surenchérit Ludovic Ferrière.

Un article scientifique publié puis retiré

Malgré l’impossible jeunesse de ce cratère, une précédente version d’article à propos de ce travail évoquait bel et bien le lien possible entre l’impact supposé du Groenland et la théorie du Younger Dryas Impact Event. « Cette version précédente avait été rejetée par Nature et Science, révèle Ludovic Ferrière. Elle avait été finalement publiée dans une revue moins connue : Energy Procedia par l’un des coauteurs, Adam Garde. Étrangement, cet article a été rétracté depuis et apparaît comme tel sur le site de l’éditeur ».

Nous avons demandé à Science Advance la raison pour laquelle ils publient un travail rétracté par ailleurs : « L’article d’Energy Procedia, en partie redondant avec celui que nous avons publié, a été retiré à la demande des auteurs », justifie Meagan Phelan, directrice exécutive de Science Advance. Pourtant, d’après les informations dont nous disposons, l’un des relecteurs de l’article a émis un jugement négatif sur son contenu.

Dès lors, il est étonnant que Science Advance valide une publication sur le sujet. Questionné sur ce point, l’éditeur se contente de réaffirmer le sérieux de son processus de validation. « Comme tous les autres journaux de la famille de Science, les articles sont envoyés à au moins deux relecteurs indépendants et experts du domaine pour un examen en profondeur. Les autres détails du processus de validation, et notamment l’identité des éditeurs et des relecteurs, sont confidentiels », indique Meagan Phelan. Nous n’en saurons donc pas plus.

Comment authentifier un cratère d’impact ?

À l’origine de cette découverte, l’équipe de chercheurs a détecté une anomalie radar sous le glacier Hiawatha dans des relevés effectués par la Nasa entre 1997 et 2014. Des mesures plus resserrées en mai 2016 ont été réalisées avec un avion allemand et dévoilent une cuvette presque circulaire de plus de 300 m de profondeur, cachée sous plus de 900 m de glace par endroits. C’est une piste, mais pas une preuve d’impact, car la nature sait produire de faux candidats.

Il faut donc d’autres preuves. En matière d’impact, il en existe deux principales : les cônes de percussion et les quartz choqués. Les premiers sont des fractures dans la roche en forme de cônes ; ils sont en général situés sous le cratère et ne se dévoilent qu’après érosion ou forage. Les quartz choqués, eux, se retrouvent dans les éjectas. Observés au microscope, ils montrent des structures striées planaires (abrégé PDF en anglais) que l’on ne rencontre pas ailleurs dans la nature (photo ci-dessous).

Quartz choqués observés au microscope.

Une preuve insuffisante

Les chercheurs semblent bien avoir trouvé cette seconde preuve. « Ils ont fait un très bon travail sur les PDF. C’est une découverte de tout premier ordre dans le domaine des impacts », estime David Baratoux.

Ludovic Ferrière, quant à lui, est l’un des plus grands experts sur l’authentification des fameux PDF. « L’équipe de Kurt Kjaer a bien trouvé des quartz choqués liés à un impact, concède le chercheur. Mais, du coup, elle les associe au cratère. Mais ceux-ci ont été repérés dans les alluvions en aval du glacier ; ces quartz choqués peuvent très bien venir de plus loin ou d’une autre structure. » 

Le cas est tout à fait possible : « On retrouve partout sur Terre des PDF liés à l’impact de Chicxulub [responsable de l’extinction des dinosaures]. Il est important que les PDF soient identifiés sur place, dans la roche, pour authentifier un cratère », précise Ludovic Ferrière.

Christian Koeberl confirme : « Les auteurs rapportent des observations intéressantes. Mais dire qu’un cratère d’impact a été découvert sous la glace est une nette surinterprétation des données. Les quartz choqués sont présents dans un seul de leurs échantillons ; ils peuvent très bien venir d’ailleurs. On trouve par exemple des quartz choqués de la structure d’impact de Vredefort, en Afrique du Sud, à des milliers de kilomètres ».

Kurt Kjaer reste néanmoins persuadé du contraire : « Le fait que nous ayons trouvé plusieurs quartz choqués implique que la source soit très proche. Une dépression de 31 km est juste à côté du site d’échantillonnage et il n’y a pas d’autre explication scientifique pour cette structure. »

Pourtant, un seul échantillon comporte des quartz choqués sur les 2 kg de sédiments collectés. Dans cet échantillon, 10 grains de quartz choqués de moins de 1 mm ont été identifiés. « Il en faut plutôt 50 pour que la statistique soit fiable », tempère Ludovic Ferrière.

D’autres indices ténus

Les chercheurs ont également trouvé des billes de minéraux fondus dans les sédiments. C’est précieux, car l’analyse de ce type d’échantillons permet de dater le moment de l’impact. « Hélas, ces grains sont trop petits et forment des agglomérats avec d’autres grains non fondus. De ce fait, nous ne sommes pas parvenus à les dater », regrette Henning Haak, géologue au Muséum national d’histoire naturelle de Copenhague.

En revanche, les chercheurs sont parvenus à détecter un excès de métaux dans trois échantillons des sédiments. Ils en déduisent que l’astéroïde à l’origine du cratère était métallique et mesurait 1 à 1,5 km. « Cette anomalie est assez faible et ne permet pas de conclure la présence de matériaux issus de la météorite », estime Ludovic Ferrière. Un avis que partage Christian Koeberl.

Vue d’artiste de l’impact céleste du cap York. © Nasa/Jefferson Beck

Sur la base de cet élément, l’équipe de Kurt Kjaer a pourtant la tentation d’aller plus loin dans ses hypothèses. Hasard ou coïncidence, tous les jours, lorsqu’ils se rendent au Muséum d’histoire naturelle de Copenhague, une partie des auteurs de la découverte passe devant Agpalilik, une météorite de 20 tonnes. Elle a été découverte au nord-ouest du Groenland et fait partie de la célèbre chute du cap York, une des plus grandes découvertes à ce jour.

Ce lieu de chute se trouve juste à 300 km au sud du glacier Hiawatha. Il est tentant de faire le rapprochement, sauf que lorsqu’un objet d’une taille suffisante pour creuser un cratère de 31 km percute la Terre, le choc est tellement violent que l’impacteur est détruit dans tous les cas. « En effet, le corps principal se volatilise au moment de l’impact. Néanmoins, des blocs plus petits ont pu se détacher, être freinés par l’atmosphère et tomber sous forme de météorites. C’est peut-être ce qu’il s’est passé au cap York », estime Henning Haag.

Un cas d’école pour l’épistémologie

Au final, que retenir de cette étude scientifique ? Au moins plusieurs enseignements. On l’a vu, cette publication suscite une levée de boucliers des plus grands spécialistes du domaine. La réaction de Christian Koeberl et de Ludovic Ferrière est sans équivoque. Ils n’écartent pas la possibilité d’un impact, mais ils estiment qu’à ce stade cette publication n’en apporte pas la preuve, et que si impact il y a, il est très ancien.

« Un âge au Pléistocène me gêne aussi à cause de l’absence d’éjectas, souligne David Baratoux. Une des difficultés de leur publication est qu’il n’y a aucun spécialiste des impacts dans leur équipe. Dans l’histoire des sciences, c’est toujours compliqué lorsque des non-spécialistes font une découverte, car ils n’ont pas forcément tous les codes pour présenter leur travail. On le voit ici, ils font des erreurs et des approximations qui discréditent leurs résultats », regrette le planétologue.

Mais la responsabilité des découvreurs de cette structure n’est pas la seule à être en cause, l’éditeur engage lui aussi sa crédibilité. « Les auteurs sont tentés de pousser le sensationnel de leur découverte, c’est malheureusement dans l’air du temps. Un article présentant les arguments pour et contre n’aurait pas été publié par Science Advance, l’éditeur est donc aussi fautif», estime David Baratoux. « Néanmoins, même si l’article est loin d’être parfait, il y a assez d’éléments pour s’intéresser à cet objet », conclut le chercheur.

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