Les dinosaures polaires révèlent d'anciens secrets

C'était le milieu de l'hiver sous un ciel maussade d'Alaska. D'un côté s'étendait l'étendue plate de la rivière Colville. De l'autre, une falaise élancée de roche gelée gris étain, adossée à des centaines de kilomètres de toundra désolée.

Armé d'un piolet et de crampons, secoué par les vents glacials de l'Arctique à des températures oscillant autour de -28 ° C (-20 ° F), Pat Druckenmiller cherchait quelque chose de spécial.

C'était en 2021 et le simple fait d'atteindre la falaise avait été une expédition extrême. Dans ce coin reculé du nord de l'Alaska, il n'y a pas de routes, alors le paléontologue et ses collègues de l'Université de l'Alaska se sont rendus sur le site en scooter des neiges, puis ont installé un camp à proximité. Il faisait si froid que chaque tente était équipée de son propre poêle à bois. Au cours des semaines à venir, l'équipe serait constamment aux prises avec des engelures - "nous avons eu des coups durs", explique Druckenmiller - des chutes de pierres et des ours polaires affamés. Mais ça en valait la peine.

En louchant à travers ses lunettes de ski dans la pénombre, Druckenmiller trouva enfin ce qu'il cherchait. Enfouie dans les strates de la falaise, à environ 50 pieds (15 m) au-dessus de la rivière, se trouvait une seule couche d'argile et de sable d'environ 10 cm (4 pouces) d'épaisseur.

Il y a environ 73 millions d'années, lorsque les sédiments se sont déposés, le monde était plus chaud qu'aujourd'hui, mais la région aurait été encore plus au nord. Alors qu'aujourd'hui cette partie de l'Alaska reçoit quelques heures de crépuscule chaque jour pendant l'hiver, à l'époque, elle était plongée dans l'obscurité totale pendant quatre mois de l'année, d'octobre à février. Il a régulièrement plongé en dessous de -10C (14F), avec des saupoudrages occasionnels de neige.

Et pourtant, cachés dans cette veine limoneuse se trouvent les derniers vestiges d'une époque bizarre de l'histoire - de minuscules os et dents, de quelques millimètres de diamètre, qui appartenaient à la progéniture de géants. C'est là que des milliers de dinosaures ont fait leur nid, et les fœtus non éclos qui n'y sont pas parvenus sont toujours là à ce jour.

"C'est probablement la couche d'os de dinosaures la plus intéressante de tout l'état de l'Alaska", explique Druckenmiller. "Ils vivaient pratiquement au pôle Nord."

Nanuqsaurus pesait à peu près autant que deux gros ours polaires mâles (Crédit : Alamy)

Bien que nous ayons tendance à considérer les dinosaures comme des créatures tropicales - des reptiles monstrueux et pleins de dents qui patrouillaient dans les forêts et les marécages du monde lorsque la planète était chaude et humide, les scientifiques se rendent de plus en plus compte que ce n'est pas tout à fait correct. Il y avait aussi des dinosaures dans des endroits plus frais, et il devient clair qu'ils étaient loin d'être des visiteurs occasionnels par beau temps.

De l'Australie à la Russie, les scientifiques ont maintenant déterré des dizaines de dinosaures qui ont peut-être vécu dans des conditions glaciales - fermant leurs yeux globuleux de faucon sous un ciel rempli d'aurores lumineuses dansantes chaque nuit, et cherchant parfois de la nourriture parmi des couvertures d'argent immaculé. neige. Ces dinosaures ne se contentaient pas de s'accrocher aux limites de leur aire de répartition habitable - dans des endroits comme l'Alaska, ils prospéraient.

Les découvertes ont des implications bien au-delà des scènes étranges qu'elles évoquent - avec des tyrannosaures secouant la neige de leurs plumes (possibles) ou se gonflant pour attendre un blizzard. À chaque nouvelle découverte, les dinosaures polaires révèlent des informations fascinantes sur la physiologie et le comportement du groupe. Et au fur et à mesure que les scientifiques en apprennent davantage sur eux, ils aident à répondre à l'une des questions les plus insolubles en paléontologie : les dinosaures avaient-ils le sang chaud ou froid ?

Une découverte surprise

En 1961, Robert Liscomb cartographiait les rives de la rivière Colville pour la compagnie pétrolière Shell, lorsqu'il trouva quelque chose d'inattendu : une poignée d'ossements, dépassant des strates de la falaise. Il a supposé qu'ils devaient provenir de mammifères, mais les a quand même pris avec lui et les a mis dans un placard. La même année, il est tragiquement tué dans un éboulement.

Pendant deux décennies, les os ont été oubliés, enfermés en toute sécurité dans les archives de l'entreprise. Pendant ce temps, des dispersions de fossiles de dinosaures ont commencé à apparaître dans d'autres endroits du nord, y compris des empreintes de pas sur l'île norvégienne de Svalbard.

Les lits d'os de Liscomb, trouvés dans des affleurements le long de la rivière Colville, ont produit plus de dinosaures arctiques que partout ailleurs dans le monde (Crédit : Alamy)

Puis un jour, en 1984, il y a eu une découverte passionnante : des scientifiques ont découvert des empreintes de peau et des empreintes de pas de dinosaures le long du même versant nord de la rivière Colville où Liscomb a trouvé la sienne. Dans cet esprit, les vieux os ont été rapidement récupérés de leur tiroir - et se sont révélés avoir appartenu à des dinosaures depuis le début. Cela a déclenché un débat féroce parmi les paléontologues. Il ne pouvait sûrement pas y avoir d'animaux à sang froid si loin au nord ? Des hypothèses centenaires étaient remises en question et les choses s'échauffaient.

Mais peu de temps après, il est devenu clair que les os de la rivière Colville n'étaient pas un hasard - les affleurements le long de ses rives regorgeaient de fossiles de dinosaures, plus que n'importe quel autre endroit arctique ou antarctique de la planète. "Et le plus important, c'est de loin le site de dinosaures le plus polaire", déclare Druckenmiller.

Au fur et à mesure que les découvertes s'accumulaient, les preuves devinrent finalement accablantes. Même à ces débuts, il y avait d'abondants fossiles de l'herbivore ressemblant à une vache Edmontosaurus et d'un parent non identifié de Triceratops, ainsi qu'une seule dent du prédateur Alectrosaurus - un tyrannosaure de la taille d'un morse moyen.

Il y avait bien eu des dinosaures polaires, mais il restait à comprendre comment ils avaient survécu. Heureusement, il y avait une explication simple : ils n'y vivaient que lorsqu'il faisait chaud – ils ont migré. Tout comme leurs lointains cousins, les sternes arctiques modernes, les animaux ont peut-être visité les pôles pendant l'été, puis se sont retirés dans des climats plus chauds pendant l'hiver. Certains experts ont suggéré qu'ils avaient parcouru jusqu'à 3 200 km (1 988 miles).

Ensuite, cette théorie a également rencontré un problème.

Par une fraîche journée d'été du Crétacé supérieur, un méga-troupeau d'hadrosaures a traversé une plaine inondable boueuse dans l'Arctique. Il faisait environ 10-12C (50-54F), et les herbivores ressemblant à des vaches - équipés de becs édentés pour broyer la végétation et de queues massives et charnues - venaient de survivre à un hiver rigoureux au cours duquel les températures étaient presque glaciales. Il y avait des milliers d'individus de tous âges – mineurs, adolescents et adultes.

Leur promenade dans la boue n'a peut-être duré que quelques minutes, mais les traces qu'ils ont laissées ont rapidement été recouvertes de sédiments supplémentaires et préservées pour les millénaires à venir - jusqu'à ce qu'elles soient découvertes par des scientifiques en 2014. Les empreintes étaient si bien conservées qu'il était même possible pour distinguer les écailles sur les pattes des dinosaures.

Un Pachyrhinosaurus trouvé à côté de la rivière Colville a vécu jusqu'à l'âge de 19 ans (Crédit : Alamy)

Les fossiles se trouvaient dans une réserve naturelle de l'Alaska, à des centaines de kilomètres plus au sud que les lits d'ossements de Colville, mais toujours dans l'Arctique. La présence de traces de jeunes dinosaures laissait entendre qu'ils restaient probablement dans la région toute l'année après tout - les plus petits n'auraient pas été en mesure de faire face à une longue migration.

Cependant, tout le monde n'était pas convaincu. Entrez Druckenmiller et son groupe de rock minutieusement localisé.

Une tâche délicate

Alors que certains paléontologues déterraient des fémurs de la taille de dauphins dans les Badlands d'Amérique du Sud brûlés par le soleil, l'approche de Druckenmiller était nécessairement différente.

Lorsque l'équipe a commencé à travailler sur le site de Coleville River en Alaska, elle se rendait en été, alors qu'aujourd'hui il fait environ 1-10C (34-50F). Ils ont rapidement découvert que c'était loin d'être idéal. Entre juin et août, l'Alaska fourmille de moustiques - des nuages ​​géants qui s'abattent sur des humains sans méfiance comme des blizzards de neige noire. Il y en a tellement qu'on les appelle par espièglerie l'oiseau de l'État de l'Alaska. Mais c'était le cadet de leurs soucis.

Les parois des falaises sur lesquelles ils travaillaient étaient principalement composées de roches boueuses collées ensemble par le pergélisol. "Et il y a juste assez de réchauffement en été pour qu'une partie de cette glace fonde, de sorte que ces falaises peuvent s'effondrer de manière catastrophique. Si vous vous tenez sous l'une d'elles, la partie est terminée", déclare Druckenmiller.

Les scientifiques ont décidé d'y aller plutôt en hiver, ce qui présentait ses propres problèmes. Ils travaillaient à seulement 32 km de l'océan Arctique - il faisait tout simplement trop froid pour rester allongés sur le ventre toute la journée tout en triant les os de bébés dinosaures. Au lieu de cela, peu de temps après que l'équipe ait trouvé sa couche de roche tant attendue, le silence du paysage vide a été rapidement rompu par le bruit des tronçonneuses et des marteaux-piqueurs.

L'équipe a d'abord coupé quelques marches dans la falaise pour pouvoir la traverser, puis s'est mise au travail pour tailler des blocs entiers de sédiments prometteurs, plutôt que des os spécifiques. Ceux-ci ont été chargés sur des traîneaux et des motoneiges et ramenés sur des centaines de kilomètres à travers la toundra gelée jusqu'au laboratoire.

Bien que le monde ait été plus chaud à l'époque, au cours du Crétacé supérieur, le site de la rivière Colville était à 82 degrés nord - la même latitude que l'île d'Ellesmere aujourd'hui (Crédit : Getty Images)

Une fois ces échantillons massifs en sécurité à l'Université de l'Alaska, ils ont été lavés pour filtrer l'argile. "Et puis ce qui reste est fondamentalement comme une fraction de sable - nous regardons chaque grain de sable au microscope pour les petits os et les dents", explique Druckenmiller, "C'est un processus très lent et qui prend du temps. C'est un peu comme chercher de l'or à l'exception des dinosaures à la place." Au cours d'une décennie, il estime que son équipe a examiné des millions de particules de sable à la recherche de ces minuscules fossiles.

Ce que l'équipe a trouvé était extraordinaire. "Nous n'avions pas seulement un ou deux types de bébés dinosaures, nous avons en fait des preuves de sept groupes différents de dinosaures, y compris les mangeurs de plantes et les mangeurs de viande, les petites espèces et les grandes espèces", explique Druckenmiller.

Il est important de noter que le fait que les dinosaures nichaient signifie qu'ils ne migraient certainement pas lorsqu'il faisait plus froid. Certaines espèces communes de dinosaures, comme les hadrosaures à bec de canard, avaient besoin de six mois pour incuber leurs œufs. Ainsi, si les mères commençaient à s'asseoir dessus au printemps, ce serait presque l'hiver au moment de l'éclosion.

Pour nicher dans l'Arctique mais éviter l'hiver avec ses mois d'obscurité, ces bébés auraient dû d'une manière ou d'une autre migrer immédiatement sur des milliers de kilomètres. Il n'y avait tout simplement pas assez de temps. "Cela défie toute logique. Nous sommes à peu près sûrs que ces dinosaures étaient des résidents à l'année", déclare Druckenmiller.

Alors, à quoi aurait ressemblé la vie de ces dinosaures polaires ? Et comment ont-ils réussi à survivre ?

Un mystère glacial

C'était au début du mois de mars au Crétacé supérieur, dans la forêt arctique ouverte qui deviendrait éventuellement le site de la rivière Colville. Les branches nues des conifères et des anciens arbres gingko commençaient tout juste à fleurir, projetant une ombre tachetée sur un sous-étage de fougères et de prêles en contrebas. Des troupeaux d'hadrosaures broutaient distraitement le feuillage, tandis que les mâles Pachyrhinosaurus, parents trapus des tricératops, arboraient leurs volants de cou extravagants dans l'espoir d'attirer un compagnon - reniflant peut-être occasionnellement à travers leur long nez bulbeux.

Parfois, le calme relatif pouvait être ponctué d'une poursuite et d'un cri - un Nanuqsaurus affamé, ou "lézard ours polaire", avait réussi à attraper un Thescelosaurus écailleux et bec dans ses mâchoires. Avec du sang dégoulinant sur le doux manteau de plumes blanches comme neige avec lequel il est parfois représenté, il aurait pu ressembler remarquablement à son homonyme moderne.

À proximité se trouvaient un certain nombre de nids - peut-être dans des pépinières communales, si les dinosaures étaient comme leurs parents du sud - où les résidents locaux couvaient leurs œufs. Des parents ressemblant à des oiseaux de vélociraptors, les saurornitholestins, se sont installés sur leurs couvées et ont peut-être utilisé leurs dents spécialisées pour lisser leurs plumes.

L'un des dinosaures d'Alaska les plus étranges était peut-être le Therizinosaurus - un herbivore colossal et lent avec de longs doigts effrayants "en faux" (Crédit : Alamy)

Pendant des décennies ou des centaines d'années, certains des dinosaures qui sont morts dans la région ont fini par être emportés dans une rivière ou un lac à proximité. "Mais les sédiments ont été vannés de manière à concentrer ces os et ces dents dans ces petits dépôts discrets", explique Druckenmiller.

Un certain nombre de dinosaures identifiés dans le limon de sites le long de la rivière Colville n'ont été trouvés nulle part ailleurs, comme Ugrunaaluk kuukpikensis, "ancien brouteur" dans la langue locale Inupiat - une sorte d'hadrosaure. Bien sûr, cela ne signifie pas qu'ils ne le seront pas, et cela ne prouve pas nécessairement qu'ils aient eu des adaptations particulières au froid non plus. Mais c'est prometteur.

Druckenmiller pense qu'il est probable que les dinosaures d'Alaska avaient au moins certaines caractéristiques distinctives, telles que des comportements qui ont évolué pour les aider à faire face aux conditions arctiques. "Il y a des raisons de croire que peut-être certaines des plus petites espèces, en particulier les herbivores, étaient peut-être assez petites pour faire un terrier et hiberner pendant l'hiver", dit-il.

Ces indices provisoires proviennent d'anneaux de croissance dans des coupes transversales d'os, comme ceux des troncs d'arbres - des marques qui montrent comment le modèle de croissance de l'animal variait d'une année à l'autre. Si la croissance s'arrête, comme pendant l'hibernation, l'espace laisse un anneau. Selon Druckenmiller, ces bandes distinctives ont été trouvées chez plusieurs dinosaures des pentes de la rivière Colville, dont certains ont peut-être hiberné. Cela ajoute à la preuve d'ailleurs que les dinosaures peuvent avoir eu au moins certaines des adaptations requises, telles que creuser.

En 2007, le squelette fossilisé d'un Oryctodromeus - un dinosaure de la taille d'un berger allemand - a été retrouvé aux côtés de deux de ses petits dans un petit trou douillet du sud-ouest du Montana. Le tout s'était enseveli et était resté là sans être dérangé pendant environ 100 millions d'années. Ils font partie du genre Thescelosaurus, dont des membres ont également été trouvés sur le site de Colville River.

"Et le fait que nous ayons des parents proches en Alaska suggère qu'il se pourrait que ces espèces creusent également mais pour hiberner", explique Druckenmiller. Malheureusement, prouver cela serait extrêmement difficile, à moins de trouver un autre terrier dans l'Arctique.

On pense que les dinosaures de l'Arctique auraient commencé à nicher au début du printemps, certaines espèces prenant jusqu'à six mois pour incuber leurs œufs (Crédit : Alamy)

Une autre possibilité est que les dinosaures ont fait face au froid comme le font de nombreux mammifères modernes, en accumulant une couche de graisse corporelle. Druckenmiller donne l'exemple de l'orignal et du caribou, qui accumulent du poids chaque été, puis survivent grâce à une combinaison de leurs réserves de graisse et de fourrage de mauvaise qualité en hiver lorsque la nourriture est rare - une stratégie qui a l'avantage supplémentaire de les garder au chaud . "... ils le font en mourant lentement de faim", dit-il. "Il n'y a aucune raison pour que les dinosaures n'aient pas pu faire ça."

Mais il existe une adaptation plus nette : la façon dont les dinosaures régulaient leur température corporelle.

Les scientifiques se demandent si les dinosaures ont le sang chaud ou froid depuis leur découverte. Au 19e siècle, on supposait généralement qu'il s'agissait essentiellement de reptiles massifs et ectothermes - ils ne pouvaient pas générer leur propre chaleur corporelle et avaient besoin de prendre le soleil comme les reptiles modernes. Lorsque les sculptures de dinosaures emblématiques de Crystal Palace ont été dévoilées à Londres en 1854, elles ressemblaient à des lézards trapus et écailleux.

Mais au fur et à mesure que les experts en apprenaient davantage sur la vie des dinosaures - et commençaient à se rendre compte que les oiseaux modernes sont essentiellement des dinosaures à bec et à plumes - beaucoup ont commencé à se demander si cela était exact. Finalement, ils ont formé un consensus sur le fait que les dinosaures maintenaient probablement des températures quelque part entre les reptiles et les oiseaux, et pourtant, jusqu'à récemment, les preuves tangibles manquaient encore quelque peu.

Les dinosaures arctiques changent tout cela. "L'une des choses que nous supposons dans toute cette histoire est que ces dinosaures étaient presque certainement à sang chaud, dans une certaine mesure", explique Druckenmiller. "Il est certain que ces dinosaures avaient un certain degré d'endothermie - ils produisaient leur propre chaleur interne. Et c'est en quelque sorte une condition préalable pour vivre dans un environnement froid."

Étonnamment, aucun reste fossilisé de reptiles n'a jamais été trouvé dans les lits de fossiles de l'Alaska - seulement des oiseaux, des mammifères et des dinosaures. "Maintenant, si vous travaillez dans le Montana et que vous cherchez des dinosaures, en cours de route, vous allez trouver des crocodiliens, des tortues, des lézards... nous n'avons jamais trouvé un morceau de l'un de ces groupes à sang froid", dit Druckenmiller.

L'Alaska du Crétacé supérieur abritait des dinosaures à bec de canard - des herbivores ressemblant à des vaches avec des milliers de dents qui grincent (Crédit : Alamy)

Tous les dinosaures n'étaient pas nécessairement à sang chaud, bien sûr. Il y a des preuves que leurs températures corporelles peuvent avoir varié jusqu'à 17C (31F) selon le groupe, d'aussi peu que 29C à 46C (115-84F). À titre de comparaison, la plupart des mammifères se situent entre 36 et 40 C (97-104 F), tandis que les oiseaux sont nettement plus chauds, allant de 41 à 43 C (105-109 F).

Mais néanmoins, les implications sont énormes. Les animaux endothermiques partagent généralement certaines caractéristiques, telles que des taux de croissance plus rapides et un besoin de plus de nourriture. Mais surtout, on pensait que c'était ce qui avait permis à certains groupes de survivre au refroidissement global historiquement responsable de l'extinction des dinosaures. Si les mammifères et les oiseaux pouvaient y faire face, pourquoi pas les dinosaures de l'Arctique ?

Alors que les preuves des dinosaures d'Alaska commençaient à s'accumuler dans les années 1980, les scientifiques se rendaient déjà compte qu'ils pourraient avoir besoin d'une autre explication. Aujourd'hui, on pense que la véritable raison pour laquelle la plupart ont disparu est leur taille, ce qui signifiait qu'ils avaient simplement besoin de plus de nourriture que ce qui était disponible. L'exception était les dinosaures "maniraptoran", ou "mains saisissantes". Les plus petits membres à plumes de ce groupe - ceux qui pesaient environ un kilogramme (2,2 livres) - ont pu s'accrocher et s'adapter. Maintenant, nous connaissons cette lignée sous le nom d'oiseaux.

À chaque nouvelle découverte, ces dinosaures presque polaires révèlent des indices sur la diversité et la résilience de leurs parents à travers la planète - et montrent qu'ils étaient bien plus que des lézards géants.

*Zaria Gorvett est journaliste senior pour BBC Future et tweete @ZariaGorvett

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