''sciences de la terre et écologie'' question #4816



Charles (Genre: mâle, Àge: 40 années) de Vancouver, BC sur 12 novembre, 2009 demande:

Q:

La terre reçoit de l'énergie sous forme de rayonnement du soleil. Une partie est réémise dans l'espace et le reste réchauffe la surface de la terre, l'atmosphère, les océans. Une partie est aussi utilisée par les plantes pour la photosynthèse. Il semble donc qu'il y ait un gain net d'énergie pour la planète. La température de la surface de la terre semble assez constante (au cours de millions d'années), il semblerait donc que la terre pourrait lentement gagner de la masse de l'énergie du soleil. En outre, l'accumulation de poussières de l'espace et de météores ajoute de la masse à la Terre. Il est donc logique que la masse de la terre soit en augmentation constante et que, par le fait même, la gravité à la surface de la terre soit en augmentation constante. Cela peut-il expliquer la taille apparemment incroyable qu’avaient les grands dinosaures? (J'ai lu des sites qui prétendent que dans les conditions gravitationnelles actuelles, les muscles des dinosaures ne pourraient pas les supporter.) Pouvez-vous prouver, s’il-vous-plaît, que le bilan des rayonnements reçus et émis par la Terre est neutre ?
 
Aussi, je suis allé visiter des sites tels que dinosaurtheory.com qui prétendent que les dinosaures tels que les ptérosaures étaient trop gros pour voler. Comment expliquez-vous que les dinosaures pouvaient voler ?

 

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la réponse

Donald M. Henderson, Curator of Dinosaurs, Royal Tyrrell Museum répondu le 13 novembre, 2009, R:

Tout d'abord, tous les dinosaures n’étaient pas des géants. Ils avaient une taille allant de celle d'un oiseau de petite taille (quelques centaines de grammes) jusqu’aux monstres de 30 à 40 tonnes. Aussi, les formes très grandes n’ont existé qu’à certains moments de l'ère des dinosaures. La période du Jurassique supérieur au Crétacé inférieur semble avoir été le moment où les formes de 30 à 40 tonnes ont existé. Un examen de la taille du corps des dinosaures par rapport aux mammifères a montré que, en moyenne, les dinosaures étaient 10 fois plus lourds que le mammifère moyen. Nous devons aussi comprendre que le registre des fossiles est probablement biaisé en faveur de ceux ayant de grands os solides et en défaveur de ceux ayant des petits os délicats. Donc, nos échantillons de dinosaures sont biaisés en faveur des formes plus larges. Il y a deux voies qui montrent que le gigantisme des dinosaures fait partie d’une vision du passé qui est compatible avec la biologie d'aujourd'hui, la physique, et notre connaissance de la Terre et de son évolution - une vue uniformitariste.

En appliquant les idées de l'ingénierie à l'étude des os, il a été montré que les os des dinosaures étaient plus que suffisamment solides pour résister aux forces de flexion, de compression et de torsion qu'ils ont subi en raison du poids des animaux - poids qui provient du produit de leurs masses estimées et de l'accélération gravitationnelle actuelle à la surface de la Terre (9,81 m/s^2). Les grands dinosaures avaient aussi une posture des membres très droite qui minimise les charges de flexion et de torsion. Les grands animaux se déplacent aussi plus lentement. De lents mouvements impliquent des accélérations moins fortes : les forces et les contraintes qui en résultent sont considérablement réduites. Les vitesses lentes de marche (1-4 kmh) des grands dinosaures peuvent être estimées à partir de leurs empreintes conservées. Nous voyons toutes ces stratégies - la solidité des os, la posture droite, les mouvements lents – chez les éléphants. Les éléphants ne sautent pas. Ils ne le peuvent pas, et se briseraient les os s’ils essayaient. Il en aurait été de même pour les très grands dinosaures.

Il a été observé que les plus grands dinosaures n'existaient que pendant la période des supercontinents. Celui du nord, la Laurasie, se composait principalement de l'Eurasie, au Groenland et de l’Amérique du Nord. Celui du sud, le Gondwana, se composait de l'Antarctique, l'Australie, l'Afrique et l'Amérique du Sud. Ces supercontinents existaient durant le Jurassique et les débuts du Crétacé inférieur. Voir cette carte du monde correspondant à cette époque. Lorsque ces supercontinents ont commencé à se briser durant le Crétacé, les monstres de 30 à 40 tonnes ont disparu. Les plus grands dinosaures que nous trouvons dans le Crétacé supérieur sont de l'ordre de 5 à 10 tonnes. Il semblerait que de vastes zones d'habitats terrestres soient nécessaires pour loger et nourrir durablement les populations de dinosaures de 30 à 40 tonnes. Le monde moderne est caractérisé par un bon nombre de petites masses de terre, d'où la taille moyenne plus faible des animaux. Le dernier tour de piste pour les mammifères terrestres exceptionnellement grands a eu lieu au cours de la dernière ère glaciaire, lorsque les continents du nord (les plus grands) ont accueilli les grands mammouths.

Je ne connais personne qui défend l'idée que la masse de la Terre ait augmenté de façon spectaculaire au cours des derniers 200 millions d'années. Oui, il y a les nombreuses tonnes de roches et de poussières que la Terre accumule tous les jours, mais ce n'est qu'une infime fraction de la masse initiale de la Terre. Selon le  Physics Factbook: «La Terre gagne chaque jour en masse, à cause de débris (météores et poussières) provenant de l'espace. La quantité réelle de matière ajoutée dépend de chaque étude, mais on estime que 100 000 000 kg de matières s'accumulent chaque jour. Ce nombre semble élevé, mais il est insignifiant face à la masse totale de la Terre et ne représente qu'un billiardième de un pour cent de son poids chaque jour. " [Editeur: un billiardième est 0.0000000000000001 ou 10 ^-15. Le pour cent ajoute deux zéros de plus. La masse de photons provenant du rayonnement solaire serait des milliards de fois plus petite que cela, donc encore plus insignifiante, sans mentionner qu’une grande part de celui-ci est retransmise ou réfléchie dans l'espace.]

Il y a aussi des arguments provenant de l’analyse des dépôts tidaux datant de 400 millions d'années (bien avant l’époque des dinosaures). Après correction pour le ralentissement de la rotation de la Terre dû à la viscosité des océans et de l'atmosphère, le calendrier de ces marées anciennes correspond aux valeurs attendues pour un système Terre-Lune avec essentiellement les mêmes masses qu'elles ont aujourd'hui. Nous n'avons donc aucune preuve suggérant que la masse de la Terre ait beaucoup changé depuis l'époque des dinosaures.

La gravité est l'une des forces fondamentales les plus faibles. Il faudrait des quantités extrêmement importantes de nouvelle masse à la Terre afin de modifier considérablement la force de gravitation à sa surface. Il a déjà été proposé que la constante de gravitation universelle G ait été plus faible dans le passé, de sorte que les dinosaures l’auraient eue plus facile. Peut-être dans les premiers temps de l'Univers, mais pas dans les 200 derniers millions d'années.

Pour ce qui est des dinosaures volants, il faut d'abord indiquer que les ptérosaures ne sont PAS des dinosaures. Ils sont très étroitement liés car les deux sont membres d'un groupe plus connu sous le nom d’archosauriens, mais il y a des différences anatomiques distinctes. Les crocodiles sont également regroupés avec les archosauriens.

Le plus grand oiseau volant de nos jours est l'outarde Kori, qui peut avoir une masse allant jusqu’à 18 kg. Il semble peiner à décoller à partir du sol, et est probablement à la limite de ce qui est possible pour le vol chez les oiseaux.

À une exception près (voir ci-dessous) il est estimé que tous les ptérosaures connus ont pesé moins de 18 kg. Toutes nos connaissances sur l'atmosphère du passé montrent qu’elle n’était pas significativement différente de celle d’aujourd'hui. Cependant, il a été suggéré que le niveau d'oxygène aurait pu être plus élevé dans le passé, ce qui peut avoir influencé l'évolution de divers animaux. Notre connaissance actuelle du vol chez les organismes vivants suggère que les ptérosaures volaient probablement très bien. Ils ont vécu pendant 160 millions d'années, et leurs restes se retrouvent sur tous les continents.

Le plus grand ptérosaure connu est Quetzalcoatlus northropi. Malheureusement, cet animal n'est connu que de quelques vestiges incomplets. Les estimations de sa masse varient de 64 kg à 440 kg. Jusqu'à ce que nous ayons une meilleure connaissance de cet animal, on ne doit pas spéculer sur ce qu'il pouvait ou ne pouvait pas faire. C'est la réponse la plus sûre et la plus honnête scientifiquement à l'heure actuelle. La paléontologie est un jeu d'attente. Vous pouvez toujours compter sur l’apparition de nouveaux fossiles, mieux conservés, dans le futur. C'est une perte de temps de spéculer sur des débris.

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