Publié par : Claude Marchis | 14 février 2017

La vie ailleurs

images

Une vie ailleurs

Une homogénéité universelle de la matière

La nature a ses lois. Elle règle l’univers entier aussi vaste soit-il. De la naissance à la mort des étoiles, des planètes, tout s’enchaîne pareillement dans l’immensité qui nous entoure. Les milliards d’étoiles, les nuages interstellaires sont constitués des mêmes particules, des mêmes atomes, des mêmes molécules. La similarité règne dans l’univers. Que ce soit dans notre proche environnement ou dans des galaxies lointaines à quelques millions d’années-lumière de notre terre, on retrouvera les mêmes éléments comme l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, le fer, le carbone, enfin tout ce qui figure au célèbre tableau de Mendelev et qui constitue la matière universelle. Des forces s’appliquent sur les particules de la matière, les mettant en mouvement, les attirant, les repoussant selon des règles et des conditions identiques en tous lieux du cosmos. L’homogénéisation des forces et de la matière auraient pu être éprouvée ou remise en question après les découvertes de la Relativité et de la Physique Quantique, ce fut le contraire, ces audacieuses théories du début du siècle dernier, la renforcèrent en ajustant les lois de la physique newtonienne et classique aux mondes de l’infiniment grand et de l’infiniment petit. Les éléments constituants, les forces, les scénarios de transformation de la matière sont semblables dans l’immensité de notre univers jailli à partir d’un grand chambardement, d’un «Bing Bang», sous un mystérieux diktat qu’on nomme Nature.

Les macromolécules du vivant, stratégie de recherche

Dans l’environnement de notre bonne vieille terre, se trouvent des molécules qualifiées de « vivantes ». En fait, elles se retrouvent dans des structures  moléculaires d’organismes dits vivant. Cependant, le concept de vivant va plus loin qu’une affaire moléculaire, il peut se définir par une capacité propre à toute substance de stocker de l’information, de la transmettre et de se reproduire. On distingue des niveaux d’intelligence différents, du stade primaire ou cellulaire, aux différentes variétés animales jusqu’au niveau suprême de l’Homme. Une constitution chimique spécifique ne suffit pas, des événements énergétiques et des conditions environnementales adaptées sont nécessaires pour réussir cette alchimie bien mystérieuse qu’est la vie.

Mais la stratégie simple et évidente de la recherche de la vie sur une exoplanète est en premier lieu d’y identifier des macromolécules organiques semblables à celles qui existent sur notre planète. En effet, connaissant le caractère unique et universel des lois de la nature, un simple raisonnement logique et inductif autorise à postuler que le vivant existe ailleurs que ce soit autour de notre système solaire ou autour d’autres étoiles.

Configurations de vie, ingrédients et conditions environnementales

Grâce aux progrès de la biologie, les chercheurs ont établi une classification de molécules complexes composées d’atomes d’hydrogène, d’oxygène, de carbone , d’azote, de potassium et d’autres éléments simples qu’on appelle les « briques » du vivant. On les trouve parfois en radicaux moléculaires OH CH CN. Leurs organisations dans des conditions adéquates peuvent constituer des éléments primaires du vivant que sont les cellules. L’objectif aujourd’hui est de traquer ces « traces de vie », des molécules simples comme les acides aminés ou les acides gras qui se combinent pour former des macromolécules de protéines ou d’acides nucléiques parmi lesquels figurent l’ADN et l’ARN.

L’aboutissement à la vie ne se réduit pas à réunir ces différents ingrédients. Il exige des conditions favorables encore bien énigmatiques pour que se réalise cette fabuleuse chimie, à partir d‘un bouillon de culture selon Darwin ou encore selon des processus hypothétiques et non vérifiables à partir d’argiles ou de concepts différents pour que se crée un système à l’origine du vivant.

L’ exobiologie : où chercher le vivant

Récemment le champ des connaissances en cosmologie s’est élargi. Une équipe internationale a dressé une cartographie en 3D d’une partie de l’univers de 90 000 galaxies. Mais bien avant de disposer de cette carte précise et inédite, estimant 100 milliards d’étoiles dans notre galaxie au doux nom de Voie Lactée, les astrophysiciens supputaient un chiffre faramineux de planètes. Mais comment orienter les recherches? Face au nouveau Graal de la science astrophysique, la biologie et l’astrophysique vont collaborer et sélectionner des planètes qui présenteraient des indices de probabilité de vie.

Depuis la première découverte en 1995 de la première exoplanète par les astrophysiciens suisses Michel Mayor et Didier Quelez de l’observatoire de Genève, l’intérêt pour ce nouveau type de recherche n’a fait que croître. Aujourd’hui selon Mayor, la recherche des exoplanètes est devenue un pan majeur de l’astrophysique. En 2014, ajoute t-il dans une chronique de la revue «La recherche» d’octobre 2016, on projetait la découverte de 2000 exoplanètes sans cependant déterminer le nombre exact car tant d’autres, des planètes candidates restant à confirmer. Aujourd’hui, on en compte plus de 3000  planètes naines à des planètes géantes gazeuses, dont une centaine environ seraient d’une taille proche de celle de notre terre. Mais, ce tableau de chasse prestigieux aujourd’hui, ne pourrait être qu’un coup d’essai par rapport à ce que l’on espère découvrir dans un avenir assez proche d’une ou deux décennies. Un chiffre a été lancé : on spécule 55O millions de planètes placées en « zone habitable », selon l’appellation reconnue des astrophysiciens qui définit l’espace autour d’une étoile présentant les meilleures chances de trouver des traces de vie.

On augmentera les chances de trouver des traces de vie en ciblant les exoplanètes présentant des caractéristiques semblables à celles de notre terre, de masse, de température, de luminosité, de pression, d’acidité, de basicité, on retiendra celles qui possèdent une atmosphère, de l’eau liquide, une constitution rocheuse et liquide, des éléments gazeux dans leurs atmosphères produits par le vivant comme l’ammoniac, le méthane, le gaz carbonique, celles aussi qui bénéficient d’événements hautement énergétiques (activité stellaire, événements orageux, activités volcaniques, flux de rayons ultraviolets du milieu interstellaire).

D’autres conditions sont aussi favorables. Ainsi existe t-il d’autres espaces où sont en train d’éclore des systèmes planétaires, des « maternités » d’étoiles au sein de nuages interplanétaires gigantesques composés de gaz, de poussières, de glace. Il est probable que des molécules organiques provenant de ces milieux très énergétiques, transportées par des météorites ou des comètes, parviennent à ensemencer des atmosphères planétaires.

La longévité d’un système stellaire est aussi un facteur favorable. Les étoiles de type solaire ont une durée de vie plus longue, de l’ordre de 8 à 10 milliards d’années. L’apparition du vivant étant un processus lent, les recherches du vivant auront plus de chances d’aboutir avec ces types d’étoiles.

Un avenir prometteur grâce aux évolutions de la spectrographie

En astronomie, la spectrographie est un procédé d’analyse de la lumière émise par les étoiles. La lumière de l’univers est riche d’enseignements pour les astrophysiciens, elle porte en elle des informations sur les étoiles, les planètes ou les espaces interstellaires à partir desquelles on peut analyser les mouvements des objets de l’espace et déduire la présence d’éléments constitutifs de la matière.

Cette technique d’analyse de phénomènes ondulatoires, qu’on appelle parfois spectroscopie quand elle s’applique au domaine de la lumière dite naturelle, n’est pas récente. Elles fut utilisée depuis le début du siècle dernier dans l’étude des milieux interstellaires. Outil primordial de l’astronome depuis plusieurs décennies, c’est en grande partie à la spectrographie que l’on doit plus récemment la découverte de la première exoplanète. La visualisation directe de la planète lointaine étant impossible on employa une des méthodes indirectes qui consiste à rechercher les effets indirectes de son existence. La méthode utilisée s’appuyait sur l’un des principes fondamentaux de la théorie de gravité selon lequel deux masses voisines sont attirées. Ainsi, une planète en orbite autour de son étoile attire celle-ci et provoque un léger déplacement de l’étoile. Le mouvement de l’étoile est alors détecté par un spectrographe d’une sensibilité suffisante, monté sur un télescope. Le spectrographe analyse les fréquences des ondes lumineuses qui parviennent au télescope. Si l’objet lumineux est en mouvement , ce qui est le cas d’une étoile possédant au moins une planète en orbite autour d’elle, on constate une variation des fréquences (selon l’effet Doppler bien connu qui est à la base de la conception des radars de contrôle de vitesse). La recherche des exoplanètes consiste ainsi à scruter et à enregistrer des variations de fréquence des ondes lumineuses d’une l’étoile. On mesure alors la vitesse radiale du mouvement de l’étoile, de cette donnée on déduit des informations sur la masse de la planète, sa période orbitale, sa distance par rapport à son étoile. Etant donné la masse relativement petite de la planète par rapport à celle de l’étoile, on pourrait s’attendre à une bien faible vitesse radiale, c’est sous-estimer la force gravitationnelle de ces grandes masses en interaction dans un système étoile-planète, elle dépasse souvent les 100 m/sec et parfois plus pour les planètes les plus massives, celles-ci dépassant quelquefois le mur du son! Un spectrographe européen mené par Mayor et Queloz, nommé HARPS, disposant d’une précision de 1m/sec, monté sur le télescope terrestre européen de 3,60m à la Silla au Chili, permet de détecter des planètes de la taille d’Uranus. Il est à l’origine de la découverte de plus d’une centaine de planètes ; il confirma aussi des planètes candidates comme il en invalida d’autres. Les spectrographes de demain capables de détecter des vitesses radiales inférieures à 1m/sec permettront à court terme de découvrir des planètes de plus petites tailles correspondant à celle de notre terre. Certaines d’entre elles, répondant en partie aux critères d’habitabilité que nous avons exposés plus haut, se révéleront d’excellentes candidates à abriter la vie. Une moisson de « terres habitables » nous est promise, première étape dans la quête de vies extraterrestres.

Analyse de la matière

Une autre utilisation de la spectrographie consiste à détecter les éléments atomiques se situant dans des atmosphères planétaires ou en milieu interstellaire. La lumière provenant du soleil ou des étoiles de l’univers contient des indices qui intéressent au premier plan les astrophysiciens. L’analyse spectrographique de la lumière permet de recueillir d’éventuels indices de présence d’éléments de chaînes moléculaires organiques, d’atomes dont leurs caractéristiques spectrales sont imprimées, inscrites dans le rayonnement d’une étoile après qu’il ait traversé une atmosphère planétaire. Chaque type d’atome (hydrogène, sodium, oxygène…) est distinctif et possède sa propre signature spectrale, appelées aussi raies spectrales parce qu’elles dessinent des raies dans les courbes spectrales. Chaque raie correspond à des sursauts d’énergies spécifiques à l’atome qui ont lieu lors de passages d’électrons d’un niveau supérieur d’énergie vers un niveau inférieur. L’utilisation des dernières technologies de spectrographes dotés d’une meilleure résolution permettra de dévoiler des atomes jusqu’alors non détectables, ceux qui constituent notamment les « briques » du vivant.

Nous l’avons dit, la spectrographie est ancienne, les savants identifiaient dans les spectres lumineux des éléments de la matière des raies spécifiques sans pourvoir les expliquer. Dans les années 20, on découvrait que les spectres d’ondes de nombreuses étoiles fournissaient des informations sur leurs mouvements et on identifia des éléments du milieu interstellaire qui se trouvaient dans la ligne visée. Vers la fin de la guerre 1945, les progrès de la radioastronomie avéraient la présence d’hydrogène à 21 cm de longueur d’onde dans le plan de la Voie Lactée.

Le planning des recherches

L’observation des exoplanètes connaîtra dans les prochaines années une évolution décisive. Les limites seront repoussées, les techniques d’imagerie et d’analyse spectrale perfectionnées. Nombre de missions internationales sont engagées pour le développement des observations au sol ou dans l’espace.

Depuis déjà quelques années, les télescopes terrestres à miroir déformable utilisent le système d’optique adaptative qui permet de limiter ou d’éliminer les dégradations de qualité d’observation dues à l’effet des turbulences des gaz dans l’atmosphère terrestre. A cela, s’amorce une évolution récente et prometteuse de l’imagerie, une technique d’observation  directe qui consiste à observer des objets de l’espace en lumière naturelle ou en infra-rouge. Pour voir directement des planètes devant de très lumineuses étoiles, il fallait s’affranchir du problème de l’éblouissement qui empêche de distinguer une source lumineuse faible devant une source beaucoup plus lumineuse comme celle par exemple, d’une bougie placée devant un phare puissant d’automobile. La solution a été d’équiper les télescopes d’un dispositif évolué de coronographie qui élimine l’effet d’éblouissement en masquant la lumière émise par l’étoile. Ces nouvelles instrumentations utilisées en recherche planétologique sont adaptées des coronographes utilisés pour l’étude de la couronne solaire.

Des recherches utilisant l’imagerie sont programmées, notamment l’observation du système stellaire Alpha du Centaure, connue et réputée des amateurs de l’astronomie suite à la découverte en avril 2016 de la planète Proxima b autour de l’étoile la plus proche du soleil. Des sondes spatiales en cours d’études, seront envoyés en destination de notre étoile voisine. Pour ce projet fascinant d’une inédite escapade scientifique au-delà du système solaire, des ressources terrestres sont mobilisées, notamment celles du télescope européen VLT au Chili pour lequel les ingénieurs ont réservé des moments d’observations.

Des projets dans l’espace sont déjà lancés. Le télescope spatial Kepler de la NASA sera remplacé en fin 2017 par le télescope spatial TESS. On doit au premier une grande avancée spectaculaire de découvertes d’exoplanètes. Lancé en 2009, il fût chargé de détecter des planètes de type terrestre dans un petit carré de la voûte céleste. La finalité de son remplaçant, TESS sera de confirmer l’existence de vivant ailleurs. Il aura en charge de détecter des planètes en zone d’habilité en utilisant la méthode dite du transit qui consiste à déceler les variations de lumière d’une étoile provoquée par le passage d’une planète. Les planètes candidates seront ensuite confiées au futur télescope nommé JWST afin d’obtenir des informations supplémentaires sur leurs caractéristiques.

Le télescope spatial JWST (James Webb spatial Telescop) conçu et réalisé par la NASA avec la contribution des agences européennes et canadiennes, sera lancé en 2018. Il possédera un miroir de près de 3 fois la taille de celui de Kepler. Replié pour le lancement, il déploiera arrivé sur son orbite les 19 segments constituant alors le miroir le plus grand dans l’espace d’un diamètre de 6,50 m. Plus rapide, doté d’une haute résolution dans le domaine de l’infra-rouge (0,6 à 27 micromètre), une de ses tâches sera d’analyser et de confirmer de nouvelles exoplanètes.

L’année 2024 verra le lancement d’un observatoire spatial nommé PLATO. Cette mission devrait se révéler majeure dans la recherche extraterrestre. Développé par l’agence spatiale européenne (ESA), Les résultats de PLATO apporteront aux scientifiques du monde entier un corpus de connaissances suffisant à les éclairer sur le sempiternel questionnement de l’existence de vie ailleurs. Son champ d’investigation, dans la durée de sa mission de 6 années, sera élargi jusqu’à la moitié de la voûte céleste afin de répertorier des planètes de type terrestre autour d’étoiles proches dont les caractéristiques se rapprochent de celles du soleil. Il apportera des compléments d’informations sur les caractéristiques des objets étudiés. L’enjeu au terme de cette mission déterminante sera de répondre à la question: Existe t-il d’autres systèmes terre-soleil semblables au notre?


La vie ailleurs pas si sûr que cela
Compte-tenus des milliards d’étoiles dans notre galaxie il est cohérent de spéculer l’existence de vie ailleurs. Cependant on ne peut exclure l’hypothèse du contraire, même si d’un point de vue statistique ce soit improbable. A ce jour, rien ne vient troubler le silence des radiotélescopes de l’institut californienne SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence) à l’écoute d’éventuels signaux d’extraterrestres. L’idée bien ancienne, ancrée depuis des millénaires d‘une humanité unique dans l’univers resterait-elle encore souveraine ? Aujourd’hui, les recherches n’ont guère abouti, aucune vie au-delà de notre planète n’a été décelée quelle soit au stade cellulaire ou développée.

Les conditions pour que la vie existe sur une planète sont extrêmement exigeantes et nous n’avons pu déterminer avec nos méthodes et nos moyens technologiques actuels d’endroits dans notre système solaire ou d’un autre système stellaire qui réunissent des conditions suffisantes à l’existence de traces de vie. Toute conclusion serait trop hâtive et pour réussir ce nouveau challenge, il faudra attendre les résultats des futures investigations.

Les spéculations et les stratégies des recherches reposent sur un principe de similarité des propriétés et des conditions environnementales de notre planète comme la présence d’eau, la densité, la taille, l’atmosphère, le magnétisme, avec des caractéristiques d‘une l’étoile-Mère analogue à celles de notre soleil mais nous ne pouvons écarter l’hypothèse que la vie sur Terre ne soit pas un modèle universel d’habitabilité au sein de l’univers, qu’il soit au contraire une sorte d’exception avec critères uniques et différents de ceux d’autres mondes extra-terrestres, dans ce cas nos recherches orientées sur une stratégie de similarité auraient peu de chances d’aboutir.

Des signaux radio envoyés dans l’univers à destination d’extraterrestres pourraient permettre de rentrer en contact avec des civilisations quelques soient leurs caractéristiques, mais les fréquences de nos émetteurs sont elles adaptées à l’évolution de leur technologie, les extraterrestres peuvent-ils comprendre nos messages, détecter nos signaux électromagnétiques et puis veulent t-ils entrer en contact? Seuls des signaux aléatoires, très brefs de l’ordre du millième de seconde provenant de galaxies lointaines ne parviennent pas à constituer un corpus de données suffisantes.

Dans une dizaine d’années, nous aurons une meilleure visibilité sur ce questionnement du siècle nouveau mais si malencontreusement les chances de trouver la vie ailleurs s’avéraient faible, il faudra alors convenir à ce que l’humanité soit un concept unique dans l’univers. La vie ne serait un qu’une suite d’événements, d’accidents hasardeux, un processus unique chût dans un endroit minuscule de l’univers qu’est notre Terre. Nier l’existence d‘une vie extra-terrestre donnerait encore plus de sens aux croyances métaphysiques, religieuses qui recourent à une alliance de l’homme avec le divin et au symbolisme de la Genèse du Premier Testament, allouant à l’humanité une sorte de statut privilégié dans la Création : Dieu, la Nature et l’Homme. Enfin d’un point de vue écologique, si nous sommes seuls au monde, au delà de ce profond mystère, la question de la préservation de l’espèce humaine et de la vie deviendrait dominante.

Si, dans le cas contraire nous trouvions des pistes du vivant, l’envie qui a toujours taraudé l’Homme de retrouver son homologue dans des endroits inconnus ne pourrait s’affranchir d‘une crainte légitime, prégnante, face à un nouveau danger à l’échelle mondiale de l’humanité. Faudra t-il continuer notre quête de l’inconnu, serons-nous suffisamment confiants d’entrer en contact avec l’Autre, l’Extra-terrestre qui posséderait des capacités physiques et intellectuelles supérieures à celles de l’Homme ? Le risque serait d’autant plus accentué sur des planètes autour d’étoiles plus âgées que la nôtre, ces civilisations probablement plus avancées que la notre pourraient présenter un danger réel d’agression, nous pourrions être massacrés, subir l’esclavage, notre jolie planète bleue détruite, rayée de l’univers. Aujourd’hui, nous sommes épargnés de ce type de rencontre digne des meilleures scénarios de science-fiction, nous sommes seuls au monde, mais il n’est pas improbable qu’au siècle suivant, l’existence d’une vie ailleurs puisse être confirmée et les politiques auront à surmonter un défi inédit de toute l’histoire, celui d’assurer la survie de la planète bleue dans l’univers.

Claude Marchis Janvier 2017

 

« Newer Posts - Older Posts »

Catégories