h è mespr io r it a ir es - Institut national des sciences de l`Univers

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THÈMES PRIORITAIRES
Origine des planètes et de la vie
Propositions de thèmes prioritaires pour
le CNRS relatifs à l’astronomie
La prospective de La Colle sur Loup avait identifié les
origines des planètes et de la vie, ainsi que les
origines de l’Univers, comme thèmes de recherche
majeurs des années à venir. En 2005, le CNRS a lancé
une réflexion sur les priorités scientifiques de
l’organisme. Les deux thèmes « Origines des planètes
et de la vie » et « Astroparticules : des particules à
l’Univers » ont donc été proposés à la direction du
CNRS.
Le thème des Origines, et plus précisément celui de
l'origine des planètes et de la Vie figure parmi les
questions astrophysiques les plus brûlantes
d'aujourd'hui. Cette question, formulée de manières
très différentes selon les époques et les contextes, est
déclinée aujourd'hui par les scientifiques de façon
précise : Comment les systèmes planétaires se
forment-ils et évoluent-ils? Quelles sont les
caractéristiques des systèmes planétaires extra-
solaires ? Quels sont les conditions physico-
chimiques et les processus à l'origine de la vie ?
Existe-t-il des traces de vie extraterrestre passée sur
des planètes du système solaire ? Quelles signatures
de vie pouvons-nous détecter dans les systèmes
planétaires extra-solaires ?
La progression rapide et continue des outils
d'investigation (observations astrophysiques, étude
des disques protoplanétaires et du milieu
interplanétaire, recherche d’exoplanètes, exploration
de la Terre, du Système Solaire et du milieu
interstellaire, expériences de physico-chimie et de
biologie en laboratoire, modélisation) permet de
penser que ces questions trouveront des réponses ou
au moins d'importants éléments de réponse, dans les
années à venir. Etant donnés les enjeux, qu'ils soient
scientifiques ou simplement liés à la curiosité
humaine, les "Origines des planètes et de la vie"
représentent aujourd'hui un thème prioritaire dans la
plupart des communautés scientifiques et
constituent un domaine particulièrement
concurrentiel au niveau mondial.
Le thème “Origines des planètes et de la vie"a été
proposé pour figurer parmi les priorités du CNRS. La
communauté française et le CNRS en particulier,
possèdent en effet des atouts forts pour se situer à la
pointe de ce domaine naturellement
interdisciplinaire qui fait appel aux compétences des
physiciens et chimistes de la matière, des chimistes,
des biologistes, des physiciens des Sciences de la
Terre et des astrophysiciens. Si ces recherches sont
très fondamentales, elles font fortement appel à des
développements technologiques très innovants, qui
peuvent servir d'autres communautés ou même le
domaine industriel. Le CNRS possède le grand
avantage d'avoir les compétences dans chacune des
questions clé, leur mise en commun pouvant
apporter une valeur ajoutée considérable.
Le nombre moyen annuel de publications sur cette
thématique est d'environ 1850 sur les six dernières
années, en forte augmentation depuis dix ans. Les
français sont bien placés, avec une contribution à
l'ensemble des publications (6%) égale à celle du
Royaume Uni et légèrement inférieure à celle de
l'Allemagne (8%), les Etats-Unis étant loin devant
(39%). Les investissements des différentes
communautés nationales sur cette thématique,
présente parmi les objectifs scientifiques de la
plupart des grands projets sols, et de nombreux
projets spatiaux, sont très importants. En France, la
thématique est mise en avant par plusieurs
programmes de l'INSU (PNP, PNPS, PCMI) et par le
GdR Exobiologie, et intéresse une communauté de
plus de 200 personnes, travaillant dans des UMR du
CNRS. Elle a reçu un fort soutien de l'ANR en 2005.
Les travaux interdisciplinaires avec physiciens,
chimistes et biologistes devraient se poursuivre et
s'intensifier avec la mise en priorité par le CNRS. Un
des plus grands atouts actuels est de jouer un rôle
fort dans l'instrumentation liée à ces thèmes
(recherche d'exo-planètes, exploration du système
solaire, du milieu interstellaire). Mais la communauté
française possède aussi les compétences théoriques
et en simulations numériques pour aborder la
question de la formation des systèmes planétaires de
manière complète, ainsi que le savoir faire pour
développer des programmes expérimentaux dédiés
en laboratoire.
Par ailleurs, les origines des planètes et de la vie fait
partie du petit nombre de questions qui suscitent un
vif intérêt auprès du grand public, des étudiants,
et.en milieu scolaire. Le fort impact des résultats tant
dans le monde scientifique que dans les médias
contribue à l'attractivité de la science et au
rayonnement du CNRS.
La création d’un Programme Interdisciplinaire du

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• Thèmes prioritaires
La thématique « Astroparticules » a été affichée
comme prioritaire par le Contrat d’Action Pluriannuel
(CAP) CNRS-Etat 2002-2005, parmi cinq grands
secteurs interdisciplinaires. La dénomination
«Astroparticules » a une connotation sociologique,
et recouvre en fait deux domaines, perçus comme
totalement distincts par les astrophysiciens, la
cosmologie et l’astrophysique des hautes énergies,
mais qui ont la particularité de pouvoir servir un
cadre dans lequel les physiciens des particules et les
physiciens théoriciens se servent de l’Univers comme
laboratoire pour atteindre des énergies qui ne seront
jamais atteintes sur Terre. Autour de ces thèmes
centraux se sont toutefois associés de nombreux
autres thèmes (tests des lois fondamentales, en
particulier de la gravité, astrophysique nucléaire,…)
qui font de ce domaine un espace de rencontres de
nombreuses autres disciplines de la physique
(physique nucléaire, physique quantique, matière
condensée,…). La communauté concernée en France
regroupe maintenant environ 400 chercheurs,
expérimentateurs, observateurs ou théoriciens,
répartis dans une cinquantaine de laboratoires.
En cosmologie, les grandes questions posées
concernent par exemple la nature de l’énergie noire
(nouvel état de la matière ou modification de la
gravité), la nature de l’inflation au-delà du paradigme
générique, la nature de la matière noire abordée par
des recherches directes et indirectes, et enfin la
question de la réionisation et de la formation des
premiers objets de l’Univers, qui est un thème
émergent. Du côté de l’astrophysique des hautes
énergies, on peut citer la question de l’origine des
rayons cosmiques, de leur accélération et de leur
propagation ; les interactions des particules à très
haute énergie telles qu’on peut les déduire de l’étude
des sources cosmiques à très haute énergie ; la
recherche des limites de la relativité générale ; la
formation des trous noirs et les processus
dynamiques en jeu au voisinage des trous noirs ;
l’existence de nouveaux états de la matière aux
densités et énergies extrêmes ; la modélisation des
explosions de supernovae et la synthèse des
éléments lourds.
Pour répondre à ces grandes questions, la
communauté « Astroparticules » s’appuie sur des
projets spécifiques au sol et dans l’espace, mais
aussi sur des moyens non dédiés qui sont de plus en
plus perçus à juste titre comme des compléments
indispensables dans la perspective d’une étude
multi-messagers et multi-longueurs d’onde des
sources de haute énergie. Dans le domaine de la
cosmologie, la France joue un rôle de leader dans la
mission spatiale Planck, et dans les projets grands
champs (MEGACAM, WIRCam). Elle est aussi
impliquée dans le projet VLTI-2 X-shooter d’étude
des éruptions gamma. Elle occupe également une
position très favorable dans le domaine de la
détection directe de matière noire avec le projet
Edelweiss et ses suites envisagées. Pour les hautes
énergies, une stratégie multi-messagers s’est
développée ces dernières années, avec l’ouverture de
plusieurs fenêtres dans les domaines des ondes
gravitationnelles (projets Vigo puis LISA), des
neutrinos de haute énergie (ANTARES), et des rayons
cosmiques de très haute énergie (Observatoire Pierre
Auger). A côté de ces projets pionniers, largement
exploratoires, la stratégie est de couvrir le mieux
possible le spectre électromagnétique, en particulier
dans le domaine des hautes énergies, avec XMM-
Newton, INTEGRAL, GLAST, HESS, …
L’organisation des communautés scientifiques
concernées par la mise en place d’un programme
interdisciplinaire du CNRS s’appuyant sur le
programme national de cosmologie et le GdR
Phénomènes Cosmiques de Hautes Energies, ainsi
que d’une commission interdisciplinaire pour le
recrutement de chercheurs est traitée plus loin
(chapitre « Interfaces avec les autres disciplines »).
Astroparticules : des particules à l’Univers
CNRS sur la thématique « Origine des planètes et de
la vie » a été recommandée par le Conseil
Scientifique du CNRS, programme qui sera placé
sous la direction de la Directrice scientifique adjointe
« astronomie-astrophysique , Anne-Marie Lagrange.
Un colloque fondateur sera organisé en décembre
2006.