Chasseurs de planètes, La fascination des ailleurs
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LA FAS C I N AT I ON D ES AI L L EU R S CH ASSEU RS D E P L A N È T E S François Rothen CHASSEURS D E PL A N È T E S LA FAS C I N AT I ON D ES AI L L EUR S CH ASSEU RS D E P L A N È T E S François Rothen Catalogage avant publication de Bibliothèque et Archives nationales du Québec et Bibliothèque et Archives Canada Rothen, François, 1936 Chasseurs de planètes : la fascination des ailleurs Publié antérieurement sous le titre : La fascination des ailleurs. Lausanne : Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 2015. ISBN 978-2-89773-020-8 1. Exoplanètes. 2. Pluralité des mondes. 3. Espace extra-atmosphérique - Exploration. I. Titre. II. Titre : Fascination des ailleurs. QB820.R67 2017523.2'4C2016-942328-X Les Éditions MultiMondes bénéficient du soutien financier du gouvernement du Québec par l’entremise du programme de crédit d’impôt pour l’édition de livres et de la Société de développement des entreprises culturelles du Québec (SODEC). L’éditeur remercie également le Conseil des arts du Canada de l’aide accordée à son programme de publication. Conception graphique de la couverture : Anne Tremblay Illustration de couverture : Sunrise over planets horizon, © astrosystem, www.fotolia.com Mise en pages et dessins : Kim Jacquemettaz Publié originalement sous le titre : La fascination des ailleurs : Chasseurs de planètes Copyright © 2015, Presses polytechniques et universitaires romandes, tous droits réservés Copyright © 2017, Les Éditions MultiMondes pour l’édition en langue française au Canada ISBN version imprimée : 978-2-89773-020-8 ISBN version numérique (PDF) : 978-2-89773-021-5 ISBN version numérique (ePub) : 978-2-89773-022-2 Dépôt légal : 1er trimestre 2017 Bibliothèque et Archives nationales du Québec Bibliothèque et Archives Canada Diffusion/distribution au Canada : Distribution HMH 1815, avenue De Lorimier Montréal (Québec) H2K 3W6 www.distributionhmh.com www.multim.com Table des matières Note au lecteur......................................................................XII Préface................................................................................... XIII Avant-propos....................................................................... XVII Prologue................................................................................ XIX 1 Le premier chasseur de planètes ...........................................1 Au commencement, il y avait cinq planètes..............................1 Le paradigme antique en matière d’astronomie.......................5 Le premier chasseur de planètes................................................8 Les multiples mérites de Copernic..........................................11 2 Un petit disque verdâtre........................................................ 15 Ce ne peut être une étoile........................................................15 Hautboïste et astronome, cantatrice et astronome.................17 Le Soleil élargit son domaine..................................................19 La cérémonie du baptême.......................................................24 Uranus aujourd’hui.................................................................25 3 Une lacune à combler...........................................................29 Piazzi fête le nouveau siècle à sa manière................................29 Chacun a sa propre conception des lois de la nature..............31 Les lois de la nature.................................................................34 La loi de Titius-Bode...............................................................35 VI Chasseurs de planètes 4 Cérès, l’arbre qui cachait la forêt..........................................41 Deux découvertes qui n’arrangent pas grand monde.............41 La famille s’agrandit................................................................42 L’origine du système solaire....................................................46 Une classification sommaire des corps qui composent le système solaire................................................................51 5 Un astre plein de fantaisie................................................... 55 Une rebuffade..........................................................................55 Une mauvaise surprise............................................................57 Uranus, la planète rebelle........................................................60 La planète troublante prend de la consistance........................66 6 Deux chasseurs courent le même lièvre............................ 67 Un jeune homme mal à l’aise..................................................67 Un mathématicien sûr de lui...................................................70 Le nationalisme ne date pas d’aujourd’hui.............................72 Neptune aujourd’hui...............................................................75 7 Après Neptune........................................................................77 La découverte de Neptune offre de nouvelles perspectives...................................................77 Le Verrier et Mercure...............................................................78 Adams et l’allongement de la durée du jour...........................84 8 Une planète sous X................................................................89 Adams et Le Verrier se sont-ils trompés ?................................89 La planète transneptunienne...................................................91 Percival Lowell.........................................................................93 Il y a canaux et canaux.............................................................95 Le décalage vers le rouge.........................................................97 9 Où l’on croit trouver ce que l’on cherchait . ....................... 101 Lowell et la planète X.............................................................101 Lowell après Lowell...............................................................103 Clyde Tombaugh...................................................................105 Table des matières VII Une planète toujours plus malingre......................................107 L’histoire de Cérès se répète avec Pluton...............................109 La planète X aujourd’hui.......................................................112 10 La pluralité des mondes........................................................113 Au-delà du système solaire....................................................113 La pluralité des mondes........................................................115 La poésie ou la science...........................................................120 Cachez cette spéculation que je ne saurais voir....................121 Les canaux de Mars...............................................................122 11 Les petits hommes verts...................................................... 125 La jeune femme et le radiotélescope.....................................125 De petits hommes verts ?.......................................................130 Le prix Nobel et les femmes..................................................133 Les pulsars réservent encore des surprises............................136 12 Une bouteille à la mer.......................................................... 137 À l’opposé du déchiffrement, le message aux générations futures....................................................137 Un message aux civilisations inconnues...............................139 La rédaction d’un guide touristique interstellaire................141 Comment juger l’initiative de Sagan et Drake ?....................148 13 Un message par radio...........................................................151 Qui lira la plaque de Pioneer 10 ?..........................................151 Une émission radio plutôt que des vaisseaux spatiaux.........154 Transmettre une image par radio..........................................155 Les clés de lecture..................................................................156 De la plaque Pioneer 10 au message d’Arecibo....................159 Quelle est l’universalité du mécanisme de réplication reposant sur l’ADN ?.................................161 Le piège de l’anthropocentrisme...........................................161 14 À l’écoute................................................................................165 Les extraterrestres parmi nous..............................................165 VIII Chasseurs de planètes La méthode scientifique n’est pas si ancienne......................169 Les autres traces du passage des extraterrestres....................171 À l’écoute...............................................................................172 SETI ...................................................................................175 15 Avant les exoplanètes, un pulsar binaire..........................179 Les exoplanètes au 20e siècle : le point de vue se modifie......179 Comment détecter les exoplanètes ?......................................181 L’action de Jupiter sur le Soleil..............................................183 L’astrométrie..........................................................................185 Un pulsar original.................................................................186 16 Les pulsars, encore et toujours........................................... 191 Le pulsar binaire en tant qu’antenne.....................................191 Un pulsar peut-il abriter un système planétaire ?..................196 Et si l’on cherchait quand même des planètes autour d’un pulsar ?.........................................................198 Trois d’un coup.....................................................................200 17 Une étoile peut-elle être brune ?.......................................203 Le pulsar binaire et le couple Soleil-Jupiter..........................203 La méthode des vitesses radiales...........................................204 Un nouveau défi, la naine brune...........................................207 Les naines brunes et les exoplanètes, deux gibiers comparables.................................................... 211 18 Genève prend part à la chasse aux planètes.................... 215 Vénus en transit....................................................................215 L’observatoire de Genève.......................................................218 Une histoire de spectrographe..............................................220 Et si l’on confiait une autre mission au spectrographe ?.......221 19 Jupiter prend un coup de soleil.......................................... 225 Avec Élodie en Haute-Provence............................................225 Table des matières Du mousseux et un gâteau de Manosque.............................226 Jupiter prend un coup de soleil.............................................233 Le rôle du hasard dans les découvertes.................................235 20 Les exoplanètes aujourd'hui...............................................237 D’autres méthodes au service de la recherche des exoplanètes..................................................................239 Faut-il donner des noms populaires aux exoplanètes ?.........243 21 Le principe copernicien et la vie........................................249 Doit-on étendre le principe copernicien à la vie ?.................249 D’où vient la vie ?...................................................................251 L’histoire de la vie sur Terre est-elle exemplaire ?..................254 L’Histoire commence à Sumer..............................................256 22 L’histoire de la vie en un clin d’œil......................................261 Retour sur l’histoire de la vie sur Terre ................................261 Des civilisations extraterrestres, vraiment ?..........................269 23 D’où venons-nous ?...............................................................273 Annexe 1.................................................................................279 Annexe 2......................................................................................281 Glossaire..................................................................................... 283 Bibliographie.............................................................................. 295 Remerciements..........................................................................299 IX À Laure Note au lecteur Dans ce qui suit, quand un nom ou une expression sont en italique gras, ce qui se produit en principe à leur première apparition, le lecteur peut se reporter au glossaire qui en donne la définition. Bibliographie et glossaire sont placés en fin d’ouvrage. Préface Ah ! que l’histoire des sciences est fascinante ! L’histoire de l’homme qui cherche à comprendre son environnement, à découvrir la structure de l’univers, son évolution et les lois physiques qui le régissent ! L’histoire de l’homme voulant se situer dans cet univers : –Existe-t-il d’autres «Mondes » dans le cosmos ? –Le vie existe-t-elle ailleurs sur d’autres planètes ? –La vie est-elle « un impératif cosmique » ? À savoir si des conditions physico-chimiques adéquates sont présentes, la vie apparaîtra-elle ? Dans une telle hypothèse, la vie est un sous-produit inéluctable de l’évolution de l’univers et de ses composants : fascinante hypothèse. François Rothen décrit pour notre plaisir ces pas décisifs qui ont permis de connaître le système solaire : intuitions géniales, développements mathématiques et observations du ciel, certes, mais conduits par des hommes avec les limites propres à leur caractère. De Copernic à aujourd’hui, la découverte du système solaire se poursuit. Aujourd’hui, elle prend la forme de l’exploration et nous révèle des faits majeurs de notre propre système planétaire. Etonnant de découvrir au 21e siècle des endroits où l’on ne sait si la vie a aussi peut-être vu le jour : Mars, Europa ou Encelade ? Avant la recherche de la vie sur des exoplanètes lointaines, cette recherche se fait dans le système solaire. De quoi alimenter la science-fiction et l’exploration spatiale des prochaines décennies ! XIV Chasseurs de planètes Le vingtième siècle est à marquer d’une pierre blanche sur le chemin de la découverte de l’univers, de ses constituants et de son évolution. Sans être exhaustif, on peut relever : –La théorie de la gravitation d’Einstein, outil de la physique qui a permis le développement de la cosmologie, science de l’évolution de l’univers comme un tout. Une cosmologie qui fait des prédictions superbement vérifiées par les observations. –La théorie de l’évolution stellaire et son corollaire la nucléosynthèse permettant d’expliquer l’origine des éléments chimiques, ces atomes dont en particulier nous sommes faits. –Non, l’univers n’est pas stationnaire. Il nous est possible de le vérifier, à l’aide des télescopes géants, en observant des galaxies en formation à des époques très anciennes. Et à la fin du vingtième siècle, la découverte, tant attendue, des planètes extrasolaires. Il ne s’agit plus seulement de la détection des exoplanètes (on les compte par milliers aujourd’hui) mais déjà de l’étude de leur atmosphère, de leur composition interne afin de comprendre les mécanismes complexes de leur formation. Les progrès de l’instrumentation astronomique ont permis de transformer l’ancienne interrogation philosophique sur la pluralité des Mondes en un domaine vivant de l’astrophysique du 21e siècle. La vie existe-t-elle sur d’autres planètes ? Peut-on espérer répondre à une telle question ? Pour l’instant les chasseurs de planètes font un premier pas : chercher des planètes aux conditions permettant le développement de la chimie complexe qui peutêtre conduira à des organismes vivants. Premier pas indispensable : identifier des planètes habitables autour d’étoiles proches pour permettre des études ultérieures. Autre nécessité : développer des instruments capables d’analyser la lumière émise par ces planètes noyées dans la brillance de leur étoile hôte. Ces « imageurs », des bijoux de l’instrumentation astronomique, doivent permettre d’étudier une planète quelques centaines de millions de fois plus faible que son étoile. Ensuite seulement on pourra Préface XV espérer détecter quelques discrètes signatures dans le spectre de la planète qui nous feront suspecter la présence d’organismes vivants. Pour prévenir tous faux espoirs, il n’est pas question de rendre visite à de telles planètes, les distances sont trop considérables. Seule une détection à distance, par analyse de la lumière émise par la planète, sera à même de détecter (de suspecter?) la présence de vie. La vie existe-t-elle sur d’autres planètes ? Quand pourrat-on répondre à cette question ? Une telle détection est possible, mais la difficulté est considérable. Une telle interrogation existait déjà dans les écrits d’Épicure voici plus de deux mille ans. On peut bien patienter deux ou trois décennies avant de peut-être connaître la réponse. Les « chasseurs de planètes » sont au cœur du livre de François Rothen. Un regard original sur cette quête des « autres Mondes ». À déguster ! Michel Mayor Avant-propos La chasse aux planètes extrasolaires avance à grands pas, au Québec comme ailleurs. Depuis la parution de cet ouvrage en Europe, au printemps 2015, des découvertes d’une importance capitale ont été accomplies dans ce prestigieux domaine de recherche, même si l’on est encore loin de répondre à la question fondamentale : la vie est-elle un phénomène rarissime ou existe-t-elle en de nombreux sites extraterrestres ? Notre planète a cessé d’être au centre de l’Univers, le Soleil a été rétrogradé au statut d’étoile sans particularité notable, et la Voie lactée n’est plus qu’une des innombrables galaxies qui nous entourent : notre Terre risque-t-elle de perdre le privilège d’abriter l’unique civilisation intelligente connue dans l’Univers ? Ces derniers mois, l’astronomie et l’astrophysique se sont distinguées à plusieurs reprises. La première détection des ondes gravitationnelles a été un exploit stupéfiant à la fois en raison de la qualité des instruments qu’il a fallu concevoir à cet effet qu’à cause de l’analyse riche en détails de l’événement à l’origine des ondes détectées, soit la fusion de deux trous noirs massifs. Une autre avancée remarquable concerne les exoplanètes, avec la détection de l’une d’elles autour de l’étoile Proxima du Centaure. La valeur de cette observation provient du fait que Proxima est une étoile voisine, la plus proche de notre Soleil. À peine plus de quatre années-lumière les séparent! Cette constatation est porteuse d’espoirs, car la prise des mesures sera facilitée par la faible distance entre l’étoile et sa planète – faible au sens astronomique, bien entendu. La découverte d’une planète XVIIIChasseurs de planètes autour de Proxima du Centaure constitue d’ailleurs un indice de l’abondance des planètes extrasolaires au sein de la Voie lactée : même notre voisine en abrite au moins une ! Mais ne nous méprenons pas; ce dernier exemple ne donne qu’une bien petite idée de l’intense activité des chasseurs de planètes. Certes, les questions posées plus haut attendront probablement longtemps une réponse définitive. Cependant, nous pouvons déjà affirmer que notre connaissance des exoplanètes s’enrichira régulièrement, nous permettant ainsi de rêver sans interruption à ce qui se passe peut-être dans d’autres mondes. François Rothen Prologue Des visiteurs venus de si loin Dans le conte philosophique éponyme de Voltaire, paru en 1752, Micromégas, le personnage principal, est un géant de quarante kilomètres de haut. Dans l’esprit de l’auteur, ce gigantisme est directement lié à la taille de la planète dont il est issu, un corps céleste démesuré en orbite autour de Sirius. Le jeune Micromégas en a été banni parce que, au cours d’une étude des insectes, il a émis une opinion qui a déplu au clergé. Toute allusion aux multiples ennuis du jeune Voltaire ne saurait être considérée comme une simple coïncidence. Dans sa jeunesse, l’auteur de Micromégas avait été tour à tour exilé et embastillé pour des propos ironiques et méprisants, non à l’égard des insectes, mais envers le Régent ou l’aristocratie, un sujet bien plus sensible. Micromégas, après avoir quitté sa patrie, s’arrête sur Saturne, où les habitants sont bien petits, constate-t-il : ils mesurent 1500 mètres sous la toise saturnienne, une taille pourtant respectable aux yeux des Terriens. Micromégas visite ensuite notre propre planète dont il a de la peine à apercevoir les habitants à l’œil nu. Mais il les entend parler, ce qui dénote chez lui une acuité auditive supérieure à la moyenne... Il parvient même à échanger avec eux des propos à caractère philosophique qui, sous la plume de Voltaire, ne sauraient être que très vifs à l’égard de la religion. Il est amusant de comparer Micromégas au Voyage de Gulliver à Lilliput de Jonathan Swift, paru vingt-six ans plus tôt. Dans les XX Chasseurs de planètes deux ouvrages, un voyageur rend visite à une civilisation qui lui est inconnue. Dans les deux cas, cette société n’est que le reflet de celle dans laquelle vivent les deux auteurs, qui ont pour seul objectif de la soumettre à une critique acerbe. Et dans les deux textes, le visiteur et la société dont il est l’hôte ne diffèrent que par la taille, les Lilliputiens de Swift étant minuscules en comparaison de leur visiteur, Gulliver. Dans le conte de Voltaire, les habitants de la planète voisine de Sirius se particularisent également par la durée de vie – Micromégas est âgé de 450 ans et il a été banni pour 800 ans de sa mère patrie. En inventant ces tailles et cette durée de vie extravagantes, Voltaire et Swift s’autorisaient l’invention de quelques épisodes amusants n’interférant nullement avec la satire, la raison d’être des deux contes philosophiques. Aucun des deux auteurs ne se préoccupe un seul instant de vraisemblance. Le visiteur parle la même langue que la société qu’il visite, ou alors il parvient sans difficulté à l’apprendre. Ce qui est pour le moins étrange lorsque, lors de son dernier voyage, Gulliver est accueilli par les Houyhnhnms, qui sont d’authentiques chevaux dont le langage est fait de hennissements – leur nom l’indique bien. Dans l’esprit de Swift, il faut le noter, ces Houyhnhnms ne constituent pas le miroir de notre propre société, mais un modèle auquel nous devrions nous conformer. Au cours du 19e siècle, les progrès de la science sont importants et autorisent un nouvel avatar de la fable de la société aux prises avec un visiteur venu d’ailleurs. Il s’agit d’un roman paru en 1898 et intitulé La guerre des mondes. La société cible, cette fois, c’est la nôtre, et le visiteur, c’est une armée venue de Mars. Ce conte philosophique a pour auteur H.G. Wells ; il décrit des envahisseurs impitoyables qui atterrissent un jour en GrandeBretagne. Ils sèment la terreur et n’auraient aucune peine à prendre le pouvoir sur Terre s’ils ne tombaient pas bientôt sous le coup des microbes terriens, contre lesquels ils ne sont pas immunisés. Le propos de Wells est encore une fois de stigmati* Le Voyage à Lilliput ne constitue que le premier chapitre d’un roman plus complet, Les voyages de Gulliver. Prologue XXI ser notre société, et plus précisément la société victorienne qui, sous couleur de colonisation, a réduit à néant la population de Tasmanie et de bien d’autres lieux d’outre-mer, notamment en les mettant en contact avec nos propres microbes. Wells, il faut le signaler, s’efforce de tenir compte des connaissances scientifiques de son temps. L’exemple d’une population décimée par des germes contre lesquels elle n’a pas développé de protection est caractéristique à cet égard. Quant au choix de Mars comme patrie de l’armée des envahisseurs, il est la marque de l’époque à laquelle le roman a été écrit, une période à laquelle on ne cesse de faire allusion à la planète Mars et à ses canaux d’irrigation. Il en sera question dans le présent ouvrage. Les contes philosophiques passeraient-ils de mode ? Ce serait dommage. La science-fiction, elle, connaît un succès durable, mais elle semble aujourd’hui cibler avant tout les amateurs d’aventures terrifiantes. Il y aurait mieux à faire. Durant le gros siècle qui nous sépare de La guerre des mondes, il s’est passé et il se passe toujours des horreurs dans ce monde qui est le nôtre, mais la science et notre connaissance de l’univers ont considérablement progressé. Il y aurait de quoi écrire de nouveaux contes philosophiques sur le thème du visiteur venu d’ailleurs. Que ce visiteur vienne d’une planète extrasolaire pour nous examiner à la loupe, ou que ce soit au contraire un Terrien qui prenne pied sur un monde lointain. En attendant la naissance de telles vocations littéraires, le présent ouvrage a un objectif plus modeste : relater la destinée des pionniers parmi les chasseurs de planètes solaires et extrasolaires. Il passe en revue les progrès que nous avons faits dans notre connaissance du système solaire et d’un nombre respectable de planètes en orbite autour d’une étoile autre que le Soleil. Cependant il est bien loin de constituer un résumé des connaissances actuelles. Il s’agit plutôt d’un récit non exhaustif d’une aventure prestigieuse, celle qui nous a rapprochés et qui nous rapproche sans cesse des espaces lointains. L’histoire des chasseurs de planètes a commencé par une prise de conscience essentielle et combien inattendue : la Terre, XXII Chasseurs de planètes tout exceptionnelle qu’elle soit par ailleurs, n’est que l’un des membres d’un cortège de quelques planètes dont le nombre est encore sujet à discussion. Après Saturne, que connaissaient déjà les Anciens, il y avait encore des corps célestes à tirer de l’obscurité. On verra à quel point chaque nouvelle découverte a constitué une aventure unique. Celui qui veut appartenir à la confrérie des chasseurs de planètes doit se plier à un rude apprentissage au cours duquel personne ne peut lui communiquer la recette de la découverte d’un nouveau corps céleste. Elle n’existe pas, pour une raison évidente. Dans le système solaire, il y a trop peu de planètes à découvrir. En ce qui concerne les planètes extrasolaires, le problème est différent : elles sont considérablement plus nombreuses. Certes, les pionniers que furent Michel Mayor et Didier Queloz n’avaient pas de recette toute faite pour découvrir la première planète extrasolaire. Mais leurs successeurs ont trouvé un chemin déjà balisé, ce qui a facilité leur tâche. Malgré les progrès qui ont été faits depuis 1995, date de la découverte de Mayor et Queloz, il est toujours plus facile de découvrir des planètes gazeuses de la taille de Jupiter, impropres à la vie, que des planètes habitables. On entend par là des planètes rocheuses comme la Terre qui, si elles sont à bonne distance de leur étoile, peuvent avoir une partie au moins de leur surface couverte d’eau, condition nécessaire, pense-t-on, pour que la vie puisse apparaître. Aujourd’hui, nous avons de très bonnes raisons de penser que l’univers abonde en planètes habitables. L’être humain est incorrigible ; il veut tout et tout de suite. Après avoir imaginé des planètes propres à abriter une forme de vie, il pense aussitôt à l’existence de civilisations avancées autres que la nôtre. Mais ces petites ou ces grandes sœurs de la société humaine, si elles existent vraiment, sont-elles nos contemporaines ? Elles peuvent être apparues depuis des millions d’années et avoir disparu ensuite, victimes de la dégradation de leur milieu à laquelle elles auraient participé, à l’image de ce qui se passe sur Terre. Quand on aborde ce sujet, cependant, on n’est pas loin du conte philosophique, tant les connaissances nous manquent. Il serait déjà magnifique de découvrir de véritables traces de La fascination des ailleurs À l’automne 1994, les astronomes suisses Michel Major et Didier Queloz s’affairent à étudier les résultats d’une observation faite avec le grand télescope France-Canada-Hawaï. Ils constatent qu’une étoile de la cons­ tel­lation de Pégase a un comportement bien étrange : elle oscille. Major et Queloz démontrent que le phénomène est dû à la présence d’une planète géante dans le voisinage de l’étoile. Leur découverte marque un tournant dans l’histoire de l’astronomie : pour la première fois, on repère une planète hors de notre système solaire. C’est le début d’une incroyable chasse aux exoplanètes. À ce jour, plus de 3 000 exoplanètes de toutes catégories se retrouvent dans la gibecière des astronomes. Et ce ne serait qu’une question de temps pour que l’on puisse détecter des traces de vie sur l’une d’entre elles. Depuis longtemps, philosophes et scientifiques se demandent s’il existe d’autres mondes habités, mais le perfectionnement des instruments de recherche nous donne enfin les moyens de prospecter plus loin que jamais dans l’univers. Chasseurs de planètes est une synthèse admirable de l’aventure astronomique, un ouvrage aux croisements de la philosophie, de l’histoire et de la physique. FRANÇOIS ROTHEN est physicien. Après avoir mené des recherches sur la supraconductivité et les cristaux liquides, il a choisi de se consacrer à l’écriture d’ouvrages de vulgarisation scientifique. Chasseurs de planètes est son septième livre. Il travaille depuis Lausanne, en Suisse. www.multim.com
