La vie extraterrestre

Introduction 27
La vie extraterrestre
La recherche de formes de vie extraterrestre constitue une des quêtes qui fascine le
plus l'imagination humaine. Elle fait appel à une combinaison de disciplines
scientifiques très variées telles l'astronomie, la chimie, la biologie, et la sociologie.
De plus, la question que soulève l'existence de formes de vie à l'extérieur de la
Terre nous force à considérer notre propre existence dans un contexte plus
universel. Il est d'ailleurs intéressant de remarquer que la notion de vie
extraterrestre est en grande partie liée aux développements scientifiques amorçés il
y a environ cinq siècles. Ainsi, le passage du modèle géocentrique au modèle
héliocentrique a fait perdre à la Terre ce caractère unique qui en faisait le centre de
la Création, pour la reléguer au rang d'objet astronomique comme les autres. De
même, l'élaboration de la théorie de l'évolution par Darwin a retiré à l'homme son
rôle central dans la Création.
L'Univers tel que nous pouvons le décrire maintenant est formé de milliards de
galaxies renfermant chacune des centaines de milliards d'étoiles. Nous savons aussi
que la composition chimique moyenne est la même partout et que les lois de la
physique s'appliquent de la même façon partout dans cet Univers. Les
développements techniques des dernières décennies nous permettent désormais de
considérer cette question non plus seulement d'un point de vue philosophique mais
aussi sous son aspect scientifique. Au cours des prochaines sections, nous allons
tenter de cerner les paramètres importants de ce problème et d'établir les
meilleures stratégies pour le résoudre.
Continuer
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Objectifs du Chapitre 27
Objectifs du chapitre 27
c Décrire les ingrédients nécessaires pour l'apparition de la vie
d
e
f
g
c Expliquer les paramètres de l'équation de Drake
d
e
f
g
c Connaître les méthodes de communication extraterrestre
d
e
f
g
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Yannick Dupont
V2.0, été 2001
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Chapitre 27
L'origine de la vie
Nous savons que la Terre est âgée d'environ 4.6 milliards d'années et que la vie y
est apparue il y a près de 4 milliards d'années. Malheureusement, nous ne pouvons
pas étudier les 500 premiers millions d'années de l'histoire terrestre car, suite à
l'activité géologique de notre planète, les plus vieilles roches sont déjà retournées
dans le manteau et ne sont plus accessibles. Il est donc assez difficile de connaître
les conditions physiques et chimiques qui ont donné naissance aux premières
formes de vie sur la Terre. Une question épineuse, à laquelle il est difficile de
répondre maintenant, est "De quelle manière la matière inerte se transformet-elle en matière organique?". Pour tenter d'y répondre nous pouvons chercher
des éléments d'informations sur les autres planètes du système solaire. Ainsi
l'exploration de Mars et de Vénus revêt une importance particulière car, même si la
vie n'est jamais apparue sur ces deux planètes, nous savons qu'elles représentent
les deux extrêmes des conditions physiques initiales qui régnaient sur la Terre; dans
un cas l'atmosphère est trop chaude et trop dense, et dans l'autre elle est trop
froide et trop ténue. Outre l'exploration spatiale, il est aussi possible de tenter
quelques expériences en laboratoire à une échelle réduite. Une des expériences les
plus célèbres est celle de Stanley Miller et d'Harold Urey réalisée en 1953. A partir
d'un mélange d'hydrogène, de méthane, d'ammoniaque et d'eau traversé par des
décharges électriques (représentant l'atmosphère et les océans primitifs de la Terre
bombardés par le rayonnement ultraviolet du Soleil), ils ont constaté l'apparition de
molécules organiques, d'acides aminés et de sucres qui constituent les blocs de
construction de base de toutes les formes de vie sur Terre.
Figure 27.1: Représentation schématique de l'expérience de Urey et Miller
Malgré le succès apparent de cette expérience, certains constituants essentiels de la
vie semblent difficiles à produire de cette manière et nous sommes donc encore loin
d'avoir créé la vie en laboratoire.
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Chapitre 27
En combinant ce que nous avons appris du développement de la vie sur la Terre, de
l'étude des planètes du système solaire et des expériences en laboratoire, nous
pouvons néanmoins établir une liste (partielle) des ingrédients nécessaires à
l'apparition d'une forme de vie intelligente sur une planète.
La durée caractéristique avant l'émergence d'une forme d'intelligence est
d'environ 3 à 6 milliards d'années. Il faut donc que l'étoile parente, autour de
laquelle orbite la planète, soit peu massive afin que sa vie sur la séquence
principale soit assez longue (voir Chapitre 20). Les étoiles de type spectral
semblable à celui de notre Soleil (G) sont donc les meilleures candidates.
La vie semble apparaître dans un milieu liquide, probablement de l'eau
puisque cette molécule est formée de deux des espèces atomiques les plus
abondantes dans l'Univers. La planète mère doit donc être assez massive pour
retenir les gaz nécessaires à la formation des océans et être située à la bonne
distance de son étoile. La Figure 27.2 illustre la zone habitable autour de
notre Soleil. Vénus est située trop près, la température y est trop élevée;
Mars est dans la zone mais sa masse n'est pas assez grande pour retenir une
atmosphère importante.
La vie est orchestrée autour d'une molécule complexe, l'ADN. Cette molécule
est construite à partir des éléments chimiques les plus abondants dans
l'Univers: l'hydrogène, le carbone, l'azote et l'oxygène. Elle est d'une grande
stabilité ce qui lui permet de transmettre les caractéristiques importantes
d'une espèce vivante, d'une génération à l'autre. Cette transmission n'est
cependant pas parfaite, ce qui donne la possibilité de mutation et d'adaptation
à un environnement qui se modifie.
Finalement, le développement de l'intelligence comme telle se fait très
rapidement; il a fallu environ 100 millions d'années après l'apparition des
premiers mammifères pour que nous soyons en mesure de modifier notre
environnement. La vie évolue des formes simples vers les formes complexes
sans jamais revenir en arrière.
Figure 27.2: La zone habitable autour du Soleil
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Chapitre 27
Il est assez difficile d'imaginer quelle pourrait être la forme qu'adopterait la vie
intelligente sur une autre planète. Pour s'en convaincre il suffit de se rappeler la très
grande diversité des formes de vie qui sont apparues sur la Terre depuis le tout
début. Par contre, nous savons que les lois de la physique et de la chimie sont les
mêmes partout dans l'Univers, ce qui favorise certaines combinaisons d'éléments
chimiques plutôt que d'autres. De plus, l'abondance relativement plus élevée de
l'hydrogène, du carbone, de l'azote et de l'oxygène permet de croire que la vie
extraterrestre serait basée sur une chimie organique semblable à celle de la Terre.
Finalement, l'évolution de la vie sur notre planète montre que les espèces qui ont
réussi sont constituées d'un grand nombre d'individus possédant une certaine
cohésion sociale. La vie extraterrestre pourrait donc être peu différente de celle sur
la Terre(!).
La Terre est-t-elle unique?
Les résultats de l'exploration de notre système solaire, l'analyse des météorites et
des échantillons de sol lunaire et martien, nous indiquent à l'heure actuelle que
seule la Terre abrite la vie. Il demeure possible que certaines formes de vie très
primitives (virus, bactéries, etc) aient pu se développer ailleurs dans le système
solaire (ex. Mars, Europa), mais nous sommes persuadés que la vie intelligente
n'existe que sur notre planète. Si des formes de vie extraterrestre intelligente
existent, il faut les chercher à l'extérieur du système solaire.
En plus de rechercher d'autres systèmes planétaires, il faut aussi identifier les
étoiles qui sont les plus susceptibles de permettre le développement de la vie. Ainsi
que nous l'avons mentionné à la section précédente, les étoiles dont le type spectral
est semblable à celui de notre Soleil représentent les meilleures candidates. Le
Tableau 27.1 dresse une liste des 25 étoiles à moins de 13 A.L. du Soleil. Si on
élimine les systèmes binaires qui sont moins propices à la formation de planètes et
à l'apparition de la vie, les étoiles trop chaudes (type spectral plus précoce que F5)
car elles ne vivent pas assez longtemps, et les étoiles trop froides (type spectral
plus tardif que K5) autour desquelles la zone habitable est trop restreinte, il nous
reste trois candidates: Epsilon Eridani, Epsilon Indi et Tau Ceti. Ça semble peu, mais
il faut se rappeler que nous n'avons échantillonné qu'une toute petite région de
notre galaxie. En se basant sur le nombre d'étoiles que renferme la Voie Lactée ainsi
que sur leur distribution en fonction de leur type spectral, on estime qu'il doit y
avoir près de 60 milliards d'étoiles assez semblables à notre Soleil dans la Galaxie.
Il faut donc garder espoir!
Table 27.1: Caractéristiques des étoiles voisines du Soleil
Nom
Distance Type spectral Luminosité Masse
(A.L.)
(L)
(M)
Proxima Centauri
Alpha Centauri
4.2
M5
0.00006
0.1
A
4.3
G2
1.53
1.1
B
0.88
4.3
K1
0.44
Barnard
6.0
M4
0.0004
Wolf 359
7.7
M6
0.00002
Lalande 211385
8.2
M2
0.005
Luyten 726-8
Sirius
Ross 154
A
8.4
M5
0.00006
0.044
B
8.4
M6
0.00004
0.035
A
8.6
A1
23.0
2.31
B
8.6
NB
0.0020
0.98
9.4
M4
0.0004
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Chapitre 27
Ross 248
10.4
M5
0.0001
Epsilon Eridani
10.8
K2
0.30
Ross 128
61 Cygni
Luyten 789-6
10.9
M4
0.00033
A
11.1
K3
0.082
B
11.1
K5
0.038
A
11.2
M5
0.0001
11.2
M5
0.0001
11.2
K3
0.14
B
Epsilon Indi
0.8
Groombridge 34 A
11.2
M1
0.006
B
11.2
M4
0.0004
A
11.4
F5
7.6
1.77
B
11.4
NB
0.0005
0.63
Procyon
Sigma 2398
A
11.6
M3
0.003
0.4
B
11.6
M4
0.002
0.4
CD -36o 15693
11.7
M1
0.02
G51-15
11.7
M7
0.00003
Tau Ceti
11.8
G8
0.47
BD
12.3
M4
0.0015
Luyten 725-32
12.5
M5
0.0003
Lacaille 8760
12.5
K6
0.027
Kapteyn
Kruger 60
0.9
12.7
M0
0.004
A
12.9
M3
0.0015
0.27
B
12.9
M3
0.0004
0.16
À la recherche d'autres planètes
La recherche de planètes extrasolaires est sans doute un des plus vieux problèmes
scientifiques. De l'Antiquité jusqu'aux siècles derniers, des philosophes et des
chercheurs tels Hérodote, Fontenelle, Kant, Goethe, Flammarion et Huyghens ont
abordé cette question. Pourtant, ce n'est que tout récemment que les améliorations
des techniques de mesure astronomique permettent de s'attaquer à ce problème de
façon efficace.
La recherche d'exoplanètes est assez ardue car, en général, la luminosité des étoiles
parentes empêche une détection directe. Il faut donc utiliser des méthodes
indirectes telles les faibles variations périodiques de la vitesse radiale ( Figure
27.3) ou un petit déplacement périodique de la position de l'étoile apparente
( Figure 27.4), induites par une ou des planètes en orbite autour de celle-ci. Ce
genre de technique exige des données de grande qualité ainsi que des observations
échelonnées sur de nombreuses années; pour s'en convaincre il suffit de considérer
que Jupiter prend 12 années pour faire le tour du Soleil et fait varier la vitesse de ce
dernier d'environ 10 m/s au cours de cette période.
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Chapitre 27
Figure 27.3: Les variations de la vitesse radiale d'une étoile en fonction du temps
Figure 27.4: Les variations du mouvement propre d'une étoile
Les recherches récentes ont permis de confirmer la présence d'exoplanètes autour
de plusieurs dizaines d'étoiles. La liste de ces objets s'allonge régulièrement et vous
pouvez
découvrir
ces
nouvelles
planètes
à
l'adresse
suivante:
http://www.obspm.fr/encycl/f-encycl.html. La figure suivante illustre quelques-uns
des systèmes connus à ce jour.
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Chapitre 27
Figure 27.5: Systèmes extra solaires
La masse de ces planètes varie entre quelques dixièmes et quelques fois la masse
de Jupiter. Jusqu'à maintenant, aucune planète de type terrestre n'a été détectée.
Cette absence apparente de petites planètes s'explique par la limite actuelle des
méthodes de détection. De plus, les planètes géantes dans ces systèmes sont, pour
la plupart, situées très près de leur étoile parente; il faudra sans doute corriger le
scénario décrivant l'origine et l'évolution d'une étoile et d'un système planétaire.
Malgré tout, il semble donc que la formation de planètes représente un
prolongement naturel découlant du processus de formation des étoiles.
Le
nombre
extraterrestres
Drake
de
civilisations
- l'équation de
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Chapitre 27
Malgré le fait que nous représentions la seule forme de vie intelligente et capable de
communication connue à ce jour, nous pouvons tenter d'estimer le nombre d'autres
civilisations extraterrestres qui pourraient exister. Le résultat de ce calcul peut nous
indiquer si nous avons des chances raisonnables de contacter une éventuelle
civilisation étrangère à la notre ou, au contraire, si nous sommes seuls dans la
Galaxie. De plus, le résultat peut aussi nous permettre d'identifier les meilleures
stratégies de communication. Nous limiterons le calcul à notre galaxie seulement,
car les distances nous séparant des autres galaxies sont telles qu'elles empêchent
toute forme d'échange utile. La meilleure façon d'estimer le nombre de civilisations
extraterrestres capables de communication a été proposée par l'astronome Frank
Drake au début des années soixante; elle porte d'ailleurs le nom d' équation de
Drake. Cette équation adopte la forme suivante:
où
N* représente le nombre d'étoiles dans notre galaxie,
fs représente la fraction des étoiles semblables au Soleil,
Np représente le nombre moyen de planètes dans un système solaire,
fe représente la fraction des planètes capables de supporter la vie,
fl représente la fraction où la vie se développe,
fi représente la fraction où l'intelligence fait son apparition,
Lc représente la durée de vie moyenne d'une civilisation, et
LG représente la durée de vie de la Galaxie.
Quoique le processus semble assez simple, il n'est pas évident d'assigner des
valeurs à chacun des paramètres. Certains, tels le nombre d'étoiles dans notre
galaxie et la fraction de celles-ci qui ressemblent au Soleil, sont assez bien connus.
D'autres s'avèrent beaucoup plus difficile à estimer. On peut tout au plus fournir des
valeurs qui semblent raisonnables. Si on assigne les valeurs suivantes:
on obtient
C'est à dire que le nombre potentiel de civilisations extraterrestres qui existe et
avec lesquels on pourrait communiquer est comparable à la durée de vie moyenne
(exprimée en années) d'une civilisation. Si on prend notre civilisation à titre
d'exemple, nous avons les moyens techniques de communiquer depuis environ cent
ans mais nous avons acquis en même temps la possibilité de nous détruire; si cet
événement se produisait alors on aurait Lc ~100 et on estimerait à une centaine le
nombre de civilisations extraterrestres dans la Galaxie. Chacune de ces civilisations
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Chapitre 27
serait séparée de ses voisines par environ 7,000 A.L., ce qui diminue beaucoup les
possibilités de communication.
Comme nous l'avons mentionné, l'équation de Drake dépend d'une série de
paramètres dont les valeurs sont assez difficiles à estimer. Si on décide d'être
résolument pessimiste ou optimiste en assignant une valeur à chacun des facteurs,
on trouve que
Dans le pire des cas nous sommes donc seuls dans la Galaxie, tandis qu'à l'opposé il
pourrait y avoir plusieurs milliers (millions?) de civilisations extraterrestres!
En dépit du fait qu'il puisse exister de nombreuses autres formes de vie intelligentes
dans la Voie Lactée, il est important de réaliser que les dimensions de celle-ci sont
telles que la distance moyenne entre deux civilisations demeure assez grande. Ainsi,
si Lc=20,000 ans et si l'on adopte la valeur la plus probable pour Nc (Nc ~ Lc ), on
trouve que la distance moyenne entre deux civilisations est d'environ 1,000 A.L.. La
distance est donc le facteur clé qui détermine les stratégies de
communication.
Comment
communiquer?
pouvons-nous
Instinctivement nous avons tendance à croire qu'un échange significatif
d'informations doit se faire par contact direct. Ainsi, malgré les progrès réalisés
dans le domaine des télécommunications, les politiciens, les gens d'affaires
effectuent de longs (et souvent inutiles) déplacements pour finaliser des décisions
importantes! Cette attitude nous conduit à un cul-de-sac si on l'applique aux
communications avec des civilisations extraterrestres.
A l'heure actuelle, les meilleures fusées permettent d'atteindre des vitesses
d'environ 10 km/sec (40,000 km/heure). A cette vitesse il faudrait plus de 100,000
ans pour franchir la distance qui nous sépare de l'étoile la plus près de nous.
Comme nous l'avons vu à la section précédente, la distance entre deux civilisations
est probablement de l'ordre de quelques centaines ou de quelques milliers d'annéeslumière, ce qui porte la durée du voyage à plusieurs millions d'années! De toute
évidence, cette technologie ne permet pas de communiquer facilement. On peut
imaginer que nous pourrons un jour développer des engins qui voyageront à des
vitesses plus élevées, mais les lois de la physique (en particulier la théorie de la
relativité) nous montrent que les quantités d'énergie requises pour atteindre ces
grandes vitesses sont astronomiques! De plus, la vitesse limite est celle de la
lumière (quoiqu'en disent les romans et les films de science-fiction!) ce qui nous
laisse avec des durées de déplacement de l'ordre de quelques centaines à quelques
milliers d'années.
D'une certaine façon nous avons déjà la technologie nécessaire pour voyager à la
vitesse de la lumière par le biais des ondes électromagnétiques. Nos télescopes et
radio-télescopes captent des signaux voyageant à la vitesse de la lumière et qui
proviennent des confins de notre galaxie (et même de l'Univers). De manière
similaire, nous pouvons émettre des signaux radio capables de franchir de grandes
distances dans l'espace avant d'être atténués de façon appréciable par le gaz et la
poussière interstellaires. Cette forme de télécommunication, quoique moins
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Chapitre 27
spectaculaire que les voyages spatiaux, est nettement plus abordable (d'un point de
vue énergétique et économique) et aisément réalisable.
L'hypothèse à la base des communications radio interstellaires est que nous ne
sommes pas la première civilisation technologique dans la Galaxie et donc nous
devrions pouvoir détecter des signaux radio voyageant entre les autres civilisations
extraterrestres. Depuis le début des années soixante, plusieurs projets d'écoute ont
tenté, sans succès, de détecter des émissions radio d'origine extraterrestre. Les
difficultés rencontrées par ces programmes de recherche sont nombreuses. Ainsi, le
choix des cibles d'écoute nous force à un compromis entre une couverture de tout le
ciel en consacrant seulement quelques secondes d'écoute pour chacun des champs,
ou s'attarder plus longtemps sur des régions (des étoiles) potentiellement plus
intéressantes. Il faut aussi faire un choix judicieux des fréquences d'écoute les plus
susceptibles de transporter un signal radio extraterrestre; pendant longtemps le
choix s'est porté sur la fréquence d'émission de l'hydrogène (l'élément le plus
abondant) correspondant à une longueur d'onde de 21 cm.
Le dernier projet d'envergure consacré à cette recherche, le SETI (Search for
ExtraTerrestrial Intelligence), a opté de couvrir l'ensemble du ciel en sept ans à
raison d'une seconde par champ, tout en observant pendant 5 à 15 minutes environ
800 étoiles situées à moins de 80 A.L. de la Terre. Les détecteurs utilisés par ce
projet permettent de balayer plus de 16 millions de fréquences simultanément. Le
dépouillement préliminaire des données est réalisé grâce au réseau Internet et à la
puissance de calcul provenant de l'utilisation combinée de millions d'ordinateurs
personnels partout dans le monde (pour plus de détails voir l'adresse suivante:
http://setiathome.ssl.berkeley.edu/).
Un autre problème lié à l'écoute des émissions radio interstellaires est l'identification
d'un signal d'origine extraterrestre. Il n'est pas évident que l'on puisse reconnaître
de façon non-équivoque qu'un signal radio provienne d'une civilisation autre que la
notre. De même, on peut se demander si une civilisation extraterrestre pourrait
identifier des signaux en provenance de la Terre? Ainsi, à une distance de quelques
années-lumière du système solaire il est peu probable que l'on puisse voir
directement la Terre au voisinage du Soleil. Par contre, les signaux produits par les
stations de télévision et de radio trahissent notre présence comme l'illustre les
Figures 27.6 et 27.7. L'intensité du Soleil dans le domaine des ondes radio est
assez faible tandis que celle de la Terre est nettement supérieure à cause de ces
signaux artificiels. Un radio-télescope situé 10 ou 20 A.L. du système solaire
capterait un signal radio anormalement intense pour une étoile de type G2, dont la
période est égale à celle de la rotation de la Terre. Les variations du signal
proviendraient de la répartition géographique asymétrique des stations émettrices à
la surface de la Terre.
Figure 27.6: Les signaux radio en provenance de la Terre
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Chapitre 27
Figure 27.7: Les signaux radio en provenance de la Terre
Les difficultés augmentent si en plus d'identifier les signaux artificiels en provenance
d'une autre civilisation et d'isoler une fréquence particulière, on désire décoder le
signal et lui donner un sens. A titre d'exemple, la Figure 27.8 représente le
décodage d'un signal radio émis en 1974 par le radio-télescope d'Arecibo. Ce signal,
émis en direction de l'amas globulaire M13 situé à 25,000 A.L. de la Terre, est
constitué d'une suite de 1679 0 et 1 qui une fois agencés en un tableau de 73 lignes
et 23 colonnes (73 x 23 = 1679) produit une suite de pictogrammes. Il est assez
évident que l'interprétation correcte de ces dessins n'est pas facile! Si nous étions
confrontés à un message de cette nature, serions-nous en mesure de lui donner le
sens voulu par ses concepteurs?
Figure 27.8: Le message envoyé d'Arecibo en 1974
Un message plus complexe, dont une partie est illustrée à Figure 27.9, a
récemment été émis en direction de quatre étoiles de type solaire situées à moins
de 70 années-lumière de distance. Ce message, de nature mathématique, contient
des notions d'astronomie, de biologie, de géographie et de cosmologie. Les concepts
véhiculés vont du simple au complexe tout au long du message. La dernière partie
invite un éventuel interlocuteur à répondre de façon similaire.
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Chapitre 27
Figure 27.9: Première page d'un message sophistiqué émis en 1999
Les OVNIs
Un des thèmes les plus persistants du XXième siècle est celui des OVNIs (Objets
Volants Non-Identifiés) et des visiteurs extraterrestres. L'idée sous-jacente de ce
phénomène est que nous sommes une espèce remarquable qui mérite le détour,
alors laissons-les nous trouver! Cet argument passe sous silence certains points
essentiels qui méritent pourtant qu'on s'y attarde.
Les civilisations extraterrestres sont confrontées aux mêmes difficultés que
nous en ce qui concerne l'exploration spatiale. Les lois de la physique étant les
mêmes partout, la vitesse de la lumière constitue une limite absolue. De plus,
les quantités d'énergie requises pour atteindre cette vitesse sont pratiquement
infinies.
Notre présence est révélée par l'émission d'ondes radio dans l'espace. Les
premiers signaux radio d'intensité élevée ont été produits au début des
années 30, ils se sont donc propagés à environ 70 A.L. du système solaire. A
l'intérieur de ce volume nous n'avons jusqu'à présent détecté aucun signal
d'origine extraterrestre tandis qu'à l'extérieur de ce volume notre existence
n'est pas encore connue d'une éventuelle civilisation visiteuse.
Jusqu'à maintenant les indices permettant de croire que nous sommes visités sont
assez minces. Il n'existe aucune preuve tangible qu'un visiteur ou un groupe de
visiteurs extraterrestres se soit promené sur notre planète. Aucune trace nette du
passage ou de l'atterrissage d'une "soucoupe volante" n'a été relevée. Il n'y a pas,
non plus, de débris ou d'artéfact d'origine extraterrestre qui ait été retrouvé(On doit
constraster ce dernier argument avec le fait que des gens retrouvent régulièrement
des débris de météorites qui n'ont souvent rien de remarquables.) Finalement,
malgré le fait qu'il y a des millions de photographes (professionnels et amateurs)
qui parcourent la surface de la Terre, il n'existe aucune photographie qui présente
clairement un objet volant artificiel extraterrestre. Il ne reste que les récits des
témoins oculaires, qui ne constituent souvent qu'une interprétation subjective d'un
phénomène naturel de la part de l'observateur.
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