Les étoiles dites primordiales ont déjà fait l’objet d’un article (voir sujet : les étoiles primordiales) et si je souhaite en reparler aujourd’hui, c’est en raison de l’étude récente d’un astre baptisé par les astronomes HD 140283, étoile fort ancienne et d’ailleurs surnommée « étoile-Mathusalem ». Il s’agit d’un objet très observé ces dernières années et sur lequel nous possédons à présent plus de précisions. Au préalable, je rappellerai néanmoins brièvement ce que sont ces étoiles primordiales avant d’aborder ce qui fait l’intérêt de cet astre si âgé.

Les étoiles primordiales

     Au tout début, lorsque l’Univers était encore dans ses premiers instants, les toutes nouvelles galaxies étaient probablement plus petites et presque entièrement composées d’étoiles géantes bleues, c'est-à-dire jeunes. Ces premières étoiles étaient en fait – c’est l’hypothèse la plus probable - des étoiles supergéantes, peut-être 100 à 150 fois la taille du Soleil. Qui dit étoiles supergéantes, dit également vie stellaire courte et, de fait, cette première génération n’a probablement vécu que quelques millions d’années (à comparer avec notre Soleil, une naine jaune, dont la longévité est de l’ordre de dix milliards d’années, voire avec la majorité des étoiles de nos galaxies, des naines rouges pouvant vivre des dizaines de milliards d’années). On comprend aisément que la première génération d’étoiles géantes a certainement disparu depuis longtemps.

    Comment le sait-on ? La réponse est aisée. Au début de l’Univers, juste après le Big bang, il n’y avait dans le cosmos que de l’hydrogène et de l’hélium. Toutefois, le temps passant, les premières géantes stellaires se sont mises à fabriquer des éléments plus lourds, par exemple l’oxygène, le carbone ou le fer et c’est en explosant lors de leur fin de vie (si courte) qu’elles ont ensemencé leur environnement, permettant aux générations suivantes d’utiliser ces métaux lourds. De coup, toute étoile  (comme le Soleil) possédant ces dits éléments ne peut être de la première génération : on peut même avancer que plus une étoile contient d’éléments lourds, plus elle est vraisemblablement d’une génération récente.

     Les télescopes actuels voient de plus en plus loin (donc de plus en plus dans le passé) et ont réussi à repérer des étoiles très très pauvres en éléments lourds et donc certainement très anciennes. Malheureusement, elles sont également très éloignées de notre système solaire et présentent donc un double désavantage : d’abord, vu leur éloignement, il est encore bien difficile aujourd’hui de les étudier convenablement et, d’autre part, située loin dans le passé, elles ne sont pas vraiment représentative de l’état actuel de notre Univers. C’est ici qu’entre en lice, notre vieille étoile HD 140283.

L’étoile HD 140283

    Précisons tout d’abord qu’il ne s’agit pas d’une découverte récente. Déjà, dans les années 1950, les astronomes s’étaient intéressés à elle en raison de sa faible métallicité (sa pauvreté en éléments lourds) mais surtout en raison d’une particularité : sa très grande rapidité de déplacement (ce fut une des premières découvertes d’étoiles « à grande vitesse ») car elle voyage à la vitesse record de 1,23 million de km/h. Observée dans la constellation de la Balance, il s’agit en fait d’une étoile vagabonde (ou étoile en fuite) qui, provenant du halo galactique (c'est-à-dire la partie extérieure de la Voie lactée où se trouvent les plus anciennes étoiles) se dirige vers le centre galactique et passe actuellement à notre proximité. Elle faisait probablement partie d’une galaxie naine « capturée » par la Voie lactée, il y a 12 milliards d’années. Grâce au télescope Hubble, une équipe américaine a pu mesurer son éloignement du Soleil : 190 années-lumière ce qui, en terme astronomique, est dérisoire. Elle possède une orbite très allongée qui la reconduira certainement dans son halo d’origine après passage dans le centre de la Galaxie. On a donc affaire à une visiteuse temporaire…

Les vieilles étoiles et l’âge de l’Univers

     Nous avons vu que les plus anciennes étoiles, celles qui sont « chronologiquement proches » des étoiles primordiales, se trouvent dans le halo, l’extérieur galactique, et plus encore dans les amas globulaires situés à des milliers d’années-lumière de nous. Donc difficiles à étudier. Au point que dans les années 1960, on avait calculé qu’elles étaient plus anciennes que l’Univers lui-même ce qui est évidemment impossible ! Heureusement, en 1998, on a mis en évidence l’expansion accélérée de l’Univers (voir le sujet : l’expansion de l'Univers) ce qui rend ce dernier « moins jeune » que supposé. En 2013, les dernières données permettent d’estimer son âge à 13,8 milliards d’années… encore trop jeune pour HD 140283 dont l’âge estimé vers l’an 2000 était de… 16 milliards d’années. Il y avait certainement une erreur quelque part… On recommença donc les calculs pour notre vieille étoile ce qui n’est, comme on va le voir, pas si simple.

     Pour calculer l’âge d’une étoile, les astronomes recourent à deux paramètres principaux :

        1. la métallicité que nous avons déjà évoquée. L’idéal est alors une étoile en fin de vie, au moment où elle a presque épuisé sa réserve d’hydrogène. C’est en effet à ce stade que l’étoile va se transformer en géante rouge et qu’elle commence à augmenter sa luminosité ce qui la rend plus facile à détecter. On compare alors son abondance en éléments lourds par rapport à un modèle théorique d’évolution stellaire. Cela n’est toutefois pas suffisant car il faut également connaître

          2. l’éloignement de l’étoile. Dans le cas de HD 140283, on a dit qu’il s’agissait d’une étoile à déplacement rapide or les ondes lumineuses qui en proviennent sont, spectralement parlant, naturellement décalées. C’est ici que le télescope Hubble rend un service inestimable en permettant une étude de ce que l’on appelle la parallaxe, c'est-à-dire la mesure de la position de l’étoile selon deux positions opposées de l’orbite terrestre autour du Soleil, mesures effectuées à six mois d’intervalle.

    Enfin, un dernier élément est à prendre en compte : nous savons depuis peu que l’hélium, plus lourd, a tendance à repousser l’hydrogène en périphérie d’un astre et, du coup, il est facile de surestimer sa quantité et donc l’âge de l’étoile…

     Tenant compte de tous ces éléments, l’âge de HD 140283 a été recalculé et ramené à… 14,46 milliards d’années. Toujours plus important que celui de l’Univers ? Eh bien non car l’incertitude du calcul étant de + ou – 800 millions d’années, l’âge de notre étoile devient cohérent avec celui de l’Univers.

La recherche des premières étoiles

     HD 140283 n’est pas la plus vieille étoile observée dans notre cosmos. J’avais signalé dans le sujet sur les étoiles primordiales la découverte par une équipe européenne d’un objet ne possédant pas du tout d’éléments lourds et donc formidablement âgé. Il s’agit d’une étoile naine repérée dans la constellation du Lion mais située à plus de 4000 années-lumière de nous ce qui rend son étude plus délicate. Mais est-elle vraiment une des toutes premières étoiles puisqu’on prétend que celles-ci ne peuvent être que des géantes à courtes durées de vie ?

     Par sa relative proximité, HD 140283 est bien sûr plus facile à étudier (tout est relatif). Décrite (à tort) comme la plus vieille étoile connue et puisqu’elle possède quelques traces d’éléments lourds, il s’agit là très certainement d’une étoile de seconde génération qui a pu être transitoirement contemporaine des vraies étoiles primordiales. Son observation participe à une compréhension de plus en plus aiguë des premiers instants de notre environnement. Il reste beaucoup à faire mais les années à venir seront fertiles en nouvelles données. Je pense, par exemple, au lancement prochain du satellite européen Gaïa (fin 2013 si tout va bien) qui permettra d’affiner encore un peu plus notre connaissance de notre vieille étoile mais pas seulement puisqu’une de ses missions sera de faire la chasse aux étoiles de première génération. S’il en existe encore évidemment.

     Affirmons une fois de plus qu’il n’est pas vain de multiplier ce genre d’observations – même et surtout en temps de crise - car on dit à juste titre que connaître son passé, c’est pouvoir plus facilement interpréter son présent. Et peut-être aussi anticiper l’avenir.

Sources

1 Ciel et Espace, n° 516, mai 2013

2. Wikipedia.org

3. hubblesite.org

4. futura-sciences

Images

 1. HD 140283 (sources : flashespace.com)

2. étoiles primordiales (vue d'artiste) (sources : sciencesetavenir.nouvelobs.com)

3. une étoile vagabonde, 30 DOR 016 (sources : news.nationalgeographic.com)

4. amas globulaire Messier 13 (sources : ac-nice.fr)

5. calcul de parallaxe (sources : web.cala.asso.fr)

6. le satellite Gaïa (sources : flashespace.com)

Mots-clés : étoiles primordiales - géante bleue - naine jaune - naine rouge - métallicité - étoile vagabonde (ou runaway star/étoile en fuite) - amas globulaire - parallaxe - étoile de seconde génération - satellite Gaïa

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2. les premières galaxies

3. juste après le Big bang

4. les étoiles primordiales

5. l'expansion de l'Univers

6. amas globulaires et traînards bleus

7. étoiles doubles et système multiples (paragraphe sur les étoiles en fuite)

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    La Science, nous l’avons déjà mentionné, n’est pas à l’abri d’authentiques tromperies (voir les sujets : la machination de Piltdown et science et créationnisme). Certes, une théorie scientifique n’est jamais figée et il est souvent nécessaire de revisiter avec des yeux neufs les données reconnues par tous. Il est d’ailleurs tout à l’honneur de la pensée scientifique de savoir se remettre constamment en cause. Il n’en reste pas moins que, pour des raisons essentiellement idéologiques, on a pu voir dans le passé, des esprits peu éclairés contester des acquis jugés particulièrement solides par la communauté scientifique internationale. L’affirmation par le biologiste (?) soviétique Trofim Lyssenko de la permanence (ou transmission) des caractères acquis en opposition flagrante avec la théorie chromosomique de l’hérédité en est un exemple criant : cette aventure n’est pourtant pas si ancienne puisque la supercherie ne fut réellement admise par les autorités soviétiques qu’à partir de 1965. Après presque quarante ans d’un égarement qui conduisit l’agriculture de l’URSS (et la génétique russe) au désastre ! Comment une telle aberration a-t-elle pu se produire ?

Trofim Denissovitch Lyssenko

     Né en 1898 dans une famille de paysans d’Ukraine (alors soviétique), Lyssenko fait pour la première fois parler de lui en 1926. C’est un ingénieur agronome relativement charismatique qui propose une nouvelle technique de semage, la vernalisation. Il pense, en effet, qu’en plantant au printemps plutôt qu’en automne les variétés hivernales préalablement exposées au froid, le rendement sera bien supérieur. Il poursuit en réalité les travaux d’un botaniste alors assez connu en URSS, Ivan Mitchourine, resté plutôt à l’écart de la communauté scientifique mais considéré comme un héros dans le pays car « il s’intéresse plus à la pratique qu’à la théorie ». Les résultats de Lyssenko sont contrastés – c’est le moins que l’on puisse dire - et il est même contesté en 1929 au congrès d’agronomie de Leningrad où on relève son manque de méthodologie et le fait qu’il se soit attribué la « découverte » d’un autre.

     Toutefois, en ce début des années 1930, la dictature stalinienne est toute puissante et c’est à cette époque que l’état soviétique décide de partir en guerre contre ce qu’il appelle les « intellectuels bourgeois », préférant à ces derniers, souvent formés à l’étranger, les scientifiques « issus du peuple ». L’heure de Lyssenko a sonné… La botanique soviétique est alors dirigée par un généticien de renom, Nikolaï Vavilov, et Lyssenko n’aura de cesse d’éliminer le gêneur. A partir de 1931, Lyssenko tire à boulets rouges sur son ennemi juré dont les méthodes sont considérées par lui comme trop lentes. Il finit même par contester globalement la génétique dont les travaux concourent tous à nier l’hérédité des caractères acquis, c'est-à-dire la possibilité de transmettre aux générations suivantes les « améliorations » variétales acquises en agissant sur l’environnement des plantes. Ce que justement Lyssenko « vient de prouver »….

     Dans les années qui suivent, par peur d’être considérés comme des « savants bourgeois », la majorité des scientifiques se taisent… ou disparaissent bizarrement. En 1939, le 7^ème congrès international de génétique se tient en Écosse et est considéré par les soviétiques comme le triomphe de la science petite-bourgeoise. Dès lors, les purges s’intensifient et Vavilov – dont les travaux ont été rejetés par Lyssenko - est emprisonné en 1940 (il mourra en 1943 au goulag comme, d’ailleurs, tous ses collaborateurs). Lyssenko reste le seul et unique représentant de la « génétique prolétarienne » et il est nommé en 1948 à la tête de la biologie soviétique… en dépit, à la suite à ses théories, d’un des plus grands échecs sylvicoles du XXème siècle. Il faut dire que la position lyssenkiste en marge de la science internationale arrange bien Staline qui peut ainsi poursuivre ses grandes purges dans les milieux intellectuels. On évoque alors la « théorie des deux sciences » qui oppose la « science bourgeoise » forcément fausse et la « science prolétarienne » affranchie des « préjugés » et seule à être dans la vérité…

La génétique mondiale dans les années 1940

     Au début du siècle, les travaux sur les pois du moine polonais Gregor Mendel sont redécouverts. En 1865, en effet, ce dernier avait, avant tous les autres, décrypté en partie la transmission génétique des caractères (la notion qui manqua tant à Darwin pour asseoir définitivement sa théorie de l’Évolution) mais ses recherches étaient restées suffisamment confidentielles pour être oubliées. C’est un scientifique américain, Thomas Hunt Morgan, qui va remettre la génétique sur les rails. Pour cela, il décide de choisir un modèle animal aisé à étudier car facile à se procurer et à élever dans un espace réduit tout en possédant de plus la faculté de se reproduire très rapidement : la mouche du vinaigre ou Drosophila Melanogaster. Morgan travaille sur l’animal deux ans sans succès avant de remarquer que seuls les descendants mâles d’un croisement entre une femelle mutante aux yeux blancs avec des mâles dits sauvages (la variété rencontrée dans la Nature) possèdent des yeux blancs : il en déduit qu’il s’agit là d’un caractère récessif (c'est-à-dire n’apparaissant que lorsque les deux parents sont porteurs du gène) et probablement situé sur le chromosome sexuel puisque seuls les descendants mâles en ont l’attribut physique (phénotype). Dès lors, il va étudier des milliers de générations de drosophiles et construire les premières cartes génétiques de localisation des gènes sur les chromosomes.

     A l’évidence, si l’hérédité est transmise de parents à enfants par des gènes spécifiques portés par leurs chromosomes, il n’est guère possible d’imaginer qu’un changement de conditions du milieu dans lequel vivent les individus puisse permettre l’acquisition de caractères durablement transmissibles. Bien entendu, lors de modifications permanentes de l’environnement, l’Évolution permet à certains caractères d’apparaître (par mutations notamment) mais il s’agit là d’événements rares et bien différents d’une hérédité des caractères acquis…

     C’est précisément ce type de découverte majeure qui va à l’encontre des théories de Lyssenko qui les qualifie donc de science bourgeoise…

L’intrusion de l’idéologie politique dans la démarche scientifique

     On se trouve donc en 1948 devant deux génétiques : la génétique internationale pour laquelle la transmission des caractères des individus se communique par les gènes chromosomiaux (et eux seuls) et la génétique soviétique qui affirme que des caractères peuvent être acquis d’une génération à une autre par une simple manipulation extérieure.

     L’affaire Lyssenko débute en 1948, surtout en France, et elle va opposer violemment scientifiques et politiques, essentiellement les représentants du parti communiste français. C’est d’abord la revue communiste « les Lettres Françaises » qui ouvre le bal avec un article prenant fait et cause pour Lyssenko contre « l’idéologie bourgeoise ». En octobre 1948, le poète stalinien Louis Aragon consacre un numéro complet de sa revue « Europe » aux thèses lyssenkistes, s’improvisant ainsi comme spécialiste de la biologie (!). La  polémique commence à enfler, notamment dans la presse de gauche en dépit des avertissements du biologiste Jean Rostand qui appelle à « ne pas politiser les chromosomes ».

     Certains scientifiques prennent immédiatement leurs distances : c’est, par exemple, le cas de Jacques Monod, chercheur à l’Institut Pasteur et futur prix Nobel, proche du parti communiste, qui pense que la théorie de Lyssenko n’est qu’un mensonge. Plus délicate est la position du prestigieux biologiste Marcel Prenant par ailleurs membre du Comité Central du Parti Communiste et qui essaie dans le journal « Combat » de ménager la chèvre et le chou. Conscient qu’il s’agit probablement d’une fraude, il refusera en 1949 de prendre la défense de Lyssenko et sera exclu du Comité Central du PC en 1950.

     L’adhésion au Lyssenkisme reste peu importante chez les scientifiques mais la situation est différente dans le domaine public où les grandes revues intellectuelles de gauche restent silencieuses sur le sujet : aucune mention du problème, par exemple, dans les « cahiers rationalistes » (organe de l’Union Rationaliste dont le président est Frédéric Joliot-Curie, membre du PCF) ou dans la revue « la Raison Militante » très appréciée des intellectuels de gauche à l’époque. En réalité, la passion militante et l’engagement idéologique ont pris le dessus sur l’analyse objective, ce qui n’est jamais bon dans le domaine scientifique.

La reconnaissance de la fraude

     Dès 1950, dans un petit livre linguistique, Staline prend ses distances avec la notion de science prolétarienne par opposition à la science bourgeoise : la campagne de défense de Lyssenko par le PCF est alors abandonnée et le problème n’est plus soulevé durant toute la décennie qui suit. En URSS, si de temps à autre, la théorie de Lyssenko est remise en cause, il faudra attendre la chute de Nikita Khrouchtchev, son dernier protecteur, en 1965, pour revenir à la génétique internationale. Lyssenko est relevé de ses fonctions à l’Académie des sciences d’URSS cette même année. Il meurt dans un anonymat relatif en 1976, TASS, l’agence de presse soviétique, ne mentionnant sa mort que par un entrefilet.

Les leçons du Lyssenkisme

     Lyssenko – il est important de le souligner – n’a jamais remis en cause le Darwinisme auquel il adhérait pleinement. Il prétendait que les « penseurs bourgeois » avaient dénaturé la pensée du savant anglais et croyait quant à lui à une sorte de néolamarckisme dont on sait qu’il était totalement réfuté par ailleurs. Mais là où les théories de Lamarck correspondaient à une authentique tentative d’explication scientifique en rapport avec son époque, la transmission des caractères acquis de Lyssenko est une fraude évidente s’appuyant sur des expériences jamais vérifiées scientifiquement et s’opposant à une théorie (la génétique) parfaitement documentée par ailleurs.

     Le fait que cette falsification scientifique ait pu être si longtemps admise et défendue par un grand nombre d’intellectuels parfois de bonne foi repose à l’évidence sur un contexte bien particulier : la présence d’une dictature qui se servait de cette pseudo-théorie pour imposer des idées bien précises.

     Une telle supercherie pourrait-elle à nouveau se produire ? Probablement pas avec une telle ampleur quoique… Tant qu’il y aura des dictatures laïques ou religieuses (ou certaines démocraties trop politiquement correctes) désireuses d’imposer une vision manichéenne de la société (et de la Nature), le risque existe.  Il n’en reste pas moins que dans l’affaire Lyssenko, au-delà de la dimension idéologique, il s’est avant tout agi d’une opposition entre la Science et une pseudoscience. Heureusement, sous la contrainte de la réalité, c’est la Science qui l’a définitivement emporté.

Sources :

1. Wikipedia France

2. Pseudo-sciences.org

 Images :

1. vraies jumelles (sources : nerdpix.com)

2. Trofim Lyssenko (sources : fr.wikipedia.org)

3. Mitchourinisme (sources : pseudo-sciences.org)

4. Staline (sources : clg-monet-csp.ac-versailles.fr)

5. Thomas Morgan (sources : daviddarling.info)

6. drosophyles mutante et "sauvage" (sources : nobelprize.org)

7. revue "les Lettres Françaises" (sources : jcdurbant.wordpress.com)

8. l'Inquisition (sources : linquisitionpourlesnuls.com)

(pour en lire les légendes, passer le curseur de la souris sur les illustrations)

 Mots-clés : Ivan Mitchourine - Nikolaï Vavilov - vernalisation - théorie des deux sciences - Gregor Mendel - Thomas Hunt Morgan - drosophyla melanogaster - revue les Lettres Françaises - Jacques Monod - Marcel Prenant - lamarckisme

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

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3. la machination de Piltdown

4. les canaux martiens, histoire d'une hystérie collective

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     Depuis le lancement du premier Spoutnik soviétique le 4 octobre 1957, des milliers de sondes spatiales en tous genres se sont précipitées à l’assaut du cosmos. Parfois simples engins de communication, civils ou militaires, parfois réelles machines d’exploration des autres planètes et du vide intersidéral. Une des plus vieilles de ces sondes, lancée en 1977 et toujours en activité, est Voyager 1. C’est également, de par son ancienneté, celle qui se trouve actuellement le plus loin de la Terre, au point qu’elle est en train de quitter définitivement le système solaire, faisant ainsi d’elle l’objet le plus lointain jamais fabriqué par l’Homme. Retour sur une expédition mémorable.

Le programme Voyager

     Voyager est un programme mis au point par la NASA dès les années 1960 afin d’explorer les planètes dites extérieures, (c'est-à-dire à partir de Mars et au-delà), programme comprenant deux sondes jumelles, forcément dénommées Voyager 1 et 2. Ces engins automatiques, lourdement équipés pour l’époque (800 kg chacun) sont très certainement les deux engins qui ont apporté la plus grande richesse d’informations parmi tous ceux jamais lancés. Plus surprenant encore : alors qu’ils avaient été conçus pour fonctionner à peu prés quatre ans,  ils sont toujours en contact avec leur base de lancement 36 ans plus tard ! Si l’on ajoute que les deux sondes – notamment Voyager 1 - sont à présent à l’extrême limite du système solaire, on comprend tout l’intérêt de capter encore, avec un décalage de plus de douze heures et à la limite de l’audible, un faisceau d’informations sur une région jamais explorée  et presque totalement inconnue du cosmos…

     Pour être allées si loin, ces sondes ne pouvaient évidemment être alimentées que par des générateurs thermoélectriques à radio-isotope (ici du plutonium 238) ou, pour le dire plus simplement, un système à énergie nucléaire. Il était en effet impossible d’utiliser des panneaux solaires classiques puisque, aux confins du système solaire, la lumière de notre étoile est bien trop faible. Pour être certains de ne pas risquer une panne, les ingénieurs de la NASA avaient systématiquement doublé tous les instruments de bord vitaux : c’est ainsi que l’ordinateur principal de Voyager 1, tombé en panne, est depuis remplacé par un ordinateur central de secours…

Les planètes extérieures

     Voyager 2 fut lancée en premier le 20 août 1977 suivie par sa jumelle une quinzaine de jours plus tard. Les deux engins devaient effectuer un grand tour du système solaire, profitant d’un alignement exceptionnel des quatre planètes gazeuses, une conjonction qui ne se répète que tous les 175 ans. En effet, on sait bien que le problème des sondes spatiales est avant tout celui du carburant. Pour économiser ce dernier, cette conjonction planétaire devait permettre de « relancer » à moindre coût les sondes en profitant de ce que l’on appelle une assistance gravitationnelle, à savoir une accélération de la sonde induite par la proximité de la planète survolée. Et c’est bien ce qui se passa. Voyager 2, par exemple, qui avait été programmée (faute de budget) pour n’aller que jusqu’à Saturne, put par ce mécanisme poursuivre jusqu’à Uranus et Neptune …

     Voyager 1, quant à elle, survola Jupiter en 1979 puis Saturne l’année d’après, dépassa en 1998 sa cousine Pioneer 10 (lancée elle en 1972) avant de s’éloigner définitivement en direction de l’espace profond. Et plus particulièrement vers ce que l’on nomme l’héliopause, c'est-à-dire cet endroit très spécial où le vent solaire est stoppé par le milieu interstellaire, un lieu qui marque la limite du système de notre étoile…

Une moisson d’informations

     Les découvertes de nos deux sondes sont si nombreuses qu’il est impossible de les décrire correctement dans ce sujet. Signalons simplement pour mémoire :

. la description pour la première fois des profils détaillés des atmosphères de Jupiter, Saturne et Uranus ;

. la prise en compte de nombreux détails sur les anneaux de Saturne dont on comprenait assez mal l’agencement (voir le sujet : les anneaux de Saturne)

. la mise en évidence autour de Jupiter d’anneaux jusque là restés invisibles de la Terre

. ainsi que d’extraordinaires images très détaillées des anneaux de Neptune et Uranus ;

. la découverte de 33 « nouvelles » lunes orbitant autour des géantes gazeuses ;

. la visualisation de volcans en activité (les premiers en dehors de notre planète) sur Io, satellite de Jupiter, avec des panaches géants montant jusqu’à plus de 300 km au dessus du sol ;

. la description d’un remodelage récent de la surface d’Europe, autre satellite de Jupiter, qui fut identifié ensuite par la sonde Galileo comme une couche de glace d’environ 20 km d’épaisseur recouvrant un gigantesque océan souterrain ;

. mais aussi la perception de l’atmosphère épaisse et dense de Titan (satellite de Saturne) et de geysers géants sur Triton (la plus grosse lune de Neptune) expliquant le réaménagement récent de près de 40% de la surface de cet astre…

     On le voit, la moisson fut vraiment fructueuse et on ne peut s’empêcher de penser à l’étonnement et à la joie qu’aurait ressentis le grand astronome que fut Camille Flammarion, lui qui s’échinait à deviner toutes ces merveilles avec sa lunette astronomique. Pourtant, l’histoire ne s’arrête pas là, bien au contraire, car, en poursuivant leurs routes, ces courageux petits engins nous entraînent encore plus loin.

Au-delà du système solaire

     Des deux jumelles, Voyager 1 est la plus éloignée. Elle file à la vitesse remarquable de 17 km/sec (soit 61 200km/h) ce qui, signalons-le au passage, en fait le deuxième engin le plus rapide jamais construit par l’Homme (après la sonde New Horizon lancée en 2006 pour le survol de la planète naine Pluton). Voyager 1 est à présent située à 18,5 milliards de km du Soleil. Il s’agit là d’un chiffre difficile à appréhender : disons, pour être plus compréhensible, que les informations qu’elle nous envoie encore mettent, à la vitesse de la lumière, plus de douze heures à nous parvenir (ce qui fait plus d’un jour pour une information aller-retour, par exemple un ordre venu de la Terre et contrôlé).

     Cet incroyable éloignement entraîne la sonde aux limites du système solaire, nous l’avons déjà dit, limites qu’elle devrait franchir cette année ou en 2014.

     Que sait-on de cet endroit ? Finalement, pas grand-chose. On sait qu’il s’agit d’un lieu appelé héliopause qui est la limite de l’héliosphère. L’héliosphère, elle, est la gigantesque sphère, allongée en une sorte de bulbe, qui délimite la zone d’influence des vents solaires, ces projections de particules atomiques engendrées par la haute atmosphère de notre étoile. Ces vents solaires repoussent les particules venues de l’espace lointain : lorsque les deux phénomènes se heurtent et s’annihilent, on se trouve dans l’héliopause. Franchir cette limite, c’est abandonner le système solaire et c’est bien ce que fait Voyager 1… tout en continuant de nous renseigner sur le milieu qu’elle traverse.

     Curieusement, si cette mission peut se poursuivre aussi bien, c’est, en plus de la qualité de l’engin, l’effet principal du hasard. En effet, lors de son lancement, les ingénieurs de la NASA n’avaient certainement pas prévu que leur bébé irait si loin et ce qui comptait alors pour eux était l’alignement des planètes gazeuses déjà signalé. Or, en ricochant sur les planètes pour prendre son élan, Voyager 1 a quitté le système solaire par l’avant, c'est-à-dire vers le nez de l’héliosphère, permettant ainsi la poursuite de l’aventure.

     Voyager 1 pourra ainsi renseigner les scientifiques sur ce qu’est ce milieu inconnu en mesurant les particules et les ondes interstellaires affranchies du vent solaire : pour la première fois, un engin d’origine humaine décrira le milieu interstellaire « brut » s’étendant entre les étoiles. On comprend donc l’impatience des astronomes…

La recherche d’une intelligence extraterrestre

     Selon leurs concepteurs, les deux sondes possèdent encore suffisamment d’énergie pour nous renseigner jusqu’en 2020 (le générateur nucléaire de Voyager 1 sera épuisé vers 2025). Elles seront alors à 20 (Voyager 1) et 16,8 (Voyager 2) milliards de km du Soleil, lancées dans une course sans limitation dans l’espace interstellaire. Rien, en effet, n’est susceptible d’arrêter leur course sauf leur passage à proximité d’un autre système stellaire. Ce qui adviendra probablement mais certainement pas tout de suite tant les distances entre les étoiles sont immenses. Voyager 1, par exemple, se dirige vers une petite naine rouge de la constellation de la Girafe (AC+79 3888) qu’elle devrait frôler dans… 40 000 ans environ avant d’atteindre la brillante Sirius dans 296 000 ans ! Pour bien comprendre l'immensité des distances dans l'espace, signalons enfin que si la sonde devait aller en direction de notre plus proche voisine stellaire (ce qui n'est pas le cas) à savoir la naine rouge Proxima du Centaure, elle mettrait environ 75 000 ans... Je réponds d'avance à une question que l'on ne manquera pas de se poser : si Proxima du Centaure est la plus proche du Soleil, comment se ferait-il que Voyager 1 mette plus de temps à l'atteindre que AC+79 3888 ? Tout simplement parce que ces étoiles (et notre Soleil) sont toutes en mouvement et que l'étoile visée par Voyager se rapproche bien plus vite de nous que Proxima...

     Et si les sondes devaient être repérées par une hypothétique intelligence extraterrestre ? L’éventualité a été envisagée dès le début de la mission. Les sondes (comme leurs cousines Pioneer) possèdent à leur bord des informations sur la Terre gravées sur un disque de cuivre accompagné d’une aiguille et d’une cellule pour le lire. On y trouve, sélectionnés par l’astronome Carl Sagan (un des concepteurs du SETI : voir le sujet : SETI, une quête des extraterrestres), divers éléments tels que plus d’une centaine de photos de différents lieux caractéristiques de notre planète et des schémas indiquant la position de la Terre au sein du système solaire. C’est certainement faire preuve d’un certain optimisme : d’abord parce que, à l’évidence, les scientifiques ne s’attendent pas à ce que les engins rencontrent des créatures extraterrestres du type « aliens versus predators » qui font le bonheur des films de science-fiction. Ensuite, par le fait que, en dépit de leur grand éloignement de notre planète, les distances parcourues sont à l’échelle du cosmos quasiment minuscules…

     Quoi qu’il en soit, on reste admiratif devant cette technologie déjà ancienne et ses multiples possibilités et résultats. La preuve qu’il ne faut jamais désespérer puisque, parties pour un simple voyage sur nos planètes extérieures, les 2 voyager ont été – c’est le moins que l’on puisse dire – jusqu’à aujourd’hui étonnamment vaillantes et prolifiques.

Sources :

1. Wikipedia France

2. http://www.planetoscope.com/

3. http://sciencesetavenir.nouvelobs.com/

4; www.science-et-vie.com/ 

Images :

1. schéma d'une sonde Voyager (sources : fr.wikipedia.org/)

2. la conjonction planétaire de 1977 (sources : webastro.net)

3. les anneaux de Jupiter (sources : fr.wikipedia.org/)

4. la Terre vue de Voyager 1 (sources : www.astronoo.com)

5. l'héliosphère (sources : www.gurumed.org)

6. le message embarqué par les Voyager (sources : mllecelaneus.blogspot.com)

 (pour en lire les légendes, passer le curseur de la souris sur les illustrations)

Mots-clés : spoutnik - assistance gravitationnelle - Pioneer 10 - héliosphère - héliopause - anneaux de Saturne - Io - Europe - Titan - Triton - sonde Galileo - Camille Flammarion - sonde New Horizon - vent solaire - Sirius - Proxima du Centaure - Carl Sagan - projet SETI

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Sujets apparentés sur le blog :

1. place du Soleil dans la Galaxie

2. la Terre, centre du Monde

3. vie extraterrestre (1)

4. vie extraterrestre (2)

5. SETI, une quête des extraterrestres

6. les anneaux de Saturne

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

     Afin de mieux se déplacer dans l’ensemble des articles de ce blog, il m’a été souvent demandé d’en dresser de temps à autre un sommaire récapitulatif. Puisqu’il existe à présent près d’une centaine de sujets abordés, un classement à la fois thématique et chronologique s’impose à nouveau. On trouvera donc ci-après, pour chaque sujet ainsi regroupé, un bref descriptif et, bien sûr, un lien direct vers le texte concerné. Il sera également précisé la discipline scientifique lui servant de support. Je ne saurais également trop conseiller au lecteur de consulter les commentaires en annexe de chacun des articles, certains étant en fait de réels prolongements au texte principal.

Signification des lettres :

 A = astronomie ; B = biologie ; C = cosmologie ; D = divers ; Et = éthologie ; Ev = Évolution ; M = médecine ; Pa = paléontologie ; Ph = physique

 A. la matière

1. les constituants de la matière (Ph) : au fait, la matière, c’est quoi, au juste ?

2. le boson de Higgs (Ph) : si longtemps recherché (et récemment découvert), il explique le modèle standard de la physique des particules

3. théorie de la relativité générale (Ph) : la théorie d’Einstein, à présent validée expérimentalement, permet de décrypter la structure de l’Univers macroscopique

4. la mécanique quantique (Ph) : une physique déconcertante expliquant l’infiniment petit et qui n’a jamais été prise en défaut.

5. la théorie des cordes où l’Univers repensé (A) : une façon élégante de permettre l’unification de la physique quantique avec la relativité générale.

6. matière noire et énergie sombre (A) : quand on observe l’Univers, plus de 90% de la matière manquent à l’appel ; on appelle cette inconnue matière noire… parce qu’on ne sait pas ce qu’elle est !

B. L’univers

Les débuts de l’Univers

1. avant le Big bang (C) : y avait-il un « avant » et comment pouvait-il bien se présenter ?

2. Big bang et origine de l’Univers (C) : qu’est-ce que la théorie du Big bang ?

3. juste après le Big bang (C) : les tout premiers instants de l’Univers

4. fonds diffus cosmologique (A) : la découverte qui permit de valider la théorie du Big bang

5. les premières galaxies (A) : comment et quand se sont-elles formées ?

6. les étoiles primordiales (A) : les étoiles qui apportèrent les éléments lourds aux générations stellaires suivantes… et permirent l’apparition de la Vie

7. HD 140283, retour sur les étoiles primordiales (A) : l'histoire d'une très très ancienne étoile qui passe à notre portée et permet une observation plus précise des débuts de notre Univers

L’Univers lointain

1. distances et durées des âges géologiques (A) : il est si difficile d’imaginer ce que représentent un milliard d’années ou un million d’années-lumière ; on trouvera ici quelques comparaisons pour se faire une idée

2. l’expansion de l’Univers (A) : l’Univers est en expansion, certes, mais jusqu’où et jusqu’à quand ?

3. céphéides (A) : une catégorie d’étoiles très spéciales qui permit de calculer les distances stellaires et galactiques

4. Edwin Hubble, le découvreur (A) : le premier à comprendre que des milliards de galaxies existent en dehors de la nôtre

5. les galaxies (A) : ces assemblages de milliards d’étoiles suivent des transformations évolutives à présent bien documentées

6. galaxies cannibales (A) : on sait à présent que les galaxies se forment en avalant leurs voisines plus petites

7. pulsars et quasars (A) : ces étranges objets du ciel ont livré une partie de leur mystère

8. trous noirs (A) : l’ultime aboutissement de la mort des étoiles supergéantes

9. le nom des étoiles (A) : quand et par qui les étoiles les plus proches de notre environnement ont-elles été baptisées ?

10. la couleur des étoiles (A) : pourquoi les étoiles ne sont-elles pas toutes de la même couleur ?

11. mort d’une étoile (A) : selon leur taille, les étoiles n’ont pas toutes le même destin

12. novas et supernovas (A) : à quel type d’étoiles rattacher ces « astres nouveaux » qui se mettent soudain à briller transitoirement de mille feux ?

13. étoiles doubles et systèmes multiples (A) : les étoiles solitaires comme notre Soleil sont-elles la règle dans l’Univers ?

14. amas globulaires et traînards bleus (A) : pourquoi de nouvelles étoiles apparaissent-elles dans des amas stellaires vieillis et réputés « stériles » ?

15. planètes extrasolaires (A) : combien y a-t-il de systèmes solaires identiques au nôtre ?

 L’Univers proche

1. astronomie et astrologie (A) : deux terminologies assez proches qu’il ne faut surtout pas confondre !

2. origine du système solaire (A) : quand et comment s’est formé notre système solaire ?

3. place du Soleil dans la Galaxie (A) : où se situe précisément notre étoile dans sa galaxie, la Voie lactée ?

4. la Terre, centre du Monde (A) : la Terre tourne autour d’une étoile banale, le Soleil, semblable à des milliards d’autres. Il aura fallu aux Hommes bien des polémiques pour accepter cette petite leçon d’humilité.

5. la mort du système solaire (A) : on sait exactement comment finira notre système solaire. Heureusement, ce n’est pas pour tout de suite.

6. l’énigme des taches solaires (A) : retardé dernièrement de plusieurs années, on comprend mal pourquoi le « cycle » des taches solaires s’est récemment révélé si irrégulier

7. météorites et autres bolides (A) : quels sont les objets susceptibles de s’écraser sur notre planète et peut-on prévoir un éventuel danger à venir ?

8. les canaux martiens, histoire d’une illusion collective (A) : ils voulaient tant croire à l’existence des Martiens… mais ce n’était qu’un phantasme

9. l’énigme de la formation de la Lune (A) : difficile d’expliquer la formation de notre satellite, pourtant si indispensable à la Vie sur Terre. Est-elle une exception ?

10. les anneaux de Saturne (A) : une des merveilles de la Nature qui a passionné nombre de scientifiques durant des siècles

11. les sondes spatiales Voyager (A) : une extraordinaire aventure, riche en informations mutiples, et qui est loin d'être terminée

 la vie sur la Terre

apparition et contexte

1. l’origine de la Vie sur la Terre (B) : grâce à l’américain Stanley Miller, on sait maintenant que la Vie peut naître de quelques éléments simples

2. pour une définition de la Vie (D) : à propos, qu’est-ce que la matière vivante ?

3. le hasard au centre de la Vie (B) : et si, comme pour la physique quantique, le hasard était également au centre des phénomènes biologiques ?

4. la mort est-elle indispensable ? (Ev) : l’Évolution aurait pu sélectionner un autre devenir pour les êtres vivants que leur mort biologique

5. la querelle sur l’âge de la Terre (Ph) : Quel est l’âge de la Terre ? 5000 ans ? Un million d’années ? Plus ? Cette question fut le centre d’un âpre débat il n’y a pas si longtemps

6. la dérive des continents ou tectonique des plaques (Ph) : Wegener fut un précurseur en expliquant que la couche superficielle de la Terre se remodèle sans cesse mais si lentement que nous ne pouvons le percevoir

7. indifférence de la Nature (Et) : la Nature se moque bien des conventions humaines. Ce qui compte pour elle, c’est la survie du plus apte dans un environnement indifférent aux souffrances des uns et des autres

8. les extinctions de masse (Ev) : à au moins cinq reprises, la Vie faillit totalement disparaître de la surface de notre planète. Une raison certaine pour ne pas provoquer une sixième extinction par nos agissements inconsidérés

9. l’empire des dinosaures (Ev) : qui étaient-ils et pourquoi les grands sauriens dominèrent-ils la terre durant si longtemps ?

10. la disparition des dinosaures (Ev) : retour sur la dernière extinction de masse… qui permit l’émergence des mammifères, et donc de l’Homme

11. placentaires et marsupiaux, successeurs des dinosaures (Ev) : pourquoi les mammifères placentaires ont-ils presque partout supplanté leurs cousins marsupiaux ?

l’Évolution

1. les mécanismes de l’Évolution (Ev) : Darwin a bouleversé notre connaissance du monde des vivants grâce à la découverte des lois de l’Évolution. En voici l’essentiel résumé dans ce texte

2. le schiste de Burgess (Ev) : revisitée par les paléontologues modernes, l’étude des animaux des origines, notamment ceux du schiste de Burgess, nous explique ce que nous sommes

3. la théorie des équilibres ponctués (Ev) : Gould et Eldredge complètent avec leur théorie d’une Évolution discontinue l’approche darwinienne classique

4. l’Évolution est-elle irréversible ? (Ev) : l’Évolution transforme les espèces au fil des millions d’années mais un retour en arrière est-il possible ? Pourrait-on voir renaître des animaux aujourd’hui disparus ?

5. la notion d’espèce (B) : il est facile de différencier un chien et un chat mais quels sont réellement les critères objectifs qui permettent de relier tel être vivant à telle espèce ?

6. le rythme de l’évolution des espèces (Ev) : les espèces qui peuplent notre planète se transforment au fil du temps mais pas toutes de la même manière et à la même vitesse. Pourquoi ?

7. l’œil, organe-phare de l’Évolution (Ev) : les créationnistes en avaient fait leur cheval de bataille antidarwinien. Contresens total : l’œil est, au contraire, un organe qui vient renforcer la théorie de l’Évolution

8. évolution de l’Évolution (Ev) : la science de l’Évolution démontre ici – s’il en était besoin – qu’elle n’est certainement pas quelque chose de figé

9. reproduction sexuée et sélection naturelle (Ev) : la reproduction sexuée semble contredire la théorie de l’Évolution mais, en y regardant de plus près, on se rend compte que c’est tout le contraire

10. comportements animaux et Évolution (Ev) : parfois, l’Évolution semble emprunter des chemins difficiles à comprendre mais il y a toujours une explication

11. le mimétisme, une stratégie d’adaptation (Ev) : quel meilleur moyen d’économiser temps et énergie que de simplement copier son voisin mieux équipé pour tromper les prédateurs ?

12. parasitisme et Évolution (Ev) : autre forme d’adaptation, le parasitisme est répandu dans tous les milieux et pour pratiquement toutes les espèces

13. insectes sociaux et comportements altruistes (Et) : contrairement à ce que l’on pourrait croire, dans la Nature, l’altruisme débouche toujours sur un bénéfice secondaire. De ce fait, l’altruisme « réel » n’existe pas.

14. domestication et Évolution (Ev) : la domestication, elle aussi, est une forme d’évolution. Dans cet article, on cherche à comprendre comment elle se déroula et quels en furent les acteurs

15. l’inné et l’acquis chez l’animal (Ev) : quelle est la part des comportements innés (génétique) et acquis (apprentissage individuel) chez les animaux ? Un autre texte (cf. plus bas) pose la même question à propos de l’Homme.

16. intelligence animale (1) (Ev) : dans ce texte, on passe succinctement en revue les différentes croyances philosophico-scientifiques sur l’intelligence animale, depuis l’antiquité jusqu’à nos jours, avant d’aborder son évaluation (article suivant)

17. intelligence animale (2) (Ev) : les animaux peuvent-ils faire preuve d’une intelligence réelle et comment évaluer cette dernière ?

18. Évolution et créationnisme (Ev) : les créationnistes sont-ils autre chose que des ennemis de la Science ?

19. Intelligent Design (Ev) : la tentative des créationnistes pour « scientifiser » leurs opinions battues en brèche par l’avancée des sciences. Raté !

20. réponses aux créationnistes (Ev) : quelques contre-arguments à opposer aux créationnistes… si l’on a du temps à perdre !

21. science et créationnisme (Ev) : les créationnistes tentent « d’expliquer » le Monde en partant d’un apriori. Depuis Galilée et Descartes, on sait qu’il s’agit là d’une démarche antiscientifique…

22. l'affaire Lyssenko (B) : pour des raisons essentiellement idéologiques, Lyssenko fit perdre quarante ans à la génétique russe. Un parfait exemple de pseudo-science !

place de l’Homme

1. le propre de l’Homme (Ev) : l’Homme, animal parmi d’autres, est-il si différent des autres êtres vivants ? Une différence de degré, certainement, mais pas de nature

2. la bipédie, condition de l’intelligence ? (Ev) : la bipédie n’a pas libéré la main comme on le croyait jadis. Est-elle néanmoins indispensable à l’épanouissement de l’intelligence ?

3. le dernier ancêtre commun (Ev) : et s’il n’existait tout simplement pas ?

4. East Side Story, la trop belle histoire (Ev) : on pensait, avec Yves Coppens, avoir trouvé la terre d’origine de l’Homme. On se trompait.

5. Néandertal et Sapiens, une quête de la spiritualité (Ev) : Néandertal était un homo à part entière, aussi intelligent que Sapiens. Pourquoi a-t-il disparu si totalement ?

6. les humains du paléolithique (Ev) : trois espèces d’hommes vivaient simultanément sur notre globe il y a seulement quelques milliers d’années. Une seule a survécu : la plus agressive ?

7. l’inné et l’acquis chez l’Homme (Ev) : en dépit de son relatif gros cerveau, l’Homme est un animal comme les autres ; a-t-il encore une part importante de caractères innés en lui ou s’est-il définitivement « civilisé » ?

8. la machination de Piltdown (Pa) : la Science, elle aussi, a ses faux prophètes et ses mystificateurs. Retour sur un raté emblématique.

9. l’âme (D) : pure spéculation d’essence religieuse ou existence réelle ?

résistance de la Vie

1. l’agression (Et) : elle n’est pas ce que l’on croit, à savoir un comportement archaïque, mais, pour la Nature au contraire, un moyen de régulation des populations d’êtres vivants

2. cellules-souches (M) : incroyable espoir de guérison pour des millions d’êtres ou cauchemar eugénique ?

3. les mécanismes du cancer (M) : quels mécanismes sont susceptibles de faire apparaître les cellules cancéreuses ?

4. la notion de mort chez les animaux (Et) : on évoque le suicide de certains animaux mais ont-ils la notion de leur propre fin ?

5. superprédateurs et chaîne alimentaire (Ev) : sans les superprédateurs, pas de chaîne alimentaire harmonieuse d’où la nécessité de ne pas faire disparaître ces animaux de façon inconsidérée

6. les grandes pandémies (M) : une pandémie est-elle un facteur de régulation naturel ? Dans tous les cas, méfions-nous car nous ne sommes pas à l’abri de tels cataclysmes

7. grippe H1N1, inquiétudes et réalités (M) : l’épidémie était inquiétante car inconnue. Si elle revenait, faudrait-il à nouveau s’alarmer ?

8. le vaccin de la grippe H1N1 (M) : l’épidémie de grippe A fut la première du genre ; fallait-il se faire vacciner et quels sont les sujets les plus à risque ?

9. Retour sur la grippe H1N1 (M) : l’épidémie n’a pas été aussi redoutable qu’attendue ; quelles sont les leçons à retenir pour l’avenir ?

10. médecines parallèles et dérives sectaires (M) : entre médecines alternatives et charlatanisme, où se situe la limite ?

11. l’homéopathie (M) : discipline géniale et injustement décriée ou simple effet placebo ?

L’avenir

1. la paléontologie du futur (Pa) : comment prévenir nos lointains descendants des dangers enfouis ici ou là que nous leur laissons en héritage ?

2. vie extraterrestre (1) (A) : une vie, même fort différente de la nôtre, est-elle possible hors de la Terre ?

3. vie extraterrestre (2) (A) : et si, avec Asimov, on cherchait à calculer la probabilité d’une telle éventualité ?

4. SETI, une quête des extraterrestres (A) : SETI est une formidable expérience d’étude d’une éventuelle vie extraterrestre… jusqu’à présent sans résultats

5. ressusciter les dinosaures (Ev) : un rêve pas si fou que ça !

Crédits photos : 

1. la Terre la nuit, vue de l'espace ( sources : gizmodo.fr)

2. boson de Higgs (sources : slate.fr)

3. fonds diffus cosmologique (sources : astronomie.skyrock.com)

4. le petit nuage de Magellan (sources : cieletespace.fr)

5. les anneaux de Saturne (sources : ascensionplanetaire.com)

6. la Pangée (sources : http://fr.wikipedia.org/wiki/Pangée)

7. mimétisme : un turbot (sources : ecosociosystemes.fr)

8. Neandertal (sources : lekinorama.com)

9. superprédateur : le grand requin blanc (sources : dinosoria.com)

10. vue d'artiste d'une exoplanète (sources : morbius.unblog.fr)

(pour en lire les légendes, passer le curseur de la souris sur les illustrations)

Mise à jour : 24 février 2013

     Dans l’article précédent (voir : l’intelligence animale – 1), nous avons évoqué les problèmes posés par l’évaluation de l’intelligence des animaux et grossièrement résumé ce qu’avaient pensé du sujet les philosophes et scientifiques des siècles passés. Essayons à présent – à l’aide de quelques exemples forcément arbitraires – de cerner un peu plus cette faculté d’adaptation à des situations nouvelles, cette intelligence des animaux. Au préalable, rappelons néanmoins ce que nous avons précédemment souligné : il ne faut pas trop interpréter cette intelligence à l’aune de préjugés humains et se souvenir que l’intelligence de nos amies les « bêtes » n’est pas forcément ce que l’on croit.

Comment isoler des critères d’évaluation ?

     À la différence de la taille d’un cerveau facilement mesurable, l’intelligence est un concept abstrait : c’est le « comportement » intelligent qui est observable et, dans une certaine mesure, quantifiable. Un premier écueil apparaît toutefois : il peut sembler facile de classer les « degrés » d’intelligence en fonction de résultats plus ou moins élevés à des tests mais encore faut-il faire la part de ce qui, dans certains comportements complexes ou parfaitement adaptés, revient à des programmes prédéterminés. Je pense, par exemple, à des actions animales qui peuvent paraître comme « extraordinaires » d’astuce (d’intelligence ?) : la construction du nid d’un oiseau, l’utilisation « d’outils », voire les comportements extrêmes de certains insectes sociaux (voir le sujet : insectes sociaux et comportements altruistes). Il n’y a en pareil cas aucune intelligence au sens que nous lui donnons mais des réponses adaptatives acquises au cours de l’Évolution, fussent-elles ingénieuses. Rappelons d’ailleurs ici que l’adaptation d’un animal à un nouvel environnement ne peut jamais se transmettre par voie génétique mais uniquement d’un individu à l’autre par imprégnation ou simple imitation. L’adaptation « génétique », elle, s’acquiert par la sélection naturelle de « mutants » mieux adaptés et cela au fil des siècles. L’intelligence d’un individu devra donc s’évaluer face à une situation inédite mais aussi à sa capacité à transmettre éventuellement l’acquis à ses congénères… Cela dit, sur quels critères va-ton se reposer pour une telle évaluation ?

Quels critères retenir ?

      Tout le problème est effectivement de savoir identifier les critères à retenir pour démontrer l’intelligence de certains animaux. C’est un problème délicat et qui l’est d’autant plus lorsque l’on « descend » dans l’échelle du vivant. Quelques uns font néanmoins l’unanimité.

. la mémoire : suivant en cela Aristote (voir sujet précédent), force est de constater qu’il est impossible d’acquérir un comportement individuel nouveau en l’absence de mémoire. Or, contrairement à ce que beaucoup pensent, les animaux ont une mémoire très aiguë : ils développent leurs facultés d’adaptation par l’apprentissage suivi d’un traitement de l’information (on parle alors de cognition). Ultérieurement, remis en présence de la situation, l’animal réagit selon un processus de stimulus-réponse : la mémoire lui est donc indispensable. A titre d’exemple, voici deux types d’expériences sur la mémoire animale :

     Le singe : on présente à un chimpanzé une séquence de chiffres durant une fraction de seconde puis on lui demande de la refaire. Dans 80% des cas, l’animal arrive à recréer la séquence tandis que des étudiants (humains) pris par comparaison n’y arrivent que dans 40% des cas…

       Les oiseaux : on utilise ici les capacités du geai buissonnier. Cet oiseau a dans la Nature l’habitude de cacher sa nourriture. Pour en avoir le cœur net, des scientifiques de Cambridge (GB) ont placé un geai dans une cage à trois compartiments communicants mais dont seul celui de droite contenait de la nourriture. Pendant cinq jours, deux heures par jour, les chercheurs enfermèrent l’oiseau dans la cage mais en mettant de la nourriture dans le compartiment de droite un jour sur deux seulement. Le sixième jour, le geai avait déplacé sa nourriture dans le compartiment qui n’en avait jamais contenu. Selon les expérimentateurs, il s’agit d’une démonstration de la capacité de l’oiseau à planifier en se servant de sa conscience du temps passé et futur. Une prouesse évidemment impossible sans mémoire suffisante.

     On a également pu démontrer que singes et oiseaux (pigeons) sont capables de mémoriser des milliers d’images et leurs réponses relatives, l’ensemble restant dans leur mémoire parfois plus d’un an.

. la permanence de l’objet : on sait que l’enfant humain finit par concevoir les objets comme des entités fixes et persistantes vers l’âge de six mois. Par la suite, au fil des mois, il acquerra une compréhension encore plus complète des objets (objets cachés, déplacés, etc.). Cette « permanence » acquise de l’objet lui est indispensable pour accéder à son organisation du temps et de l’espace. C’est probablement une des étapes fondamentales de l’acquisition de la pensée. Des tests de permanence d’objets ont donc été proposés à nombre d’animaux (chats, chiens, hamsters, poussins, etc.). Seuls les primates ont réussi à égaler (parfois à dépasser en rapidité) les acquisitions de l’enfant tandis que les chiens et, dans une moindre mesure les chats, y arrivent aussi mais moins rapidement.

. la catégorisation : il s’agit de la possibilité pour un animal de regrouper des objets au sein d’une même classe. L’exercice ne révèle pas seulement la construction de catégories selon l’aspect ou la couleur mais aussi le fait de se les représenter comme autant d’entités différentes les unes des autres et cela sous-entend une certaine capacité d’apprentissage. Les résultats les plus significatifs concernent… les pigeons. Ces volatiles, entraînés par renforcements positifs et négatifs, finissent par discriminer des catégories d’objets comme les arbres mais aussi de distinguer des scènes aquatiques contenant ou non des poissons. Ils possèdent donc une certaine faculté d’abstraction.

. les outils : on a souvent rapporté l’utilisation d’objets en tant qu’outils chez certains animaux. On connait évidemment le cas de la mouette rieuse qui se sert d’une pierre jetée d’une certaine hauteur pour casser les coquillages qui feront son repas : il s’agit là d’un comportement inné, propre à toutes les mouettes de cette espèce, et qui ne peut donc traduire les capacités d’adaptation d’un individu donné. Je ne le cite que comme exemple a contrario.

     Ce qui nous intéresse ici, c’est l’utilisation d’outils dans une situation nouvelle. Par exemple, il a été rapporté le manège d’une corneille d’Israël utilisant un morceau de pain qu’elle faisait flotter sur l’eau comme leurre pour les poissons qu’elle cherchait même à entraîner dans un endroit plus favorable pour leur capture. Comportement assurément nouveau… qui aurait pu se transmettre, par observation et imitation, à d’autres congénères.

     Ailleurs, il a été observé le manège de singes utilisant des bâtons pour mesurer la profondeur d’une mare qu’ils devaient traverser. D’autres singes ont été observés alors qu’ils « expliquaient » à des plus jeunes comment se servir d’une branche pour attraper des fruits ou des insectes.

     Citons une dernière expérience dont l’acteur est un corbeau calédonien : de la nourriture est placée au fond d’une petite cage en verre à ouverture étroite. A côté, se trouve une deuxième cage contenant une tige de bois inaccessible au bec de l’oiseau et, encore à côté, une petite brindille attachée à une branche. L’oiseau ira détacher la brindille, s’en servira pour extraire la tige en bois de la deuxième cage puis utilisera cet outil improvisé pour retirer la nourriture de la cage en verre. Pour accomplir une telle action, il faut non seulement de la mémoire mais également suffisamment de faculté d’abstraction pour relier les différents éléments à utiliser dans l’ordre… Incroyable ? La vidéo de cet exploit se trouve à l’adresse suivante : 

 http://www.youtube.com/watch?v=QvfWiW27890&feature=endscreen&NR=1

. le langage : avec ce critère, il faut d’emblée instaurer un distinguo. En effet, pour bien des gens, il existe une confusion entre langage et forme de communication. Par exemple, la « danse » des abeilles qui permet d’indiquer à la ruche l’endroit où se trouve du pollen à butiner n’est pas un langage (voir le sujet : insectes sociaux et comportements altruistes). Il s’agit d’un code de signaux qui symbolise une situation objective (données géographiques et visuelles). Dans le langage humain en revanche, les signes communiqués sont arbitraires et ne ressemblent pas à ce qu’ils désignent : ce sont des morphèmes, c'est-à-dire de petites unité porteuses de sens et dont la combinaison est infinie, permettant au locuteur de tout exprimer. Ce langage s’apprend au cours de l’enfance au contraire des signes des abeilles qui relèvent d’un comportement inné…

     Le même problème se pose pour les autres « langages » animaux comme le chant des oiseaux, celui des baleines ou les grondements des éléphants. Ils sont tous innés, non analysables autre que globalement et n’appellent aucune réponse de l’entourage (mais simplement une attitude induite). Le langage proprement dit est bien le propre de l’Homme.

      Il est cependant possible d’apprécier la capacité d’un animal à acquérir quelques rudiments de langage humain. Insistons sur le fait qu’il s’agit bien d’apprendre ce que peut signifier un mot précis et non répéter comme peut le faire le perroquet (dont la forme de communication est surtout le « langage » corporel). Certains singes sont capables d’associer des assemblages de symboles avec des objets ou des actions ; ailleurs, tout propriétaire d’un chien sait que son animal est capable d’identifier une cinquantaine de mots sans jamais se tromper sur la signification de ce qu’ils entraînent. Jamais, toutefois, il n’a été mis en évidence chez l’animal la possibilité de posséder un langage abstrait à la manière de celui de l’Homme.

. le raisonnement : il s’agit là aussi d’un critère difficile à cerner qui n’a été mis en évidence que chez certains primates supérieurs. Citons, par exemple, le cas d’un singe bonobo appelé Kanzi étudié par Sue Savage-Runbaugh, une primatologue américaine, singe auquel elle avait donné la clé de son enclos. Dès qu’elle se fut éloignée de lui, ce dernier alla cacher la clé. Quand la chercheuse redemanda la clé à Kanzi, celui-ci donna l’impression de l’avoir perdue. Accompagné de la scientifique, le singe fit mine de chercher attentivement la clé mais les recherches restèrent vaines. Ce n’est qu’après le départ de la chercheuse que Kanzi alla quérir la clé et s’en servit pour sortir de son enclos. Kenzi était donc capable de mentir ce qui sous-tend une certaine capacité de raisonnement. Il s’agit là néanmoins d’une exception dans le règne animal.

. la conscience de soi : savoir que l’on existe indépendamment des autres est la première étape qui permet à un individu d’avoir conscience de ses actes, de ses pensées et même de ses sentiments. C’est un retour sur soi qui permet de se situer et de penser le monde qui vous entoure.

     Pour apprécier cette faculté, la méthode la plus utilisée est le test du miroir. Il s’agit de savoir si un individu est capable d’y reconnaître son reflet comme une image de lui. Pour cela, on imprime une tache colorée et non olfactive sur la tête de l’animal (sans qu’il le sache) puis on observe si ce dernier réagit d’une manière indiquant qu’il a pris conscience que la tache est placée sur son propre corps. Si l’animal cherche à savoir ce qu’il y a derrière le miroir, s’il touche la tache ou d’autres parties cachées de son corps, c’est qu’il a conscience qu’il s’agit bien d’un reflet de lui-même. A l’inverse, s’il attaque le miroir ou s’enfuit, c’est qu’il n’a pas compris.

     Les résultats sont contrastés : parmi les singes, les orangs-outangs, les chimpanzés, les bonobos réussissent le test (mais pas les gorilles, du moins ceux vivant en liberté). C’est également vrai pour les éléphants, les dauphins et les orques, ainsi que pour les pies et les corbeaux mais, à l’inverse de ces derniers, les autres oiseaux attaquent violemment le miroir. Les chiens et les bébés humains de moins de dix-huit mois manifestent de la peur ou de la curiosité. Toutefois, on atteint avec les chiens la limite du test car on sait que chez cet animal la vision est secondaire et que, pour lui, s’il ne sent rien, c’est qu’il n’y a rien de vivant.

     Les quelques catégories de tests que nous venons d’évoquer s’adressent pour l’essentiel aux vertébrés, animaux situés à un stade élevé de l’échelle de la Vie mais que pourrait-on dire d’animaux plus « simples » comme les insectes, voire encore plus élémentaires ? Les a-t-on étudiés ? Comment évaluer leur intelligence réelle ou supposée ?

L’intelligence des invertébrés

     Les invertébrés sont les parents pauvres du règne animal aux yeux de l’Homme qui ne leur accorde guère de crédit : qui se soucie d’une simple mouche ou d’une huitre ? En France, le pays de « l’animal-machine » (voir la première partie de ce sujet), on a longtemps pensé que ce qui ne parle pas n’éprouve pas de sentiments (jusque dans les années 1960, les nourrissons n’étaient pas anesthésiés !). Pourtant, les invertébrés sont des êtres vivants qui, peut-être, ressentent « quelque chose ». Or, justement, depuis quelques années, on commence à s’intéresser à ces êtres « inférieurs » jusqu’à se demander s’ils ne possèdent pas une sorte de conscience et une intelligence embryonnaire. Alors qu’ils ne sont pas protégés dans les textes (au contraire des vertébrés régis par une charte), une directive européenne sur l’expérimentation animale entrée en vigueur le 1^er janvier 2013 impose la prise de précautions pour les céphalopodes (calmars, pieuvres, etc.) en raison de « leur aptitude à ressentir angoisse, douleur et souffrance ». Un premier pas. Mais que sait-on vraiment de l’intelligence et de la sensibilité des invertébrés ?

     Si l’on compare le cerveau d’un invertébré à celui d’un mammifère, il n’y a aucune hésitation possible : 86 milliards de neurones chez l’Homme contre 200 millions pour la pieuvre, un million pour l’abeille, 600 000 pour l’araignée et à peine 200 000 pour la mouche. On pense immédiatement qu’un bagage neuronal aussi faible ne peut conduire qu’à des réponses réflexes aux incitations extérieures et en aucun cas à une pensée ou une réflexion, si ténues soient-elles. Mais comparaison n’est pas raison. Chez les invertébrés le cerveau n’est pas tout le système nerveux central : de nombreux neurones intervenant dans les interactions avec l’extérieur se trouvent ailleurs ; par exemple, la majorité des neurones du poulpe se trouve… dans ses tentacules. Chez la mouche, le système visuel est au moins aussi complexe que celui d’un mammifère. Or un système nerveux élaboré peut être le support de quelque chose de plus compliqué qu’un simple arc-réflexe : la douleur sans doute, la peur de cette douleur donc l’angoisse peut-être, et, qui sait, une certaine forme de conscience, donc d’intelligence potentielle... Mais comment savoir ? Quelques expérimentations commencent à être publiées sur le sujet :

. l’araignée

     L’expérience consiste à mettre une araignée affamée face à des tubes en aluminium comportant de nombreux tournants et croisements et représentant deux parcours différents, l’un conduisant à une proie, l’autre à un emplacement vide. La construction est faite de telle manière que l’araignée qui voit son butin avant de s’élancer est obligée de le perdre de vue dès qu’elle emprunte les tubes. Le résultat est surprenant puisque l’arachnide se trompe rarement et atteint très souvent sa proie. Les scientifiques en déduisent qu’elle a conservé en mémoire une représentation du chemin, atteignant ainsi le stade de la « permanence de l’objet » évoqué plus haut, un item réservé à des intelligences assez évoluées…

. la pieuvre (ou poulpe)

     Les scientifiques ont suivi durant plusieurs années des poulpes dans les eaux indonésiennes et ont pu mettre en évidence un comportement bien spécifique qui est l’utilisation d’outils : les céphalopodes étudiés ici utilisent des coquilles de noix de coco pour se mettre à l’abri. Il ne s’agit toutefois pas d’une simple recherche ponctuelle de protection puisque chaque poulpe garde son espèce d’armure durant des semaines en l’entraînant parfois très loin avec lui : ce comportement est acquis et non inné (comme celui du Bernard-l’hermite qui protège son estomac mou en squattant une coquille).

. le crabe

     Comme pour tous les invertébrés, il est à l’évidence difficile d’apprécier si les crabes peuvent avoir des pensées et a fortiori s’ils possèdent une conscience même embryonnaire. Toutefois, si activité cérébrale réflexive il peut y avoir, il est impératif qu’elle soit précédée d’une sensibilité et d’une mémoire. Une intéressante expérience a été menée avec les crabes verts : on sait que ces animaux cherchent à se protéger des prédateurs à marée basse en se réfugiant dans des trous. On va donc observer le comportement de ces crabes placés dans un bac dont chaque extrémité est pourvue d’un abri obscur (abris 1 et 2). On attache un fil électrique à l’une des pattes du crabe de façon à lui adresser une légère décharge électrique lorsqu’il se sera réfugié dans l’un des abris (par exemple, l’abri 1). A compter de la deuxième ou troisième décharge, le crabe choisira systématiquement l’abri 2, preuve qu’il a bien mémorisé l’expérience désagréable subie dans l’abri 1… Démonstration est ainsi faite que l’animal a éprouvé une sensation douloureuse et, plus encore, qu’il a appris à l’éviter. A-t-il une véritable conscience ? Rien n’est moins sûr mais ce dont on est certain, c’est qu’il a fait preuve d’une certaine intelligence puisqu’il s’est adapté à une situation nouvelle (apprentissage).

L’intelligence des animaux

     Il est clair que les animaux, aussi évolués soient-ils, ne possèdent pas une intelligence capable de rivaliser avec celle de l’Homme, même si l’on tient compte des milieux particuliers où ils vivent et des circonstances très différentes qu’ils rencontrent. Toutefois, quel que soit leur degré de complexité, ils semblent que tous possèdent un certain degré d’intelligence : leurs facultés d’apprentissage ne sont jamais totalement nulles.

     D’un autre côté, il semble certainement vain de vouloir « classer » ces différents degrés d’intelligence car ceux-ci seraient forcément rapportés à l’intelligence humaine or les problèmes posés à l’animal ne sont pas ceux de l’Homme. Une fois encore, gardons-nous de l’anthropomorphisme !

       Cela dit, on peut sans trop s’avancer affirmer que les animaux, même très rudimentaires, possèdent une certaine intelligence des situations qui leur sont propres. Comme on l’a écrit plus haut, l’intelligence des êtres vivant sur notre planète est de même nature bien qu’à des degrés différents. Du plus simple au plus compliqué, il existe une certaine linéarité de l’intelligence du vivant dans notre monde et, signalons-le au passage, toujours une sensibilité plus ou moins aiguisée à la souffrance et donc à une certaine forme de peur, voire d’angoisse. Non, les animaux ne sont pas des machines comme on l’a souvent prétendu avec Descartes. Ce sont des êtres biologiques et, à ce titre, ils peuvent certainement ressentir plaisir et souffrance. Il serait bon que certains de nos contemporains s’en souviennent dans un monde dominé par l’Homme et souvent mis à mal par lui.

Sources :

1. Wikipedia France

2. Science & Vie, n° 1144, janvier 2013

3. http://www.psychoweb.fr/news/27-intelligence-animale/

4. http://equihom.over-blog.com/article-peut-on-parler-d-intelligence-animale-86964263.html

Images :

 1. dauphins (sources : http://fr.questmachine.org/wiki/Les_dauphins)

2. tailles respectives de différents cerveaux de mammifères (sources : fr.wikipedia.org)

3. geai buissonnier (sources : fr.wikipedia.org)

4. corneille noire (sources : alpesoiseaux.free.fr)

5. singe bonobo (sources : extraisreloaded.blogspot.com)

6. une araignée enroulant sa proie (sources : xgodsoul.com)

7. crabe vert (sources : manger-la-mer.org)

(pour en lire les légendes, passer le curseur de la souris sur les illustrations)

Mots-clés : comportement inné - comportement acquis - apprentissage - sélection naturelle - mémoire - langage - morphème - catégorisation - permanence de l'objet - test du miroir - 

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Sujets apparentés sur le blog

1. indifférence de la Nature

2. les mécanismes de l'Evolution

3. insectes sociaux et comportements altruistes

4. comportements animaux et Evolution

5. domestication et Evolution

6. l'inné et l'acquis chez l'animal

7. le mimetisme, une stratégie d'adaptation

7. l'intelligence animale (1)

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     Evaluer l’intelligence des animaux est un problème immense qui passionne chercheurs et philosophes depuis des siècles : il n’est bien sûr pas question de le résoudre ici mais uniquement d’engager une réflexion. Plusieurs difficultés se présentent d’emblée. D’abord, avant de chercher à savoir ce qu’elle représente chez les animaux, il convient de définir ce que l’on appelle intelligence et ce n’est pas une mince affaire ! Ensuite, on comprend immédiatement combien il est difficile de recourir à une hiérarchisation de l’intelligence parmi les espèces animales tant les domaines, les formes d’action et les solutions trouvées peuvent être dissemblables. Enfin - on ne le répétera jamais assez - l’Homme est lui-même un animal, un mammifère : entre lui et tous les autres, il existe, certes, une différence de degré mais pas de nature. Pourtant, le terme « intelligence animale » qui est notre propos aujourd’hui l’exclut de fait, l’intelligence humaine faisant à l’évidence partie d’un autre débat. Ces quelques considérations très générales expliquent pourquoi on ne trouvera pas dans cet article une étude détaillée et argumentée sur le sujet mais bien plutôt quelques pistes destinées à se faire une idée de la question…

L’intelligence

    Le mot intelligence provient du latin (intelligentare) qui « signifie faculté de comprendre ». C’est l’ensemble des facultés mentales qui, en effet, permet de comprendre le monde qui nous entoure et les choses qui le peuplent puis de relier entre eux ces différents éléments pour aboutir à une pensée rationnelle permettant l’action. Cette pensée rationnelle s’oppose donc à l’intuition ou à la sensation puisqu’elle autorise le recul et la réflexion. Et donc la compréhension de situations nouvelles. On peut également dire que l’intelligence, c’est la capacité à traiter des informations pour atteindre l’objectif que l’on s’est fixé. Exprimé plus simplement,  l’intelligence, c’est la faculté d’adaptation.

     Chez l’animal, bien des actions sont innées (comme on le verra par la suite, certains auteurs pensaient jadis que l’animal n’était que cela) mais il existe chez tous une certaine faculté d’adaptation par l’apprentissage : tout le problème est de comprendre ce qui revient à l’un ou à l’autre et, surtout, quelle est l’importance de cet apprentissage et donc de cet acquis qui va entraîner une réponse adaptée à une situation nouvelle…

Perception de l’intelligence animale à travers les âges

     Depuis que l’Homme a eu conscience qu’il vivait entouré d’animaux ayant leurs vies propres et des comportements spécifiques, il s’est posé la question de savoir s’ils possédaient une intelligence, fut-elle rudimentaire. Cette question fut même la source de grands débats philosophiques dès l’antiquité.

Dans l’antiquité

     Dans le monde occidental, Aristote (384-322) pensait que l’Homme était le seul à posséder une pensée rationnelle mais il reconnaissait aux animaux, du moins aux plus évolués d’entre eux, une sagesse pratique (phronesis). Il chercha à démontrer leur intelligence grâce notamment à leur mémoire, expliquant que les animaux apprennent en partie par leur expérience propre mais aussi par imitation de leurs semblables. Les stoïciens, quant à eux, ne croyaient pas à cette intelligence animale car pour eux vertus et mémoire, effectivement signes d’intelligence, sont impossibles sans la raison. Par la suite, les philosophes stoïciens de l’époque impériale tels Sénèque, Hiérocles ou Epictète restèrent persuadés que les animaux ne possèdent aucune intelligence, une thèse reprise plus tard par Galien. Cette école de pensée eut une influence importante au cours des siècles qui suivirent.

L’animal-machine

     Au XVIème siècle, René Descartes (1596-1650) exposa sa conception de l’intelligence animale, notamment dans son Discours de la méthode, une approche de la question qui fit grand bruit. Il expliquait qu’aucune machine ne peut utiliser un langage ou des signes et qu’il lui est donc impossible d’accéder à l’universalité. Puisque, selon lui, les animaux n’ont pas la faculté de posséder une pensée abstraite et donc de réfléchir, il lui semblait évident qu’on pouvait les assimiler à des machines.

     Un siècle plus tard, cette conception réductrice sera encore défendue par Malebranche (1638-1715), puis par Buffon (1707-1788). Les empiristes comme Locke (1632-1704) et les sensualistes comme Condillac (1715-1780) s’insurgèrent contre cette approche. François Bernier (1620-1688), ami de Molière et de La Fontaine, expliquait par exemple « que personne ne pourra jamais croire qu’un animal écorché vif ne puisse avoir aucune sensation ». Toutefois, c’est Réaumur (1683-1757) qui sembla le plus proche de reconnaître une part importante d’intelligence aux animaux. Le débat faisait donc rage mais on s’orientait néanmoins vers une « certaine » reconnaissance de l’intelligence animale.

La révolution darwinienne

     Pour la première fois, dans son ouvrage « de l’origine des espèces au moyen de la sélection naturelle » paru en 1859, Charles Darwin propose une explication cohérente à nombre de faits que les créationnistes – et pour cause – ne pouvaient expliquer. Il avance que les êtres vivants découlent tous les uns des autres (qu’ils ont donc un ancêtre commun) et que, au cours des âges, une sélection s’impose dans le vivant, favorisant les espèces les mieux adaptées à leur milieu (avantage sélectif) au détriment des moins favorisées. Dès lors, les fossiles, témoins d’espèces disparues, les ressemblances et les caractères communs d’une espèce à l’autre, les modifications d’une même espèce au cours du temps, etc. trouvent une explication crédible.

     En 1872, il complète sa pensée dans un ouvrage « l’expression des émotions chez l’homme » : il insiste sur une évolution partagée entre les espèces. Partant de l’étude des mouvements du visage humain – et donc de l’expression des émotions – il démontre qu’on peut trouver, parfois légèrement transformées ou plus ou moins rudimentaires, les mêmes expressions chez l’animal (voir le sujet : l'inné et l'acquis chez l'animal). C’est la porte ouverte à la compréhension d’une intelligence animale et à la récusation de l’animal-machine.

     En 1882, George J. Romanes (1848-1894) qui explique que les activités des animaux sont analogues aux activité humaines, puis après lui, John Watson (1878-1958) et Frédéric Skinner (1904-1990) permettront la mise en place du behaviorisme, c'est-à-dire l’étude des comportements observables déterminés par l’environnement et donc les interactions de l’individu avec son milieu.

Naissance de l’éthologie

     Konrad Lorenz (1903-1989 et prix Nobel de physiologie en 1973 avec Karl Von Frisch et Nikolaas Tinbergen) sera l’un des pionniers d’une nouvelle science, l’éthologie, dont le but est l’étude des comportements des animaux dans leur milieu naturel. Les éthologues chercheront à faire la part de  ce qui revient chez l’animal à l’inné et à l’acquis, notamment par apprentissage. Or, qui dit apprentissage, dit forcément adaptation à une situation donnée et donc une forme d’intelligence. Tout le problème va être de mesurer celle-ci, de la quantifier, de la hiérarchiser et, à l’évidence, ce n’est pas le plus facile...

l’intelligence animale

     Certainement pas à la hauteur de celle de l’Homme (en général) qui est un animal à part, l’intelligence des animaux est toutefois indiscutable. Ceux-ci – on l’abordera dans une seconde partie de ce sujet – sont dotés de mémoire et disposent de réelles facultés d’apprentissage. Ils sont également capables d’une véritable représentation du monde (en tout cas, de leur monde) et certains d’entre eux, plus évolués, disposent même d’une conscience de soi.

     Toutefois, il est un travers qu’il nous faut chercher à éviter : le jugement de tel ou tel comportement selon nos propres aprioris. Autrement dit, il nous faut nous méfier de cet anthropomorphisme latent en chacun de nous qui nous oblige souvent à juger les performances et les comportements des animaux selon des critères spécifiquement humains. Car, à y bien réfléchir, qu’est-ce que la faculté d’adaptation à un milieu ? L’Homme, c’est vrai, domine la planète et, plus encore, il la transforme selon son bon plaisir. Pourtant, certaines espèces animales ont conquis la Terre dans tous ses compartiments, beaucoup d’entre eux inaccessibles à l’Homme. Je pense à la réflexion du paléontologue Stephen J. Gould selon laquelle la plus complète adaptation au milieu terrestre est celle des bactéries, présentes absolument partout. Mais a-t-on encore le droit d’évoquer ici une intelligence animale ?

     Que dire également des animaux qui se sont « humanisés » au contact de l’Homme, des êtres qui finissent par nous renvoyer par effet-miroir ce que nous projetons d’eux ?

     Il faut donc être particulièrement prudent lorsqu’on décide d’évaluer une intelligence que nous avons, de par nos préjugés, tant de mal à comprendre.

Comment évaluer l’intelligence d’un animal ?

     On vient de le dire, il s’agit là d’une tâche extrêmement complexe : dans la seconde partie de ce sujet (voir : intelligence animale - 2), nous essaierons néanmoins de savoir comment on a pu estimer (langage, utilisation d’outils, comportement, etc.) la faculté d’adaptation – donc l’intelligence – de certains animaux. Nous évoquerons, bien entendu, les grands singes qui nous sont si proches, mais également certains mammifères ainsi que, parmi d’autres,  les oiseaux ou les cétacés. En cherchant à chaque fois à cerner « leur » propre adaptation sans trop la juger par rapport à nous.

 Sources :

. Wikipedia France

. http://equihom.over-blog.com/

. http://www.psychoweb.fr/

Images

1. Quel est le degré d'intelligence d'un singe ? (sources : maxisciences.com)

2. le philosophe grec Aristote (sources : greceantique.net)

3. Descartes (sources : ec-descartes-chateauroux.tice.ac-orleans-tours.fr)

4. expression des émotions humaines (sources : lecorpshumain.fr)

5. Konrad Lorenz (sources : fr.wikipedia.org)

6. streptococcus pneumionae (sources : gurumed.org)

 (pour en lire les légendes, passer le curseur de la souris sur les illustrations)

Mots-clés : faculté d'adaptation - apprentissage - Aristote - Stoïciens - René Descartes - animal-machine - René-Antoine de Réaumur - Charles Darwin - behaviorisme - Konrad Lorenz - Karl Von Frish - Nikolaas Tinbergen - conscience de soi - anthropomorphisme

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Sujets apparentés sur le blog

1. l'inné et l'acquis chez l'Homme

2. l'inné et l'acquis chez l'animal

3. les mécanismes de l'Evolution

4. le propre de l'Homme

5. la notion d'espèce

6. l'intelligence animale (2)

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     Après avoir publié son article sur la relativité restreinte en 1905, Albert Einstein récidiva dix ans plus tard en étendant ses équations à l’ensemble de l’Univers (voir sujet : théorie de la relativité générale). Dès lors, le cosmos qui nous entoure devenait intelligible. C’était une véritable révolution d’autant qu’il faut se rappeler que, à l’époque où il fit part de sa théorie, notre « Univers » se cantonnait pour les scientifiques à la seule Voie lactée, notre galaxie, puisque l’on croyait que rien n’existait en dehors d’elle… Il faudra en effet attendre les travaux de Hubble (basés sur ceux d’Henrietta Leavitt à propos des étoiles céphéides) en 1925 pour comprendre que l’Univers est beaucoup, beaucoup plus vaste puisque des galaxies comme la nôtre, il en existe des milliards…

      Les scientifiques découvraient donc un Univers immense, peut-être infini, où la gravitation – grâce à Einstein – devenait enfin compréhensible. Toutefois, cet extraordinaire génie croyait à un univers statique, homogène et isotrope. Évoquons tout d’abord les deux derniers termes : ceux-ci veulent dire que quels que soient la direction et l’éloignement observés, la structure de l’Univers reste la même et que les vitesses (dites de récession par rapport à nous) des objets qu’il contient (à l’exception de notre « groupe local » décrit dans le sujet précédent) sont identiques quel que soit l’endroit où a lieu l’observation. Ce qui fut effectivement confirmé. Toutefois, pour des raisons restées plutôt mystérieuses (philosophiques ? Religieuses ?), Einstein avait conclu à un univers statique et fini, c'est-à-dire toujours de la même taille. Pour cela, compte tenu de ses calculs, il lui fallait ajouter une force susceptible de s’opposer à la gravitation (qui attire les objets entre eux), en l’occurrence une force dite répulsive (qui, au contraire, éloignerait ces mêmes objets). Il la nomma « constante cosmologique » et l’introduisit dans ses équations. Cependant, pour que son modèle réponde effectivement à un Univers statique, il lui donna une valeur exactement égale à celle des forces de gravitation. On sait aujourd’hui que cette proposition est fausse. Einstein, par la suite, affirma que « ce fut la plus grande erreur de sa vie ». On lui pardonne aisément… d’autant que cette constante cosmologique revient actuellement en état de grâce (mais quelque peu différente) comme on va le voir par la suite.

Observation de l’expansion de l’Univers

     L’univers est donc plutôt en expansion mais en expansion comment ? En réalité, les scientifiques qui s’étaient attelés à la lourde tâche d’évaluer sa dynamique croyaient que son accroissement devait forcément se ralentir. Brian Schmidt, (prix Nobel en 2011 pour ses travaux entrepris avec son collègue Adam Riess) pensait comme la majorité des scientifiques d’alors que les forces de gravitation qui attirent les éléments massifs ne pouvaient que ralentir cette expansion. Leurs doutes portaient en réalité sur la question suivante : cette expansion bien que progressivement ralentie allait-elle être infinie ou bien le processus allait-il s’inverser pour aboutir à un repli sur lui-même en un décalque inversé du Big bang appelé Big crunch ?

      Leurs travaux portaient sur une variété bien particulière de supernovas (voir sujet : novas et supernovas) constituées à partir de naines blanches (voir sujet : mort d’une étoile). Ces naines blanches sont des étoiles en fin de vie qui se contractent sous l’effet de la gravitation jusqu’à atteindre la taille d’une simple planète mais, fait remarquable, lorsque leur masse est voisine de 1,4 fois celle du Soleil, elles explosent en quelques secondes en produisant une réaction thermonucléaire gigantesque (supernova) extraordinairement lumineuse et visible de fort loin… Or ces explosions sont toujours identiques quelles que soient les distances d’où on les voit : ce sont de véritables témoins éparpillés dans le cosmos dont on peut calculer la distance… et permettre ainsi l’évaluation de l’expansion de l’Univers dans son ensemble.

     Schmidt fit donc ses calculs… les refit et les refit encore avec toujours le même résultat, incroyable pour l’époque : non seulement la vitesse d’expansion de l’Univers n’allait pas en ralentissant mais, bien au contraire, s’accélérait sans cesse. Énorme émoi dans le Landerneau astronomique pour une raison évidente : si les forces de gravitation n’arrivent pas à ralentir comme prévu cette expansion, c’est que « quelque chose », une force répulsive, les contrecarre. Mais quoi ?

Matière noire et énergie sombre

     En définitive, il existe bien une « constante cosmologique » mais un peu différente de celle imaginée par Einstein puisqu’elle s’oppose si bien aux forces gravitationnelles qu’elle en augmente la vitesse d’expansion totale de l’Univers. Cette mystérieuse force, à ce jour encore inconnue, représente environ 73% de l’énergie de l’Univers. Puisqu’on n’en connaît pas encore la nature, on l’a appelée énergie sombre (voir le sujet : matière noire et énergie sombre). Les éventuels candidats responsables de cette forme particulière (et dominante) d’énergie ont été passés au crible mais sans que l’un quelconque d’entre eux n’emporte la conviction. Bref, on ne sait toujours pas ce qu’il en est. Une chose est sûre : le fait que la seule matière connue (celle dont sont composés nos galaxies et tous les objets observables) ne représente que 4% de l’ensemble (pour 23% de matière noire et 73% d’énergie sombre) ne peut que nous laisser sur notre faim…

Nouvelles méthodes d’évaluation de l’expansion de l’Univers

     On a vu que la principale méthode d’étude de cette expansion (et donc le moyen d’évaluer directement l’action de l’énergie sombre) est celle qui concerne les supernovas. D’autres preuves indirectes existent se fondant notamment sur la mesure du fonds diffus cosmologique (voir le sujet : fonds diffus cosmologique), c'est-à-dire l’étude de la carte résultant du tout premier rayonnement de l’Univers, vers 380 000 ans après le Big bang. Que montre cette étude ? Que l’Univers possède une courbure liée à la gravitation qui est très faible. En d’autres termes, l’Univers est pratiquement plat ce qui n’est possible que si toute la matière qu’il contient (visible ou invisible comme la matière noire) représente environ 25%, l’énergie sombre s’inscrivant pour 75% du total. On retombe sur les chiffres donnés par la première méthode des supernovas…

     Très récemment, une autre approche a été tentée : la mesure des oscillations baryoniques, approche qui arrive au même résultat. De quoi s’agit-il cette fois-ci ? Il s’agit de mesurer les ondes sonores du tout jeune univers, un phénomène qui a dessiné de petites rides dans la répartition de la matière. Ces rides augmentent avec l’expansion à la manière de lignes qui s’étirent progressivement : on peut les mesurer à différentes époques et les résultats, assez précis, donnent la même réponse…

L’Univers est bien en expansion

     On peut donc retenir cette incontestable conclusion : l’Univers est en expansion et celle-ci s’accélère. De plus, nous ne connaissons vraiment que 4% des acteurs de cette expansion, les 96% restants nous étant donc encore inconnus. C’est le modèle cosmologique standard actuellement retenu par les scientifiques et il semble parfaitement cohérent

    Les scientifiques poursuivent donc leurs études, d’autres techniques étant même exploitées : nouvelles mesures d’approche depuis le sol mais également à partir de plusieurs projets spatiaux. Elles ne feront probablement que confirmer ce que l’on sait déjà mais expliqueront-elles pour autant ce que sont ces fameuses forces inconnues ?

L’énergie sombre est la clé de l’explication

      On ne sait pas ce d’où provient cette énergie, nous l’avons déjà dit, mais il est quasi certain qu’elle existe bien. Quelle est son action réelle ? Certaines observations semblent indiquer que l’expansion de l’Univers se serait accélérée il y a 6 milliards d’années (satellite Chandra en 2004) tandis que – rien n’est jamais simple – d’autres prétendent le contraire (satellite européen XMM-Newton). Il faudra donc encore attendre sur ce point.

     Aux yeux de certains, cette question pourrait paraître anecdotique : il n’en est rien car, selon la réponse, trois scénarios peuvent être retenus pour l’avenir de l’Univers dans lequel nous vivons :

. si l’énergie sombre continue à dominer les forces de gravitation, l’expansion s’accélérera et les objets lointains qui ne sont pas liés par les forces de gravitation continueront à s’éloigner les uns des autres à grande vitesse. En pareil cas, d’immenses parties de l’Univers actuellement encore visibles disparaitront de notre champ de vision ce qui rétrécira considérablement nos possibilités d’observation. On peut également penser que l’énergie sombre continuant d’augmenter avec le temps, toute la matière de l’Univers finira par se diluer jusqu’au dernier de ses atomes, laissant un Univers vide et infini : on appelle ce modèle le « Big Rip » ;

. si la densité de l’énergie sombre n’augmente pas (ou très peu) tout restera à peu près en l’état. Notre Galaxie restera la même tandis que tous les autres amas galactiques s’éloigneront constamment ;

. enfin l’énergie sombre peut finir par se diluer avec le temps et même peut-être s’inverser. Les forces gravitationnelles pourraient alors reprendre le dessus et provoquer la contraction de l’Univers pour arriver au Big crunch déjà évoqué, en une sorte de gigantesque balancier cosmique. En l’état actuel de nos connaissances, c’est le scénario le moins probable.

     Il reste donc bien des inconnues et de nombreuses interrogations. Il est certain que connaître la nature exacte de l’énergie sombre permettrait aux chercheurs de se faire une idée plus précise de l’avenir prévisible à très long terme. La solution de cette énigme est peut-être toute proche ou, au contraire, totalement hors de notre portée (comme c’est précis !). Nul ne le sait aujourd’hui. Consolons-nous en nous disant que, en moins d’un siècle, l’astronomie a fait d’extraordinaires progrès dans la compréhension de l’endroit parfois si étrange où nous vivons, même si ces nouvelles et remarquables connaissances posent souvent autant de questions qu’elles ne nous donnent de réponses…

Sources :

. la Recherche, n° 466, juillet-août 2012

. Wikipedia France

Images

1. que sont matière noire et énergie sombre ? (sources : lhcvhm.e-monsite.com)

2. l'amas Abell 1689 (sources : futura-sciences.com)

3. Brian Schmidt (sources : http://fr.wikipedia.org/wiki/Brian_P._Schmidt) 

4. répartition des acteurs de l'Univers (source : thescientist.over-blog.net)

5. fonds diffus cosmologique (source : aither06.free.fr)

6. le Big rip (sources : www.leonardoscienze.it)

(pour en lire les légendes, passer le pointeur de la souris sur les illustrations)

Mots-clés : relativité générale - Edwin Hubble - céphéides - constante cosmologique - Brian Schmidt - supernova - naine blanche - matière noire - énergie sombre - fonds diffus cosmologique - Big bang - modèle cosmologique standard - Big rip - Big crunch

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

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3.  les premières galaxies

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5.  Edwin HUBBLE, le découvreur

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7.  les étoiles primordiales

8.  galaxies cannibales

     Dans l’Univers observable, au plus loin que peuvent porter nos instruments, gravitent des milliards de galaxies, chacune renfermant des centaines de milliards d’étoiles. Toutefois, ces énormes objets ne sont pas distribués au hasard : les galaxies sont regroupées en amas qui peuvent en contenir de quelques dizaines à quelques centaines, amas eux-mêmes rassemblés en « superamas » dont la distribution est régulière le long de gigantesques filaments galactiques. On pense que cet agencement assez régulier est la conséquence directe du début de l’expansion de l’Univers, immédiatement après le Big bang. Bien que séparées par des distances inconcevables pour l’esprit humain, est-il possible que certaines des ces immenses structures puissent se rencontrer et, en pareil cas, que pourrait-il bien se passer ?

Espaces galactiques

     Comme l’a démontré Einstein avec la théorie de la relativité générale, la force qui lie les milliards d’étoiles dans ces vastes ensembles que l’on appelle galaxies est la gravitation, dite justement universelle. Cette gravitation permet en effet aux différents astres d’exercer des attractions réciproques les uns sur les autres et donc de les lier… A plus grande échelle, les galaxies, elles-aussi, sont concernées par cette force de gravitation… à la condition toutefois qu’elles ne soient pas trop éloignées entre elles ce qui est le cas de celles qui peuplent les mêmes amas.

* les amas galactiques : dans chacune de ces structures, les galaxies sont suffisamment proches (tout est relatif) pour s’attirer mutuellement. En revanche, les amas sont trop éloignés les uns des autres pour que la force de gravitation puisse s’exercer et, de ce fait, en raison de l’expansion générale de l’Univers, ils s’éloignent dans toutes les directions (un peu à la manière d’une éponge géante qui gonflerait). On peut visualiser cela facilement dans notre propre amas galactique grâce à l’effet Doppler qui montre que toutes les galaxies ont leurs spectres lumineux décalés vers le rouge (Redshift), et donc s’éloignent de nous, à la notable exception de celles qui se trouvent dans notre amas et qui se rapprochent (décalage de leurs spectres vers le bleu). C’est ce qu’observa Edwin Hubble en 1923 : il fut le premier à en conclure que la plupart des galaxies s’éloignent de nous et ce d’autant plus vite qu’elles sont plus lointaines. Pour un observateur situé sur Terre, l’exception concerne donc notre propre amas galactique, le groupe dit « local ».

* le groupe local : on appelle ainsi l’amas de galaxies qui abrite la Voie lactée ainsi qu’une soixantaine d’autres galaxies de tailles et de formes variables. En fait, dans notre amas, la Voie lactée partage la vedette avec sa grande voisine, la galaxie d’Andromède (M31). Ces deux objets se ressemblent : toutes deux sont des galaxies spirales (voir le sujet : les galaxies) mais Andromède est plus grosse (autour de 1000 milliards d’étoiles contre « seulement » 200 milliards environ à la Voie lactée) et donc plus étendue dans l’espace avec forcément une densité stellaire plus importante. Pourtant, contrairement à ce que l’on aurait pu penser, la Voie lactée semble plus massive et cela s’expliquerait par le fait qu’elle renfermerait une plus grande quantité de matière noire (voir : matière noire et énergie sombre). Autre différence, notre galaxie crée plus d’étoiles que sa voisine, peut-être 3 à 5 fois plus. Quoi qu’il en soit, ces deux géantes sont semblables et entourées de galaxies de taille plus petites… qu’elles ont tendance à attirer et donc à absorber !

Galaxies cannibales

     On a longtemps pensé que le « cannibalisme » galactique – c'est-à-dire l’absorption d’une galaxie par une autre -  était un phénomène relativement rare. La qualité de nos instruments grandissant et les observations devenant forcément plus pointues, on s’est rendu compte que cela n’était pas le cas. Des galaxies lointaines ayant fusionné dans le passé, on en trouve bien des exemples. Toutefois, plus près de nous (dans le temps et dans l’espace), les observations ont montré qu’il en était de même pour Andromède… mais aussi, comme on le verra, pour notre propre galaxie.

* la galaxie d’Andromède M31 (autrefois improprement appelée "grande nébuleuse d’Andromède") est cette superbe galaxie spirale que l’on peut observer avec des jumelles sous la forme d’une tache diffuse dans la constellation du même nom mais qui révèle toute sa splendeur au travers de la lentille d'un télescope. Une vingtaine de galaxies naines orbitent autour de cette géante, deux d’entre elles étant clairement visibles (la galaxie du Triangle et M110). Près de 500 amas globulaires, c'est-à-dire des groupes d’étoiles pouvant renfermer d’une centaine de milliers à un million d’étoiles (voir le sujet : amas globulaires et traînards bleus) sont également satellites d’Andromède. Il s’agit de formations probablement nées en même temps que la galaxie principale car elles sont riches en étoiles anciennes. Peu à peu, par l’effet des « forces de marée » (gravitation), ces structures sont absorbées par la géante... Il en est – ou en sera - de même des galaxies satellites. Les scientifiques utilisant le télescope de La Palma (Canaries) ont d’ailleurs récemment pu mettre en évidence l’absorption de deux petites galaxies par Andromède : c’est bien ce que d’aucuns appellent le cannibalisme galactique. Et c’est une preuve supplémentaire du fait que les grosses galaxies se sont formées par l’agglomération de structures plus petites, un phénomène somme toute banal qui, comme on va le voir, concerne également notre propre galaxie.

* la Voie lactée – que l’on appelle aussi « la Galaxie » (avec un G majuscule) car c’est la nôtre – est plus difficile à observer puisque, par définition, le système solaire se situe en son sein. En l’absence de toute pollution lumineuse, elle n’est partiellement visible que sous l’aspect d’une forme claire, une tache laiteuse - d’où son nom -  mais on sait que sa structure est celle d’une galaxie spirale classique (voir le sujet : place du Soleil dans la Galaxie). Comme pour sa grande voisine, la Voie lactée est également entourée de galaxies naines satellites, respectivement pour les plus importantes : la galaxie du Grand Chien (à 42 000 années-lumière - ou al - du centre galactique), la galaxie du Sagittaire (à 80 000 al), le Grand Nuage de Magellan (à 180 000 al) et le Petit Nuage de Magellan (210 000 al).

     La plupart du temps, les galaxies satellites « phagocytées » par la galaxie principale ne le sont pas directement car elles sont en réalité progressivement dilacérées. En 1938, déjà, une galaxie naine avait été découverte par l’astronome Shapley dans la constellation du Fourneau, son cœur encore repérable bien qu’elle ait été intégrée depuis longtemps à la Voie lactée. De la même façon, il y a une quinzaine d’années, les scientifiques ont pu observer, cachée derrière les étoiles du bulbe de la Voie lactée, la dislocation en cours de la galaxie du Sagittaire. Enfin, il y a peu (2003), c’était au tour d’une galaxie naine dans la constellation du Grand Chien. Cette structure – qui contient environ un milliard d’étoiles – est fortement tailladée par les forces de marée de la Voie lactée au point que son cœur est considérablement délabré tandis qu’une longue traînée de ses étoiles (appelée anneau de la Licorne) fait trois fois le tour de son prédateur…

     On le voit, l’activité d’absorption de notre galaxie est importante… d’autant qu’il est difficile de repérer les restes des galaxies satellites absorbées par le passé puisque, étirées par les formidables force gravitationnelles émises par elle, ces galaxies n’ont plus rien de l’aspect sphéroïdal de leur origine.

     Au total, c’est près de 10 galaxies naines proches de la Voie lactée qui ont été ou sont en cours d’absorption. Même les Nuages de Magellan, galaxies irrégulières plus lointaines, sont concernés et laissent continuellement certaines de leurs étoiles se faire capter par leur immense voisine.

     L’espace entre les étoiles est colossal : la lumière met, par exemple, plus de quatre ans pour provenir de notre plus proche voisine, la naine rouge, Proxima du Centaure. De ce fait lorsque, attiré par une galaxie plus grosse, un groupe d’étoiles arrive au contact, la probabilité d’une rencontre stellaire est voisine de zéro. Aucun risque de collision ! Il n’en est bien sûr pas de même pour les gaz interstellaires qui s’étendent sur des espaces immenses : leur échauffement par leur densification et les forces gravitationnelles permet la formation de véritables pépinières de nouvelles étoiles et c’est même un des mécanismes principaux de ces naissances.

     Suite à ces absorptions successives, il semble que 10% des étoiles qui peuplent notre Galaxie soient des « immigrées », c'est-à-dire secondairement intégrées à l’ensemble par cannibalisme galactique. On peut citer, à titre d’exemple, Arcturus, la plus brillante étoile de la constellation du Bouvier, très facilement repérable dans le ciel de nos nuits, et qui semble bien provenir du Grand nuage de Magellan…

 Avenir des galaxies

     Le remaniement de la composition des grandes galaxies est constant : des étoiles s’y créent continuellement, notamment lors de l’absorption d’objets stellaires satellites qui apportent déjà eux-mêmes leurs propres étoiles. Est-ce à dire que le devenir des grandes galaxies d’un amas comme le nôtre est d’aboutir au bout du compte à la formation d’une seule et immense galaxie géante ? C’est le scénario le plus probable quoique que, comme on l’a déjà vu (voir le sujet : les premières galaxies), tout n’est pas encore très clair. Une chose est sûre : si les forces de gravitation au sein d’un même amas ne sont pas contrebalancées par un mécanisme encore à découvrir, les galaxies qui y résident finiront par se rencontrer et ne plus former qu’une seule. C’est d’ailleurs bien ce que nous indiquent les instruments pour notre groupe local. On a déjà expliqué que les spectres lumineux de ses galaxies étaient déviés vers le bleu (blueshift) ce qui sous-entend qu’elles se rapprochent de nous (ou nous d’elles). C’est bien le cas d’Andromède.

     La galaxie géante Andromède est située à environ 2,5 millions d’al de la Voie lactée ce qui reste une distance considérable. Toutefois, elle se rapproche à la vitesse de 300 km/seconde : les calculs nous montrent que le choc entre ces deux géantes se fera dans environ 3 milliards d’années sans qu’il y ait, répétons-le, sauf de façon rarissime, de collisions stellaires. La résultante en sera une galaxie elliptique géante, ultime recomposition de notre amas local. Dans ce futur si lointain que les Hommes ne le verront pas, les ciels seront sans doute extraordinaires : la tache, presque invisible aujourd’hui, d’Andromède occupera tout le ciel avec ses milliards d’étoiles susceptibles de se mélanger progressivement à ceux de notre Galaxie…

Et après ?

     Si, comme cela est probable, chaque amas galactique n’est plus occupé que par une supergalaxie, ceux-ci continueront certainement à s’éloigner les uns des autres au rythme de l’expansion de l’Univers… jusqu’à ce qu’au bout du temps la matière finisse par se dissoudre dans l’incommensurable espace glacé constamment créé. A moins qu’un mécanisme encore non détecté vienne s’opposer à cette fuite sans fin, inversant par exemple le processus jusqu’à réduire l’Univers en un « Big crunch », analogue inversé du Big bang…

     J’aurai l’occasion de revenir sur ce que l’on sait de l’expansion actuelle de l’Univers (et surtout sur ce que l’on ignore) et le rôle de la matière noire (si elle existe vraiment) dans un prochain sujet (voir le sujet : l'expansion de l'Univers).

 Images

 1. fusion galactique (sources :  http://hubblesite.org in http://www.astronoo.com)

2. filaments cosmiques (sources : casca.ca)

3. notre groupe galactique local (sources : atunivers.free.fr)

4. la grande galaxie M31 Andromède (sources : presencenet.be)

5. coeur de notre Galaxie (sources : sergebrunier.com) 

6. Voie lactée, galaxie du Grand Chien et anneau de la Licorne (sources : www.cosmovisions.com/NaineCMa.htm)  

7. fusion de galaxies (sources : hubblesite.org/gallery)  

 (pour en lire les légendes, passer le pointeur de la souris sur les illustrations)

Mots-clés : galaxies - amas galactiques - superamas - relativité générale - filaments galactiques - effet Doppler/Fizeau - décalage vers le rouge (redshift) - Edwin Hubble - M31 Andromède - matière noire - amas globulaires - Voie lactée - nuages de Magellan - Big crunch

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

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2. les étoiles primordiales

3. Big bang et origine de l'Univers

4. place du Soleil dans la Galaxie

5. matière noire et énergie sombre

6. amas globulaires et traînards bleus

7. juste après le Big bang

8. la Terre, centre du Monde

     Il y a quelques mois, j’ai abordé une stratégie d’évolution assez fréquente dans la Nature, le mimétisme (cf. sujet : le mimétisme, une stratégie d'adaptation). Mais il existe un autre phénomène adaptatif bien plus répandu chez les êtres vivants, le parasitisme, dont certaines formes sont redoutables d’ingéniosité.

     La Vie sur Terre revêt souvent des aspects complexes, parfois même totalement inattendus. Il est vrai qu’elle a eu des centaines de millions d’années pour prospérer dans une compétition âpre et soutenue. Sous l’action de la sélection naturelle, les espèces se sont transformées pour mieux s’adapter, la plupart d’entre elles, moins performantes ou victimes d’un hasard contraire, ayant d’ailleurs aujourd’hui disparu. Dans ce combat de tous les instants pour la survie, il n’y a pas que la lutte entre prédateurs et proies : le parasite et son hôte sont une autre forme de compétition et je vous propose donc de nous y intéresser aujourd’hui.

Une stratégie évolutive

     Le parasitisme est une relation entre deux individus dans laquelle un des protagonistes tire profit soit en se nourrissant, soit en s’abritant, voire en se reproduisant grâce à l’autre, appelé hôte, que ce dernier soit conscient ou non de la relation. Deux points semblent d’emblée importants à souligner : tout d’abord, il s’agit d’une relation durable, contrairement à celle liant un prédateur à sa proie, forcément éphémère ; ensuite, il convient de bien comprendre que le parasitisme est répandu chez tous les êtres vivants (à l’exception notable des échinodermes comme les oursins ou les étoiles de mer) et qu’il est bien plus fréquent qu’on ne l’imagine habituellement. C’est indéniablement une stratégie d’adaptation adoptée par de multiples espèces qui « économisent » ainsi leur énergie en utilisant celle des autres.

Il existe différentes sortes de parasites :

* les ectoparasites sont présents à l’extérieur de l’hôte : par exemple, chez certains poissons, le parasite se loge dans les branchies ou dans des replis de peau tandis que, chez les plantes, les épiphytes se servent d’autres plantes comme supports afin de prélever sels minéraux et humidité de l’air.

* les endoparasites sont directement présents dans le corps de l’hôte : il peut, par exemple, s’agir du tube digestif, du sang, du foie, des muscles, etc.

* des formes intermédiaires ont été décrites et on parle alors de mésoparasites : en pareil cas, le parasite s’incruste dans une cavité en relation avec l’extérieur, la cavité buccale, par exemple.

     Quoi qu’il en soit, il s’agit d'une compétition qui relève de la sélection naturelle et donc de l’Evolution. Depuis des millions d’années, parasites et hôtes se livrent à une bataille féroce où chacun des protagonistes rivalise d’inventions évolutives rapidement neutralisées par les contre-mesures de l’adversaire : l’hôte évolue pour se débarrasser (ou ne pas rencontrer) son parasite tandis que ce dernier évolue pour pouvoir continuer à profiter de son support.  Les scientifiques parlent alors de coévolution.

Avantages et inconvénients du parasitisme

     Si l’Evolution a permis la sélection et le maintien de tant de formes de parasitismes, c’est que la stratégie doit à terme rapporter. Pourtant tout n’est pas toujours facile pour le parasite.

     Au rang des inconvénients, il paraît évident que le parasite est dépendant de son hôte et doit donc être obligatoirement mis en sa présence. Par ailleurs, si le parasite se sert de son hôte pour se reproduire, il lui faudra vivre une existence cyclique faisant appel parfois et dans un ordre donné à plusieurs hôtes intermédiaires ce qui complique sa situation. Enfin, le parasite doit ménager son hôte, une action trop brutale pouvant occasionner la mort de son support et donc la disparition de ses ressources…

     A contrario, le parasite bénéficie de certains avantages : l’hôte peut se déplacer, parfois dans des territoires totalement hors de portée du parasite, contribuant ainsi – le plus souvent involontairement – à disséminer ses moyens de reproduction. D’autre part, l’hôte fournit à son parasite des ressources (nourriture, énergie) et un habitat stable qui, notamment en cas d’endoparasitisme, peut se révéler être un refuge contre d’éventuels prédateurs.

     Il existe nombre de stratégies de parasitisme, parfois fort simples quoique très efficaces, mais également d’autres extraordinairement complexes, comme seule l’Evolution peut en permettre l’apparition au fil des milliers de siècles au cours desquels chacun des protagonistes a pu affuter ses armes. Il peut alors s’agir d’une véritable manipulation de l’autre !

L’art subtil de la manipulation

     Le parasitisme prend parfois des formes surprenantes au point que l’œil non avisé en arrive à se demander comment de telles prodigieuses conduites sont possibles et finit peut-être par se persuader qu’il s’agit là de processus préétablis : il n’en est rien car seules les gigantesques durées de temps concernées et l’Evolution qui les a peuplées sont en cause. En voici quelques exemples.

* une guêpe machiavélique

     J’avais, dans un sujet précédent, rapporté l’exemple de la guêpe fouisseuse chère à l’entomologiste Fabre (voir : indifférence de la Nature) mais d’autres guêpes se font aussi une spécialité de la capture de proies vivantes pour leur progéniture. Prenons, par exemple, le cas de la guêpe tropicale Ampulex compressa. Voilà un insecte qui chasse les cafards dans un but bien précis. Dès qu’elle a repéré sa victime, la guêpe se jette sur elle et la pique deux fois : au thorax pour lui immobiliser temporairement les pattes antérieures et à la tête pour inhiber les régions neuronales qui commandent la marche. La guêpe s’éloigne alors tranquillement tandis que le cafard, désorienté et devenu l’ombre de lui-même, passe un long moment à tourner en rond et à faire stupidement sa toilette… La guêpe est de retour : elle ne perd pas de temps. D’abord, elle s’assure que sa manipulation à bien marché en donnant un coup de tête à sa victime. Pas de réaction notable. La guêpe peut alors couper les antennes du cafard et s’en servir pour perforer la carapace de sa proie et lui sucer l’hémolymphe qui est le sang des insectes. Cela fait, la guêpe s’empare de sa victime qu’elle traîne jusqu’à son terrier. Une fois à bon port et protégée des aléas extérieurs, elle pond un œuf  sur une des pattes du cafard, œuf qui éclot en deux jours. La larve sait alors comment se comporter : elle dévore progressivement le cafard de l’intérieur en prenant bien garde de le maintenir en vie (pour garder fraîche la nourriture). Il lui faudra environ un mois et demi pour ne laisser qu’un cadavre momifié… Cauchemardesque ? Pour nous, oui, mais la guêpe se moque de nos conventions humaines qui n’ont pas cours dans la nature. Ce qui compte pour elle, c’est qu’elle nourrisse convenablement sa progéniture et, cela, elle le fait très bien…

*  la douve du foie

     L’Homme n’échappe évidemment pas au parasitisme : celui bien connu de la tique, par exemple, dont certaines espèces peuvent parasiter trois hôtes intermédiaires, le dernier pouvant être justement Sapiens (perchée sur un brin d’herbe, elle se laisse tomber à son passage) chez qui elle peut entraîner la survenue de maladies très sérieuses comme la maladie de Lyme. Mais il existe bien d’autres candidats…

     Enfant, je me souviens parfaitement avoir entendu à la radio, un fait divers où toute une groupe de vacanciers ayant mangé du cresson sauvage avait été contaminé par la « douve du foie » : rien que le nom du parasite m’avait alors effrayé ! De quoi s’agit-il en réalité ?

     La douve la plus redoutable est probablement la grande douve appelée fasciola hepatica ; il s’agit d’un ver trématode qui peut infecter salade crue, cresson sauvage, mâche, etc. (d’où d’ailleurs la nécessité de laver abondamment ces aliments ou, mieux encore, de ne manger que ceux dont la provenance est sûre). Normalement, le ver parasite essentiellement les ruminants (le mouton surtout) et parfois le cheval. Une fois dans ce type d’hôte, il prospère en se nourrissant de sang et de cellules hépatiques car son lieu de prédilection est le foie et les canaux biliaires. Mais ses œufs ne peuvent éclore chez cet hôte : il leur faut migrer. Ils quittent donc leur premier hôte avec ses excréments et se retrouvent à l’air libre où ils vont donner naissance à une larve minuscule qui va chercher son premier hôte intermédiaire, un mollusque gastéropode d’eau douce. Une fois dans le corps du mollusque, la douve se retrouve sous la forme d’une nouvelle larve (rédie) qui prospère, en ressort encore différente (cercaire) et nage afin de trouver l’endroit idéal pour être absorbé par un nouvel hôte où elle pourra recommencer le cycle. Très fréquente chez les ruminants, elle est donc rare chez l’Homme qui consomme des aliments en principe protégés… sauf exception. Pouvant mesurer jusqu’à 2 à 3 cm de long – et bien que l’Homme ne soit pas l’hôte le plus approprié pour elle – la douve peut entraîner une symptomatologie clinique parfois sérieuse après un mois d’incubation durant lequel les douves (elles peuvent bien sûr être plusieurs) se développent. Bref, un parasite à éviter !

     Il s’agit là d’une forme classique de parasitisme où le parasite vit aux dépens de son hôte et profite de lui pour assurer les différents stades de son développement. Parfois, au-delà du profit immédiat et essentiellement matériel, il existe des parasites qui modifient le comportement de leurs hôtes pour arriver à leur fin…

* le champignon tueur de fourmis

     Un champignon, on le sait bien, ne peut pas se déplacer seul. Voilà la raison pour laquelle il parasite le cerveau d’une fourmi. Ce champignon s’appelle Ophiocordyceps unilateralis et peuple certaines forêts du Brésil. La fourmi, elle, est d’espèce charpentière, c'est-à-dire qu’elle creuse son nid dans les arbres, plutôt à leur sommet. Malheur à elle si elle rencontre notre champignon parasite : la fourmi perd immédiatement ses repères et entreprend de redescendre vers le sol mais pas n’importe où. Elle « choisit » un endroit situé à 25 cm de hauteur, où l’humidité est maximale et la température comprise entre 20 et 30°. Arrivée là, elle mord une feuille… et meurt. Le champignon qui s’était fixé sur elle peut tranquillement produire des filaments sur la tête de l’insecte de manière à former une sorte de tige d’où des spores seront disséminées au gré du vent. Dans la zone d’environ un m² alors formée, il ne fera pas bon d’être une fourmi… Grâce à la prise de contrôle du cerveau de la fourmi, le champignon peut donc se déplacer et se reproduire. Et ce n’est pas récent : des fossiles de feuilles datant de 48 millions d’années montrent déjà de telles morsures de fourmis. Comment fait-il ce champignon pour parasiter sa proie et pourquoi celle-ci meurt-elle en mordant la feuille ? On ne le sait pas encore…

* le protozoaire modifiant le comportement des rats

     Un protozoaire est un petit organisme composé d’une seule cellule : c’est, par exemple, le cas de la paramécie. L’un d’entre eux s’appelle toxoplasma gondii (voir la "brève" en fin d'article) et il parasite de nombreux hôtes intermédiaires chez lequel il vit mais ne peut se reproduire : il lui faut donc trouver son hôte « final » (comme la douve chez le mouton), hôte où il pourra avoir une descendance et pour ce protozoaire là, l’hôte de ses rêves est le tube digestif du chat, et uniquement lui… Mais comment l’atteindre ? En passant par un hôte intermédiaire, le rat, dont on sait qu’il est souvent croqué par notre félin familier. Oui, mais s’en remettre au hasard d’une rencontre finalement fortuite est insuffisant pour notre parasite : une équipe de chercheurs de Stanford (USA) a pu ainsi montrer que toxoplasma gondii modifie le comportement du rat jusqu’à le laisser se faire manger par le premier chat qui passe ! Il ne supprime pas la peur du chat chez le rat (comportement trop humanisé dont la Nature n’a que faire) mais entraîne chez lui une attirance invincible à laquelle ne peut échapper le rongeur malgré sa terreur… Subtil, non ?

* la mouche anti-ruches

     Autre exemple de parasitisme « dirigé » qui concerne les abeilles : celles-ci, on le sait, sont malades des temps actuels. En Amérique du nord notamment, certains apiculteurs retrouvent parfois au petit matin leurs ruches quasiment vides : quelques rares abeilles encore présentes mais en nombre si faible que la ruche est condamnée… or, fait extraordinaire, on ne trouve aucun cadavre d’abeille ; tout se passe comme si les insectes avaient déserté leur demeure ! On a bien sûr incriminé les pesticides, virus, antibiotiques, prédateurs multiples et même certains champignons mais sans aucune preuve directe, rien que des soupçons… jusqu’à ce que les scientifiques s’intéressent à la mouche Apocephalus borealis. Il s’agit d’un parasite des bourdons et de certaines variétés de guêpes jusque là peu intéressé par les abeilles, croyait-on. En fait, la mouche parasite est très difficile à repérer car elle pose ses œufs sur les pattes des abeilles en deux à trois secondes puis disparaît. Etudiées en laboratoire, on s’est vite aperçu que les abeilles parasitées perdaient leurs repères : elles tournent en rond, totalement désorientées et sont attirées par la lumière ce qui explique qu’elles quittent leurs ruches au beau milieu de la nuit. Une semaine après son départ, on retrouve l’abeille morte et de son thorax émerge une dizaine de larves… Comment s’y prend cette mouche ? L’abeille est-elle un hôte nouveau pour elle ? Cela peut-il (en partie) expliquer le déclin du monde des abeilles ? Tout cela est à l’étude.

Une stratégie de survie comme une autre

     A l’opposé de l’attaque la plus souvent brutale du prédateur sur sa proie, il existe donc une autre forme d’adaptation, en apparence moins visible, le parasitisme. Ici,  « la proie », l’hôte, semble moins en danger immédiat que celle du prédateur. Toutefois, il s’agit souvent d’une simple apparence : l’hôte finit toujours par pâtir de son parasitisme. Quand il ne s’agit pas d’une mort programmée (dont on vient de voir quelques exemples), l’hôte a toujours quelque chose à perdre et le parasite quelque chose à prendre, nourriture, énergie ou lieu de reproduction. Et cela ne peut pas être sans conséquence sur sa victime involontaire…

      Il existe quelques rares exemples, c’est vrai, où les deux protagonistes arrivent à équilibrer exactement leurs besoins et leurs servitudes : c’est le cas du lichen où une algue et un champignon ont fini par trouver une stabilité réelle dans ce que l’on appelle une symbiose. Il s’agit là d’une exception.

     La Vie est une compétition et, finalement, tout dépend du point de vue d’où l’on se place : par exemple, les milliards de germes qui peuplent notre tube digestif sont nos alliés totalement indispensables mais qu’une espèce pathogène se développe là où on ne l’attendait pas et tout se détraque. Le parasitisme est un moyen comme un autre de subsister : en poussant le raisonnement à son extrême, on peut se demander si l’on n’est pas toujours le parasite d’un autre. Dans cette optique et ramenée à l’ensemble de la Terre, l’Homme, qualifié dans un sujet précédent de prédateur suprême, applique peut-être également le plus élaboré des parasitismes.

Sources

. Wikipedia France (http://fr.wikipedia.org)

. Science & vie, n°1137, pp. 100-107, juin 2012

. Futura Sciences (http://www.futura-sciences.com/)

Brève : toxoplasma gondii, le parasite qui incite au suicide

L’article cité en référence paru dans le numéro d’août de l’une des revues de référence de la psychiatrie, The Journal of Clinical Psychiatry, n’est pas le premier à évoquer les liens susceptibles d’exister entre une infection par certains parasites et les tentatives de suicides. Mais cet article retient l’attention par la solidité des résultats présentés et leur cohérence avec un autre travail publié le mois précédent.

Dirigé par Teodor T. Postolache (Département de psychiatrie de l’université du Maryland, Baltimore), ce travail s’est intéressé au rôle de l’infection à Toxoplasma gondii chez les suicidaires. Cinquante quatre patients admis à l’hôpital universitaire de Lund (Suède) pour tentative de suicide ont été comparés à 30 témoins recrutés par randomisation au sein de la population générale adulte de la ville de Lund. Des prélèvements sanguins ont permis de mesurer les taux d’immunoglobulines G dirigées contre Toxoplasma gondii, le cytomégalovirus et le virus herpès simplex de type 1.

Selon les calculs faits par les auteurs, le risque de faire une tentative de suicide est 7 fois supérieur en cas de séropositivité à Toxoplasma gondii (OR = 7.12 ; IC 95% : 1.66-30.6, p=0.008) ; en revanche, il n’existait pas de relation entre suicide et séropositivité au cytomégalovirus ou au virus herpès simplex de type 1.

Ce résultat est en concordance avec un autre travail publié le mois dernier dans une autre grande revue de psychiatrie, Archives of General Psychiatry, mené conjointement par l’équipe du Dr Postolache et une équipe danoise (Dr Bent Norgaard-Pedersen ; Copenhague). Il s’agit cette fois d’un travail mené sur une cohorte de 45 788 mères dont le taux d’IgG anti-toxoplasmique a été mesuré à l’occasion d’une grossesse menée entre 1992 et 1995. Au sein de cette cohorte, il est apparu que le risque relatif de suicide était plus que doublé (RR = 2.05, IC 95% = 0.78-5.20) chez les mères séropositives vis-à-vis de Toxoplasma gondii. Agent de la toxoplasmose, Toxoplasma gondii agirait sur le risque suicidaire via un phénomène inflammatoire au niveau du cerveau.

(Sources : http://www.egora.fr/ )

Images

1. tiques multiples chez un chien (sources : lasplash.com)

2. un pou, parasite des humains (sources : symbiont.weebly.com)

3. larve de guèpe dryinide parasitant une nymphe d'homoptère (sources : entomofaune.qc.ca)

4. guêpe ampulex paralysant sa proie (sources : flickriver.com)

5. douve du foie (sources : al-wassat.com)

6. fourmi mordant une feuille avant de mourir (sources : scientificamerican.com)

7. abeille parasitée (sources : nhm.org)

8. lichen (sources : educreuse23.ac-limoges.fr) 

 (pour en lire les légendes, passer le pointeur de la souris sur les illustrations)

Mots-clés : mimétisme - sélection naturelle - parasite/hôte - prédateur/proie - Jean-Henri Fabre - coévolution - stratégie adaptative - symbiose

(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

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4. les mécanismes de l'Evolution

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7. le rythme de l'évolution des espèces

8. insectes sociaux et comportements altruistes

     Depuis quelques semaines, la presse, généraliste et spécialisée, bruisse autour d’une étrange appellation : le boson de Higgs. Cette particule, découverte au CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) le 4 juillet dernier (avec 99,9% de certitude !) était le chaînon manquant du « modèle standard » expliquant la physique des particules : nous aurons l’occasion d’y revenir. Auparavant il convient de « tordre le cou » à une fausse dénomination. En effet, de temps à autre et certainement pour la recherche de sensations extrêmes, on trouve dans la presse la terminologie : « le boson de Higgs ou la particule de Dieu ». Il s’agit là d’un contresens et d’une stupidité. La réalité est la suivante : le prix Nobel de physique (1988), Léon Lederman, qui s’impatientait de ne pas pouvoir trouver cette particule insaisissable voulait l’appeler dans un livre « the Goddamn particle » ce qui veut dire la « satanée » ou la « fichue » particule. Son éditeur, de peur que le titre soit considéré comme grossier ou injurieux, décida de supprimer la deuxième syllabe (damn) de l’adjectif qui devint dès lors… God. D’où l’erreur colportée ensuite par un ensemble d’ignorants. Non, le boson de Higgs n’est pas la particule de Dieu mais c’est quoi, au juste ?

Les constituants de la matière

     Tout d’abord un peu d’histoire (récente) : c’est à Becquerel en 1896 que l’on doit la découverte de la radioactivité naturelle à partir de sels d’uranium. Deux ans plus tard, Pierre et Marie Curie identifient un nouvel élément radioactif, le radium, mais c’est à Rutherford que revient le mérite de démontrer que ces atomes radioactifs émettent des rayonnements dont on sut ensuite que les béta correspondaient à des électrons et les alpha à des noyaux d’hélium. C’est donc à partir de ce moment que l’on sut de façon définitive qu’il y avait effectivement plus petit que l’atome des Grecs anciens.

     Reprenons autrement. Dans le monde de l’infiniment petit, on a longtemps pensé que les atomes (qui, en s’assemblant, forment des molécules) étaient la plus petite partie possible de la matière. En fait les atomes sont composés d’un noyau plus ou moins gros (façon de parler) dans la proximité duquel interagissent avec lui des électrons (de charge négative), l’ensemble formant théoriquement un ensemble stable. Allons encore plus avant : le noyau d’un atome est formé de protons (charge positive) et de neutrons (neutres). Si l’électron est insécable, ce n’est pas le cas des neutrons et des protons qu’on peut dissocier en particules encore plus petites, les quarks (voir le sujet : les constituants de la matière).

    Dans la physique subatomique ou physique quantique, on s’intéresse avant tout aux interactions entre ces différentes particules dites élémentaires.  On cherche évidemment à savoir quelles sont les particules en jeu mais également comment elles se lient les unes aux autres car qui dit liaison (ou attraction) dit matière et donc d’autres particules comme agents de liaison ; en effet, dans le monde de la physique, il n’y a aucune place pour l’immatériel : tout est matière et rien que matière… On subdivise donc toutes ces particules en deux groupes : les fermions et les bosons. Les fermions sont nos particules élémentaires comme les quarks ou les électrons (et donc la matière proprement dite). Mais pour que ces particules puissent interagir ou se lier les unes aux autres, il est indispensable d’introduire des particules de liaison, particules qu’on appelle des bosons. Du coup, à chaque fermion doit correspondre un boson qui lui est propre et qui lui permet de réagir avec les autres fermions.

Quatre forces dans l’Univers

     Quatre forces principales assurent l’équilibre de l’Univers et les rapports entre ses différents constituants :

* le magnétisme et l’électricité qui donnent l’électromagnétisme,

* l’interaction faible qui permet la désintégration radioactive,

* l’interaction forte qui permet la cohésion entre les quarks et donc la solidité des noyaux des atomes et

* l’interaction gravitationnelle qui explique la chute des corps et leurs interactions (la marche des planètes ou… la pomme de Newton, par exemple). J’ai déjà eu à maintes reprises l’occasion de préciser qu’il n’était pas encore possible de faire coïncider la relativité générale qui explique la gravitation et donc l’Univers visible avec la mécanique quantique qui s’intéresse aux trois autres forces, celles de l’infiniment petit.

     Intéressons-nous uniquement aujourd’hui à ces trois forces-là que les scientifiques ont regroupées dans ce que l’on appelle le modèle standard.

     Dans les années 60, les physiciens sont arrivés à unifier deux de ces trois forces : l’électromagnétisme et l’interaction faible (d’où d’ailleurs l’appellation de théorie électrofaible) mais quelles en sont les particules intervenantes ? Pour la force électromagnétique, aucun problème : ce sont les photons (les particules de lumière) dont on sait qu’ils n’ont pas de masse. En revanche, pour l’interaction faible (la désintégration atomique), les bosons en cause (vous vous rappelez : les particules de liaison), appelés ici W et Z, doivent être terriblement massifs (ce sont les équations qui le disent)… ce qui n’est pas compatible avec la théorie électrofaible ! Gros problème. Du coup, il y a une cinquantaine d’années, Peter Higgs (et deux scientifiques belges, Robert Brou et François Englert) avancent une hypothèse : et s’il existait un autre boson qui donnerait leur masse aux bosons W et Z ? Une autre particule de type boson qui, par sa présence, expliquerait la masse importante (et contraire à la théorie) des bosons W et Z de l’interaction faible ? C’est bien cela que veulent dire les vulgarisateurs scientifiques en avançant que cette nouvelle particule de liaison dite boson de Higgs donne « de la masse » aux autres particules.

     Oui, mais tout cela restait de la théorie… jusqu’à ce que l’on mette effectivement en évidence ce fameux boson de Higgs. Une recherche qui dura 50 ans.

Le boson de Higgs

     L’hypothèse avancée par Higgs (et les autres) est la suivante : immédiatement après le Big bang (voir le sujet : Big bang et origine de l'Univers), les particules n’avaient pas de masse. Mais l’Univers s’est rapidement refroidi et, à partir d’une certaine température, s’est créé un champ de force invisible dit « champ de Higgs » auquel est associé un boson spécifique (une particule de liaison) le boson de Higgs. Ce boson est universel, c'est-à-dire partout présent, et plus une particule interagit avec lui, plus elle a de masse. A l’inverse, des particules comme les photons ou les neutrinos (voir glossaire) qui n’ont pas de contact avec lui n’ont pas de masse. On retrouve ainsi une théorie cohérente et les équations redeviennent logiques. Il restait donc à le trouver, ce boson de Higgs, et ce d’autant que l’on ne connaissait pas sa masse à lui…

     Pour le mettre en évidence, il fallait construire une énorme structure, un accélérateur de particules dont le plus récent (et le plus puissant) est celui du CERN à la frontière franco-suisse. Cette machine, le LHC (Large Hadron Collider), entra en service en 2008, approximativement au moment où les Américains abandonnèrent leur propre projet (ce qui explique la diversité des personnels scientifiques autour du LHC). Quel en est le principe ? Il s’agit d’accélérer des faisceaux de protons tournant en sens contraire dans un étroit tunnel circulaire souterrain de 26,5 km de long. Lors de leur collision, ces protons dégagent une énergie de 7 000 GeV, c'est-à-dire une énergie correspondant au tout premier temps du Big bang. Que l’on se rassure toutefois, l’affaire – microscopique – ne dure que quelques millionièmes de seconde ! C’est justement ce délai très court qui est le problème : le boson de Higgs notamment est plutôt difficile à mettre en évidence en raison de sa durée de vie très brève…

     Après quelques ennuis de départ, le LHC démarra réellement début 2011 et, avant même qu’il ait atteint l’ensemble de ses possibilités, le 4 juillet 2012, après avoir colligé les millions de traces laissées par la création et la destruction des particules observées, les scientifiques ont pu conclure « à la très grande probabilité » (99,9%) de la découverte du boson de Higgs : vers la fin 2012, nous en aurons la confirmation définitive.

Quel est l’intérêt de cette découverte ?

     De mauvais esprits nous disent qu’avoir mis 7 milliards d’euros dans ce projet du CERN était insensé, l’argent ayant pu être mieux utilisé ailleurs (où ?). Je suis totalement en désaccord avec ces esprits rétrogrades. Pour peu que la découverte du boson de Higgs soit confirmée, ce sera important dans la validation du modèle standard des particules et, par voie de conséquence, dans notre compréhension de l’Univers qui nous entoure et de la matière qui le compose. Ce sera un pas important mais un pas seulement car il reste encore bien des données qui nous restent inconnues, au premier rang desquelles cette unification tant attendue entre physique quantique et relativité générale.

     Je rappelle également à ces détracteurs qu’il est impossible de savoir par avance à quoi nous conduit une théorisation en science fondamentale. La mécanique quantique, si difficile à comprendre, (voir le sujet : mécanique quantique) fut terriblement décriée à ses débuts au point que ses concepteurs passaient pour des incapables ou des farfelus. Pourtant, sans elle, pas de laser, ni de transistors ou encore d’énergie nucléaire…

     Avoir pu mettre un terme à une quête théorique de plusieurs dizaines d’années est un exploit et, d’une certaine façon, un moyen de reprendre espoir en la capacité de nos sociétés si malmenées ces temps-ci.

Sources

. Wikipedia France (http://fr.wikipedia.org)

. http://1jour1actu.com

. http://www.agoravox.fr

. http://www.lalsace.fr

. http://public.web.cern.ch

Glossaire

* Neutrino : on s’est rapidement aperçu que, en physique nucléaire,  la désintégration béta des atomes ne semble pas respecter les lois immuables de la conservation d’énergie. Du coup, en 1933, le physicien Wolfgang Pauli propose l’existence d’une particule spéciale de charge électrique nulle qu’il appelle neutrino et qu’il intègre dans sa théorie de l’interaction faible. Le premier neutrino (il en existe trois sortes) est découvert en 1956 par Reines et Cowan (les deux autres en 1962 et 2000).

Images

1. l'accélérateur de particules du CERN (sources : www2.cnrs.fr)

 2. structure de l'atome (sources : astro-canada.ca)

 3. Peter Higgs (sources : http://72.29.68.249)

4. simulation de la formation d'un boson (sources : CMS in www.lefigaro.fr/) 

5. visualisation du circuit du LHC (sources : grindaizer.blogspot.com)

6. le LHD du CERN (sources : admiroutes.asso.fr)

(pour lire les légendes, passer le pointeur de la souris sur les images)

Mots-clés : CERN - Léon Lederman - radio-activité naturelle - électron - proton - neutron - quark - électromagnétisme - interaction faible - interaction forte - gravité universelle - relativité générale - mécanique quantique - Peter Higgs - LHC

 (les mots en blanc revoient à des sites d'informations complémentaires)

Sujets apparentés sur le blog

1. théorie de la relativité générale

2. mécanique quantique

3. les constituants de la matière

4. Big Bang et origine de l'Univers

5. juste après le Big bang