DE L'ASTRONOMIE : vie extraterrestre (1)

     Sans remonter jusqu’aux « Martiens » de la Guerre des Mondes de H.G. Wells ou aux « petits hommes verts » qui leur succédèrent, il faut bien reconnaître que l’imagination des hommes à propos d’une éventuelle vie extra-terrestre a été presque sans limite. S’il a existé des descriptions parfaitement grotesques, certaines tentatives ont été assez convaincantes. Je pense aux arachnides logiques de A.E. Van Vogt (dans « les armureries d’Isher ») ou aux triades fusionnelles imaginées par Isaac Asimov dans son livre « Les Dieux eux-mêmes ». Bien des années après la rédaction de ces ouvrages qui firent rêver des générations d’amateurs de science-fiction, la question demeure posée : peut-il exister une vie en dehors de la Terre ?

 
     On pense bien sûr à une vie intelligente avec laquelle communiquer et échanger mais, en réalité, dans un premier temps, on se contenterait bien de n’importe quelle forme de vie, même la plus infime… Alors, en cette année 2010, voyons cela d’un peu plus près.

Bref retour en arrière

 
     Depuis la révolution copernicienne qui nous a appris que la Terre n’est certainement pas le centre du Monde (voir sujet la Terre, centre du monde), la question de savoir s’il était possible que la Vie soit apparue ailleurs que sur notre planète a taraudé bien des esprits. Les débuts de cette quête furent d’ailleurs difficiles puisque Giordano Bruno – pour ne citer que lui - périt sur le bûcher pour avoir imaginé une telle hypothèse. Vers la fin du XIXème siècle, les esprits s’étant calmés, certains scientifiques étaient persuadés que Mars, par exemple, était habitée et que, à l’aide d’un bon télescope, on pouvait y distinguer d’immenses réseaux de canaux dont l’origine volontaire n’était pas mise en doute.

 
     L’astronome Camille Flammarion, une sommité de l’époque dans sa discipline (il laissa une œuvre monumentale), était tellement persuadé de l’existence de créatures extraterrestres qu’il en était arrivé à les décrire avec force détails. Ces êtres étranges n’étaient d’ailleurs le plus souvent pas représentés sous un aspect très sympathique si l’on en juge par le premier grand livre de science-fiction, déjà cité, « la guerre des mondes » de Wells, un concept le plus souvent repris par ses successeurs. Il est vrai que ce qui est mal connu effraie. Hélas, il fallut par la suite déchanter ; les premières sondes d’exploration spatiale confirmèrent ce dont on commençait à se douter : en dehors de la Terre, il n’existe sur les autres planètes qu’étendues désertiques brûlantes ou glacées, sans possibilité de vie comme nous la connaissons.

  

Quel type de vie extraterrestre ?

 
     Au premier abord, on pense évidemment à une vie semblable à la nôtre, à la nuance près des différences exotiques de rigueur. Mais, au fond, pourquoi ? On sait que la vie sur Terre est formée à partir de la chimie du carbone mais est-il concevable qu’une matière vivante puisse se créer à partir d’une autre chimie, par exemple celle de l’azote ou de l’ammoniac ? Cette idée – qui n’est pas si saugrenue qu’il y paraît au premier abord - pourrait peut-être affranchir la vie de la nécessaire présence de l’eau pour apparaître… En réalité, nous n’en savons rien et surtout pas quelles formes une telle vie si étrange pourrait revêtir, ni même si nous saurions la reconnaître.

 
    De ce fait, les scientifiques, quand ils cherchent des traces de vie, même la plus ténue, s’en tiennent à celles qui ressemblent le plus à cellesque nous connaissons. Du coup, il paraît totalement nécessaire qu’il y ait, à un moment ou à un autre de cette évolution, la présence d’un élément indispensable : l’eau liquide.

 
     C’est ici que la recherche devient difficile : l’eau propice à l’éclosion de la vie ne se rencontre guère dans notre système solaire. Les autres planètes telluriques (voir glossaire) n’en possèdent certainement pas (sauf peut-être Vénus) et l’on sait les efforts soutenus qui sont actuellement entrepris pour trouver quelques gouttes du précieux liquide sur Mars. Les planètes gazeuses ont certes des satellites (comme Titan ou Encelade, voire Ganymède) qui sont de bons candidats pour renfermer de l’eau mais certainement en grande profondeur et sous des km de glaces inhospitalières. Il faut donc probablement regarder plus loin. C’est alors qu’on se rend compte que notre Galaxie et ses étoiles innombrables n’est pas forcément si accueillante.

Les facteurs limitants

 
     La Vie, du moins une vie voisine de celle que nous connaissons, est finalement fragile. Plus encore, son apparition nécessite l’absence d’un certain nombre d’éléments défavorables, certains d’entre eux assez fréquents dans la Galaxie, d’autres beaucoup plus rares mais rendant stériles d’immenses étendues galactiques. En somme, comme il existe (on le verra par la suite) une zone « habitable » du système solaire, il existe une zone de même nature à l’échelle de la Voie lactée. Quels sont donc ces facteurs stérilisants ?

 
          • le trou noir central

 
     A tout seigneur, tout honneur, il existe au centre de notre Galaxie, comme probablement dans toutes les autres, un trou noir géant dont le nom est Sagittarius A : un sujet lui a d'ailleurs été consacré sur ce blog (références en fin d'article). La vocation – si je puis ainsi m’exprimer – d’un trou noir est d’absorber la matière, toute la matière qui se trouve à sa portée. Il peut s’agir d’étoiles mais également de matière inorganisée, notamment des gaz. En pareil cas, de gigantesques émissions de radiations se produisent (voir l’article trous noirs), radiations évidemment incompatibles avec la Vie… Toutefois, concernant la Voie lactée, son trou noir central semble actuellement en repos (mais cela n’a sans doute pas toujours été le cas), repos que l’on imagine durer depuis assez longtemps pour que la Terre ait pu être fertile. Mais ailleurs ?

 
          • l’absence d’éléments nécessaires à la Vie

 
     Grâce à l’explosion des supernovas (voir ci après), un certain nombre d’éléments indispensables à la Vie comme le carbone, le fer, etc. sont disséminés en une sorte de « pollinisation » galactique afin d’être incorporés dans des étoiles comme le Soleil et leurs cortèges de planètes (Au passage, rappelons qu’il aura fallu la disparition d’une première génération d’étoiles, appelées primordiales, pour arriver aux étoiles actuelles composées de ces éléments dits « lourds »).

     Plus on s’éloigne du centre galactique, moins il y a d’étoiles et de supernovas « nourricières » et donc moins de chance d’arriver à la formation de systèmes complexes. En d’autres termes, la périphérie de la Voie lactée, à l’instar de son centre et de son trou noir, est peu propice à l’éclosion de la Vie : c’est ainsi que se délimite la « zone habitable » de la Galaxie (et certainement de toutes les autres).

 
          • une trop grande densité stellaire

 
      Nous venons de voir que, en périphérie galactique, la rareté des étoiles était probablement un facteur limitant. A l’inverse, vers le centre, et outre le trou noir géant déjà évoqué, le foisonnement d’étoiles est aussi un facteur peu propice à la Vie. Bien que nous n’en n’ayons pas de certitude, il paraît probable que, à la manière de ce qui se passe chez les binaires ou dans les systèmes d’étoiles multiples (voir sujet étoiles doubles et systèmes multiples), d’ailleurs assez nombreux, cette abondance d’étoiles doit entraîner des perturbations gravitationnelles rendant instables les systèmes planétaires s’y trouvant. Or, on le sait bien, ce dont la Vie a besoin pour apparaître et se développer, c’est de stabilité et de temps… Signalons néanmoins que, avec la découverte de planètes extrasolaires gravitant autour de systèmes binaires voire multiples, cette notion semble (un peu) moins d'actualité.

 
          • Les étoiles géantes

 
     Je viens d’évoquer le temps et, c’est vrai, il en faut beaucoup pour que la vie apparaisse… Songez que, pour notre planète, près de 3 milliards d’années ont été nécessaires pour passer des premières cellules organisées, les algues bleues, à l’explosion cambrienne ! Cela a été possible précisément parce que le Soleil est une naine jaune, une étoile dont l’espérance de vie avoisine les 10 milliards d’années : or notre Soleil est déjà à la moitié de son existence et c’est seulement à présent qu’une espèce raisonnablement intelligente réussit à émerger. Les étoiles géantes, précisément en raison de leur taille, n’ont pas cette durée de vie. En quelques centaines de millions d’années, elles épuisent leur combustible nucléaire et sont alors le lieu de transformations cataclysmiques. Non, s’il faut chercher, une vie extraterrestre, ce sera certainement auprès d’une étoile comme la nôtre, de préférence solitaire. Il y en a heureusement beaucoup…

 
          • Les supernovas

 
     Jadis, les anciens, voyant soudainement apparaître dans leur ciel un point lumineux nouveau et intense, croyaient à la naissance d’une étoile (d’où le nom de nova) alors que, bien au contraire, il s’agit de la mort d’une étoile, la plupart du temps massive (voir sujets mort d'une étoile et novas et supernovas),. En pareil cas, l’étoile mourante expulse dans l’espace radiations et nuage de matière, le « rémanent » de la nova, dont les effets peuvent être contraires : un premier aspect est bénéfique puisque ces supernovas sont indispensables à la Vie car, comme on l’a déjà mentionné, elles distribuent dans l’espace ces fameux éléments lourds vitaux. Mais elles sont aussi dangereuses : être trop proche de l’une d’entre elles et c’est la garantie de recevoir d’intenses radiations nocives. Il s’agit d’ailleurs peut-être là d’une cause possible expliquant certaine extinctions massives survenues dans le passé de notre planète. Les supernovas sont heureusement rares, du moins à notre échelle de temps, puisqu’on estime que, dans la Voie lactée, il n’en apparaît pas plus de 3 ou 4 par siècle.

 
          • Les hypernovas

 
     Une hypernova est un cas très spécial de supernova : il s’agit de l’explosion d’une supergéante extraordinairement massive (au moins 40 masses solaires) qui aboutit directement à la formation d’un trou noir stellaire. Le cataclysme est immense et peut intéresser des milliers d’années-lumière, les radiations (dont les fameux sursauts gamma, voir glossaire) détruisant toute vie dans le périmètre. Là-aussi, ce type de catastrophe stellaire – et les rayons gamma associés – ont été accusés de certaines extinctions de masse survenues dans le passé de notre planète, notamment celle de l’ordovicien il y a 450 millions d’années (voir le sujet de paléontologie les extinctions de masse). L’explication en est la destruction de la couche d’ozone entourant la Terre dont on sait le rôle fondamental dans la filtration des rayons ultraviolets solaires.

 
     La puissance théorique d’une hypernova est d’un million de fois celle d’une supernova « ordinaire » c’est dire l’impact sur l’environnement galactique ! Heureusement, ce type d’événement est véritablement très rare… et la Terre semble relativement à l’abri puisque l’étoile géante la plus proche susceptible d’exploser en supernova est située à 8000 années-lumière (η Carinae dans la Carène, voir glossaire).

 
          • Les naines rouges

 
     Ces astres sont à la limite de ce que l’on appelle des étoiles (avec une masse un peu inférieure, on a les naines brunes qui, elles, ne sont pas des étoiles puisqu’elles sont incapables de démarrer des réactions nucléaires). Les naines rouges sont très peu massives et rayonnent faiblement mais elles sont aussi les plus nombreuses de l’univers. Dans notre proche environnement, par exemple, sur 30 étoiles, 20 sont des naines rouges, à commencer par la plus proche, Proxima du Centaure. C’est donc leur nombre qui, statistiquement, en font des candidates à l’émission de radiations diverses lors de leurs relativement fréquentes éruptions, des radiations peu compatibles avec l’apparition de la vie.

 
          • Les nébuleuses planétaires

 
     Disons le tout de go : ces nébuleuses n’ont rien à voir avec les planètes. Le terme, impropre, est un héritage de l’histoire de l’astronomie, lorsque les plus puissants outils d’observation ne distinguaient que des taches plus ou moins arrondies qui ressemblaient à des planètes. Il s’agit en réalité de nuages de gaz provenant le plus souvent de la mort d’étoiles de petite taille (moins de 8 masses solaires). On se souvient que ce type d’étoiles – dont fait partie le Soleil – transforme l’hydrogène en hélium. Lorsque celui-ci est à son tour complètement consommé, le cœur de l’étoile se change en naine blanche  tandis que ses couches externes sont expulsées à grande vitesse (30 km/sec) dans l’espace : ce sont ces nuages de matière que l’on nomme nébuleuses planétaires.

 
     Ces objets, par leurs formes changeantes et leurs couleurs éclatantes, figurent d’ailleurs parmi les plus belles images que l’on puisse observer en astronomie. Comme pour les supernovas déjà citées, ces formations de matière participent à l’enrichissement de l’Univers mais, si d’aventure, une étoile venait à les traverser, cette dernière serait comme isolée du reste de la Galaxie : les autres étoiles seraient masquées, le ciel transformé et l’écologie de tout le système fortement perturbée…

  

La Terre, une planète d’exception ?

 
     On comprend donc, à l’énumération de tous ces périls, que notre Galaxie (comme certainement toutes les autres) recèle bien des dangers : l’éclosion de la Vie, et, a fortiori, d’une intelligence, ne peut certainement pas se faire n’importe où et n’importe quand. Est-ce à dire que la Terre, notre Terre, jouit d’un statut privilégié, qu’elle est, en quelque sorte, « exceptionnelle ? Quels sont donc ses atouts qui la rendent si précieuse ? Et, plus encore, la situation de notre planète si favorable à l’apparition de la Vie peut-elle se reproduire ? Existe-t-il, dans les incommensurables étendues galactiques, des planètes ressemblant à peu près à la Terre et peut-on donc penser que la Vie a des chances d’y exister ? Ce sont quelques unes des questions que je m’efforcerai d’aborder dans le prochain article (vie extraterrestre 2), suite de celui-ci.

Glossaire (d'après Wikipedia France)

     * planète tellurique : les planètes telluriques (du latin tellus, la terre, le sol), en opposition aux planètes gazeuses, sont des planètes de structure zonée en forme de sphères emboîtées semblable à celle de la Terre; c'est-à-dire qu'elles possèdent en général trois enveloppes concentriques (noyau, manteau et croûte). Leur surface est solide et elles sont composées principalement d'éléments non volatils ; généralement des roches silicatées et éventuellement un noyau métallique. Leur densité est donc relativement importante et comprise entre 4 et 5,5. 
     Dans le système solaire, les planètes telluriques sont les quatre planètes internes, situées entre le Soleil et la ceinture d'astéroïdes : Mercure, Vénus, la Terre et Mars. La Lune ainsi que les plus gros satellites naturels des autres planètes ont une structure similaire et pourraient donc aussi être qualifiés de telluriques.
     On recherche activement des planètes de ce genre parmi les systèmes planétaires autres que le nôtre, mais leur détection est rendue difficile par leur faible masse (et leur proximité à l'étoile) comparée à celle des géantes gazeuses et des étoiles. Une exoplanète tellurique a été découverte et cette découverte a été rendue publique en avril 2007 : Gliese 581 c (une autre semblait avoir été découverte, OGLE-2005-BLG-390Lb, le 26 janvier 2006).

         En fait, en date de mars 2015, un grand nombre de planètes extrasolaires a été découvert comprenant plusieurs dizaines de telluriques. De nombreux engins d'observation au sol (avec optique adaptative) ainsi que le prochain télescope spatial James Webb (dans l'infrarouge) devraient nous en apprendre beaucoup plus et, pourquoi pas ?, peut-être même nous donner des clichés spectaculaires.

 
     * sursauts gamma : les sursauts gamma ou sursauts de rayons gamma (en anglais, gamma-ray bursts, abrégé en GRB) sont des bouffées de photons gamma qui apparaissent aléatoirement dans le ciel. Ils sont situés à de très grandes distances de la Terre et sont de ce fait les évènements les plus lumineux de l’Univers, après le Big Bang.
     Les sursauts gamma sont liés aux stades ultimes de l’évolution stellaire et aux trous noirs. Les disparités observées entre les sursauts longs et les sursauts courts ont conduit depuis longtemps à penser que l’astre à l’origine du sursaut gamma, le progéniteur, devait être en fait de deux natures diverses.
     On pense depuis 1998 que les sursauts longs (les plus étudiés) sont liés à la mort d’étoiles massives. On suppose qu’ils sont produits par un trou noir en formation lors de la mort de ce type d’étoiles.
     La nature des sursauts courts a été plus élusive pendant longtemps. On pense que le progéniteur des sursauts courts n’est pas une étoile massive mais une binaire contenant des objets compacts (étoile à neutrons ou trou noir). Ces binaires rayonnent de l’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles et peu à peu se rapprochent. Lorsqu’ils deviennent trop proches l’un de l’autre, les objets compacts fusionnent, donnant naissance à un trou noir. C’est cette naissance qui serait annoncée à travers l’Univers par un bref flash de photons gamma.

    Nota :  secondairement à ce texte, un article a été consacré aux sursauts gamma (voir le sujet sursauts gamma)

 
     * Eta Carinae : (η Carinae ou η Car) est une étoile hypergéante variable bleue se trouvant entre 7000 et 10000 années lumière de la Terre. Situé dans la constellation de la Carène, c'est une des plus fameuses étoiles du ciel austral. Sa luminosité est environ quatre millions de fois supérieure à celle du soleil, et sa masse estimée est environ 100 à 150 masses solaires. Cette étoile est l'une des étoiles les plus massives actuellement découvertes.

 Images

1. la Terre (sources : www.astrosurf.org/)

2. océan (sources : etpiscess.blogdrive.com)

3. système binaire X massif : une supergéante bleue et sa compagne, une étoile à neutrons (vue d'artiste ; sources : www.space-art.co.uk)

4. nébuleuse planétaire NGC 6751 (sources : www.astro-rennes.com)

 (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : H G Wells, planète tellurique, zone habitable de la Galaxie, trou noir central, étoiles primordiales, étoiles géantes, supernova, hypernova, sursauts gamma, naine rouge, nébuleuse planétaire

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

 Sujets apparentés sur le blog :

1. la Terre, centre du Monde

2. les canaux martiens (histoire d'une illusion collective)

3. les sondes spatiales Voyager

4. trous noirs

5. novas et supernovas

6. mort d'une étoile

7. SETI, une quête des extraterrestres

8. la couleur des étoiles

9. Sagittarius A, le trou noir central de notre galaxie

10. sursauts gamma

11. planètes extrasolaires

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Mise à jour : 27 février 2023