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21 février 2008 4 21 /02 /février /2008 19:47

 

 foetus-copie-1.jpg

 

 

  

 

 

 

     La mondialisation – en tout cas dans le monde développé – est en marche, dit-on, et rien ne semble en mesure de l'arrêter. Il est vrai que, à toutes les époques, les observateurs confrontés au système politique dominant ont souvent eu cette impression d'inéluctabilité, probablement faute de posséder suffisamment de recul. Dans le domaine des sciences la question ne s'est jamais réellement posée puisque, de tout temps, les esprits concernés ont toujours assez facilement reconnu les réelles avancées scientifiques.

 

     Ce qui, aujourd'hui, est nouveau, c'est la haute technicité et la rapidité de la mise en œuvre de leurs applications (société médiatique oblige), la recherche immédiate de bénéfices commerciaux (domination actuelle du modèle marchand anglo-saxon) et la toujours possible délocalisation des recherches sous des cieux plus tolérants. D'où, en médecine, la survenue de problèmes éthiques qui sont parfois de véritables casse-têtes pour les autorités dites morales... Les travaux sur les cellules-souches sont un exemple de ces dilemmes, peut-être le plus emblématique. Je me propose donc de revenir sur leur nature et les espoirs (ou craintes) suscités dans ce domaine.

 

 

 

 

cellules-souches

 

 

     Précisons tout d'abord qu'une cellule-souche est une cellule indifférenciée capable de donner naissance à des cellules spécialisées et possédant par ailleurs la particularité de pouvoir se multiplier de manière quasiment illimitée, notamment quand elles sont cultivées en laboratoire (cette propriété étant également le cas des cellules cancéreuses). On comprend immédiatement leur intérêt si l'on espère régénérer un organe, voire en créer un nouveau... et les problèmes éthiques s'y rapportant : nous aurons l'occasion d'y revenir.
  
     Les cellules-souches sont présentes chez tous les êtres vivants (on pense à la salamandre capable de régénérer une de ses pattes si nécessaire), lescellules-souches-1.jpg mammifères comme les autres. On les trouve surtout au
stade embryonnaire de l'individu et aussi, mais dans une moindre mesure, chez l'adulte dont les tissus possèdent, en effet, presque toujours des cellules-souches, celles-ci étant seulement capables de régénérer le tissu composant l'organe auquel elles appartiennent. En résumé, plus on est près des premières divisions cellulaires après la fécondation, plus les cellules-souches présentes ont la faculté d'engendrer des cellules potentiellement multi-spécialisées.
 
     C'est la raison pour laquelle, on classe ces cellules en quatre grandes catégories :
 
  
*
les cellules-souches totipotentes : elles sont capables de donner un individu complet (totipotent = tous les pouvoirs) et sont issues des premières divisions de l'œuf (en fait, jusqu'au stade de la morula, c'est à dire un embryon débutant comprenant environ de 2 à 8 cellules). Lorsqu'on décide de provoquer le clonage d'un individu entier, c'est évidemment à ce stade qu'il faut le faire.
 
  
*
les cellules-souches pluripotentes : présentes chez l'embryon un peu plus âgé (vers 40 à 50 cellules), elles ne peuvent plus donner un individu entier mais sont encore capables d'engendrer chacun des tissus de l'organisme.
 
 
*
les cellules-souches multipotentes : celles-ci sont présentes bien sûr chez l'embryon mais aussi chez l'adulte. Leurs capacités sont un peu plus limitées puisqu'elles peuvent produire différentes cellules spécialisées mais de nature voisine : on parle alors de cellules déterminées. C'est le cas, par exemple, des cellules-souches du système hématopoïétique de l'homme qui peuvent donner naissance à toutes les cellules du système sanguin (y compris les globules blancs les plus spécialisés) mais sont incapables de former, par exemple, des cellules osseuses ou pancréatiques.
 
 
*
les cellules-souches unipotentes : ces dernières ne peuvent donner qu'un type cellulaire et un seul, tout en gardant comme les autres la possibilité de s'autorenouveler. Elles sont présentes dans la plupart des organes mais pas tous : par exemple, le cœur n'en possède pas et est donc incapable de se réparer si besoin.
 
 
     On voit donc qu'il existe différentes sortes de cellules-souches, plus ou moins opérantes, plus ou moins recherchées et donc plus ou moins faciles à trouver. Précisons également que d'autres cellules sont capables de se différencier et de donner naissance à des lignées cellulaires particulières mais elles ont perdu la faculté de se reproduire à l'infini : en pareil cas, on ne parlera pas de cellules-souches mais de
cellules progénitrices (on en trouve un peu partout dans l'organisme d'un être vivant) beaucoup moins intéressantes.
 
 
 

Intérêt des cellules-souches
 
 
     Les cellules-souches, et ce d'autant qu'elles se situent plus tôt dans la Friedmann.jpgvie de l'individu, sont une  extraordinaire richesse potentielle puisque, à partir d'elles, on est en droit d'espérer la
réparation de n'importe quel tissu déficient ou abimé, voire plus peut-être. On comprend la frénésie qui s'est emparée d'une partie des spécialistes de la question (et des politiques mais sans doute pour d'autres raisons). Qui n'a jamais rêvé de voir, à l'instar de la salamandre citée plus haut, repousser un membre accidentellement disparu ? Est-ce possible ? Et, au fait, que peut-on espérer de ces cellules « miracles » ? La liste est longue et certainement pas exhaustive.
 
     En théorie, il paraît parfaitement envisageable de mettre en culture des cellules pluripotentes (les plus prometteuses) et obtenir une
source quasi-illimitée de tissus cellulaires. Du coup, la thérapie cellulaire devient possible dans un grand nombre d'affections qui se caractérisent précisément par l'altération de telle ou telle lignée cellulaire : on pense, bien sûr, à la maladie d'Alzheimer, à la maladie de Parkinson, aux maladies de la moelle osseuse mais aussi, pourquoi pas, à toutes celles qui bénéficieraient d'une réinjection de cellules « normales » comme les maladies cardiovasculaires, le diabète (cellules pancréatiques), la polyarthrite rhumatoïde, les atteintes cérébrales diverses, etc. etc. Ailleurs, on évoquera évidemment tous les types de brûlures, les nécroses par ischémie, les destructions post-radiothérapiques, les déficits enzymatiques... La liste est longue... et la mariée peut-être trop belle !
 
     L'intérêt de ces cellules ne s'arrête pourtant pas là : nous venons d'évoquer quelques unes des applications thérapeutiques venant spontanément à l'esprit mais les cellules-souches présentent également un intérêt majeur dans le domaine de la recherche fondamentale. On pourrait citer – entre autres – les avancées majeures qu'elles permettent d'entrevoir dans la sphère des
anomalies génétiques où elles permettraient d'étudier les processus de développement cellulaire et, par voie de conséquence, leurs anomalies : je pense ici d'abord à la trisomie 21, si fréquente, mais il existe, comme on s'en doute, bien d'autres sujets d'études génétiques. Les recherches sur le cancer, par la proximité de leurs caractéristiques (vitesse de reproduction, expression des gènes, etc.) avec les cellules néoplasiques pourraient également bénéficier de réelles pistes d'étude. On peut également citer la recherche sur le développement des premiers stades de l'embryogénèse ou, ailleurs, l'étude grandement facilitée des nouveaux médicaments puisque que l'on disposerait en pareil cas d'un matériel sûr et pratiquement illimité.
 
     Alors, ces cellules-souches sont-elles vraiment cette panacée tant recherchée ? Ce n'est hélas pas certain pour au moins deux types de raisons.
 
 
 

limitations potentielles à l'utilisation des cellules-souches
 
 
     La première des incertitudes concernant l'intérêt véritable des cellules-souches, et donc de leur utilisation à grande échelle, est d'ordre strictement médical. J'évoquais plus haut les similitudes existant entre ces cellules primordiales et les cellules cancéreuses : divisions rapides et illimitées, expression de certains gènes « réprimés » chez les cellules normales, activité biochimique cellulaire intense. Certaines études ont montré que les cellules-souches sont très certainement
à l'origine des cancers : ce sont, en effet, les seules à vivre assez longtemps pour pouvoir muter (ces mutations survenant au terme d'un certain nombre d'années d'évolution) alors que les cellules « normales » de l'organisme ne survivent que quelques semaines, un temps trop court.
 
     On sait à présent qu'il existe dans toutes les cellules des tissus de l'organisme un système d'autorégulation, appelé apoptose, qui les oblige à s'autodétruire après un certain temps d'activité, comme si l'Evolution avait introduit ce paramètre pour éviter d'éventuels dérapages. Ce mécanisme est en parfait équilibre avec la prolifération cellulaire normale et est indispensable à la survie des organismes pluricellulaires.
 
     Les cellules-souches, de part leur caractéristiques propres, ne sont pas inhibées par ce phénomène de mort cellulaire naturelle et ne sont donc pas limitées dans le temps : l'enjeu est par conséquent de contrôler cette apparente anarchie. Il s'agit là d'un problème sérieux qui nécessite encore beaucoup de travail, d'abord pour être certain du phénomène, ensuite pour le contenir s'il est vraiment effectif... On voit donc qu'il convient d'être prudent pour ne pas recréer, par exemple, des tissus dont la qualité irait exactement à l'inverse du but recherché.
 
     La seconde limitation à l'utilisation des cellules-souches est d'ordre
éthique et c'est d'ailleurs celle qui suscite le plus d'interrogations et de débats dans la communauté scientifique (et ailleurs !).
 
 
 

Problèmes éthiques
 
 
* le premier groupe de problèmes éthiques concerne
l'obtention des cellules-souches
 
     Comme on l'a déjà vu, ces cellules sont d'autant plus intéressantes que chim-res.jpgl'embryon sur lequel elles seront prélevées est jeune. Or, la technique de prélèvement détruit l'embryon d'origine afin d'obtenir et de mettre en culture les cellules visées. Que ce prélèvement provienne d'embryons surnuméraires (pour une FIV ou fécondation in vitro) et destinés à être secondairement détruits ou qu'il soit pratiqué d'emblée sur un embryon créé pour cela, les détracteurs de la technique dénoncent le fait que l'embryon est en pareil cas considéré comme un objet, un produit marchand et s'insurge « contre l'intolérable atteinte à la vie » tandis que les partisans de la technique proposent de considérer avant tout le résultat qui est la guérison de maladies autrement incurables.
 
     On a bien proposé d'utiliser des cellules-souches présentes dans le cordon ombilical d'un nouveau-né mais, outre que cette technique reste encore en développement, il est à peu près sûr, nous l'avons déjà évoqué, que les cellules obtenues n'auront probablement pas le potentiel de développement multiple des cellules prélevées plus tôt dans le développement embryonnaire.
 
     Alors, pourquoi pas des prélèvements à partir de "chimères" homme-animal, comme on peut le voir sur la photo ci-dessus (dont je reconnais qu'elle est volontairement provocatrice) ? En tout cas, un tournant éthique semble avoir été franchi puisque la Grande-Bretagne les autorise depuis 2007
 
 
     * deuxième type de problèmes :
des cellules-souches, en définitive, pour quoi faire ?
 
     On a déjà évoqué la création (ou recréation) de tissus endommagés ainsi que la mise en culture de lignées cellulaires destinées à compenser les déficits de certaines maladies dégénératives. Hors l'obtention des dites cellules (voir paragraphe précédent), il n'existe guère d'opposition à ces thérapies. De la même manière, le développement du
génie tissulaire (qui consiste à implanter des néofibres sur certains organes comme le cœur et ses vaisseaux) ne soulève pas de problèmes éthiques particuliers.
 
     Les tentatives de
thérapie génique sont plus discutées : corriger des organes anormaux par présence d'un gène muté est déjà plus contesté mais le vrai problème concerne les maladies génétiques transmises à l'œuf par ses parents. Dans ce dernier cas, pour éviter la maladie, on a recours à un clonage (transfert de noyaux cellulaires sur l'ovocyte de la mère) qui conduit au développement d'un embryon indemne de la maladie. Certaines personnes pensent ici qu'il s'agit d'une porte ouverte vers l'eugénisme, c'est à dire la sélection d'individus sur des critères particuliers à telle culture ou tel régime politique. Les autres, au contraire, expliquent qu'une telle technique serait forcément très encadrée pour empêcher les dérapages et que nombre de drames humains, atrocement douloureux pour les individus et fort coûteux pour la communauté, seraient alors évités. Le débat fait rage.
 
     Toutefois, un élément sur lequel s'accordent toutes les parties (pour le moment en tout cas) est l'interdiction nécessaire de tout
clonage reproductif (reproduction d'un individu exactement identique à lui-même) : l'ONU a d'ailleurs délibéré dans ce sens.
 
 
 
 
la situation actuelle
 
 
     Le moins que l'on puisse dire est qu'elle n'est pas claire. Il existe en réalité
quatre types de positions adoptés par les différents pays :
 
 
 
* ceux qui
autorisent les recherches sur l'embryon (et donc les cellules-souches) et le clonage thérapeutique (on a déjà dit que le clonage reproductif est, en théorie, interdit partout) ; il s'agit principalement des USA, du Canada, d'Israël, de la Chine et, en Europe, du Royaume-Uni, de la Belgique et de la Suède. Le Japon, tout en n'interdisant pas explicitement le clonage thérapeutique, le déconseille fortement.
 
 
* ceux qui
interdisent tout : en Europe, c'est le cas de l'Allemagne, de l'Italie, de l'Autriche, de la Pologne et de la Norvège. C'est également le cas de pratiquement tous les états d'Amérique du sud à l'exception du Brésil.
 
 
* ceux qui, tout en interdisant le clonage thérapeutique,
autorisent des recherches fortement encadrées : on trouve dans cette catégorie, l'Australie, le Brésil (interdiction du clonage mais autorisation des études sur les embryons congelés depuis au moins trois ans). En Europe, certains pays autorisent les recherches sur les cellules-souches embryonnaires : le Danemark, la Grèce, la Finlande, l'Estonie, la Lettonie, la Slovénie et la Suisse. Les Pays-Bas ont choisi d'instaurer un moratoire de 5 ans à l'issue duquel les recherches seront autorisées si les avancées médicales sont démontrées (mais ont déjà indiqué que par « être humain », il faut entendre un être « humain qui est né »...). L'Espagne et le Portugal cherchent à faire évoluer rapidement leur législation dans un contexte difficile, pour des raisons religieuses notamment. Quant à la France, elle a autorisé un dispositif dérogatoire de cinq ans. Pour notre pays, un rapport a été transmis au Premier Ministre de l'époque, Dominique de Villepin. Réalisé sous l'autorité du député du Val-de-Marne, le Professeur Fagniez, il conclue à la nécessité de réviser tous les cinq ans la loi relative à la bioéthique (www.enseignementsup-recherche.gouv.fr/rapport/rapportfagniez.pdf).
 
 
     * ceux qui
hésitent et sont encore en recherche de leur législation.
 
 
 

au total
 
 
     Il semble encore difficile de se faire une idée de l'intérêt des cellules-souches en médecine. Il est possible que les espoirs placés en elles soient exagérés comme paraissent le souligner quelques publications récentes. Ce n'est donc probablement pas la panacée évoquée plus avant dans le sujet. A l'inverse, il s'agit certainement d'une
voie d'avenir pour un certain nombre d'affections face auxquelles nous sommes actuellement désarmés.
 

     Le cas du clonage thérapeutique à des fins de thérapie génétique est certainement, d'un point de vue éthique, le plus délicat mais on sent déjà les différentes législations sur le point d'évoluer vers une plus grande souplesse. Il est vrai que les intérêts économiques sont gigantesques et que nos décideurs politiques doivent se dire qu'il serait irréaliste de laisser le champ libre au voisin puisqu'on sait que, au bout du compte, les véritables avancées scientifiques finissent toujours par imposer leur propre éthique.

 

     Et qui pourrait affirmer avec certitude que, dans l'atmosphère tamisée d'un laboratoire discret situé dans un pays à la législation aléatoire, on n'est pas déjà en train de réaliser ce que tous veulent interdire ? Alors, on se dit qu'il est peut-être préférable d'encadrer ce que l'on ne peut pas éviter.

 

 

 

 

 

 

Images

 

1. fœtus humain de quatre mois (source : www.retrouversonnord.be)

2. cellules souches embryonnaires de souris (sources : www.techno-science.net)

3. Théodore Friedmann, le père de la thérapie génique (sources : www.dopinginfo.ch)

4. bientôt des "chimères" animal-homme ? C'est autorisé en Grande-Bretagne depuis le 17 mai 2007. (sources :  institut-de-cognitique.blogspot.com/)

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

 

 

 

 

Addendum : cellules souches artificielles

 

   En novembre 2007, des biologistes japonais sont parvenus à créer des cellules souches artificielles à partir de la peau humaine et donc sans utiliser d'embryon... L'origine de ces cellules est par conséquent "éthiquement" correcte. De plus, ces cellules baptisées iPS sont assez faciles à obtenir. Il reste à s'assurer qu'elles ont le même potentiel que les cellules souches "naturelles" mais elles font déjà l'objet de nombreux travaux en thérapie génique et dans l'évaluation des médicaments. Parfaites alors puisque ne touchant pas l'embryon ? Pas tout à fait car elles peuvent également concerner les cellules germinales et, du coup, la reproduction asexuée se profile à l'horizon. Gros  problème éthique à venir !

(d'après Science & Vie, 1099, avril 2009) 

 

 

 

Mots-clés : CS totipotente - clonage - CS pluripotente - CS multipotente - cellules déterminées - CS unipotente - cellule progénitrice - anomalie génétique - embryogénèse - apoptose - fécondation in vitro (FIV) - génie tissulaire - thérapie génique -Théodore Friedmann - eugénisme - clonage reproductif - clonage thérapeutique 

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

 

 

 

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Mise à jour : 7 juillet 2009

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Published by cepheides - dans médecine
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21 février 2008 4 21 /02 /février /2008 18:16

 

 

  

 

 

 

     « Joroan observait avec attention le soleil bleu qui s'apprêtait à disparaître derrière la colline escarpée. Depuis presque trois heures, son compagnon, le soleil rouge, s'était avant lui éclipsé. Du coup, la lumière ambiante, de bistre moyen, s'était parée d'un bleu étrange qui gommait les couleurs des terres et des montagnes. Il n'était pas facile pour un humain de se régler sur ces changements pourtant prévisibles mais toujours surprenants et Joroan n'avait dû qu'aux simulations d'entraînement de ne pas être totalement dépaysé. On disait même qu'à certaines périodes de l'année, probablement en fonction de l'éloignement respectif des deux binaires et d'éclipses plus ou moins complètes, la planète se paraît de teintes encore plus sauvages. Dans quelques minutes, l'obscurité allait se faire mais une obscurité elle-aussi inhabituelle, variable selon les heures et les endroits et donc d'autant plus traîtresse. »
                                                     (extrait du livre « Alcyon B »)
 

 

     Quel ciel étrange que celui d'une planète gravitant autour d'une étoile possédant un ou plusieurs compagnons stellaires ! Mais cela est-il possible dans un Univers qui ne serait pas seulement celui d'un auteur de science-fiction ? Je m'étais souvent posé la question puis, un jour, à la télévision, j'ai lu le point de vue d'un astronome très médiatisé (dont je tairai le nom) qui affirmait de façon péremptoire à peu près ceci (je le cite de mémoire) : « Il est tout à fait impossible qu'un système à plusieurs étoiles puisse posséder des planètes tournant autour de l'une d'entre elles et, a fortiori, de l'ensemble. En effet, ces planètes potentielles ne pourraient jamais maintenir une orbite stable et elles seraient soit rejetées vers l'un des soleils et donc détruites, soit évacuées du système vers le vide interstellaire. De plus, je peux affirmer que les forces d'attraction du système ne permettraient pas la création de tels astres ». Bon. Dommage pour les amateurs de science-fiction, me suis-je dit. De toute façon, il faudra encore bien du temps pour aller voir sur place si par hasard...

 

     C'était sans compter avec le génie de la Nature... et la curiosité des hommes. Depuis plusieurs années déjà, de nombreuses exoplanètes (voir glossaire et le sujet : planètes extrasolaires) ont été découvertes : plus de 1700 recensées en avril 2015. L'excellente revue Science & Vie a fait, en 2007, le point sur la question et, à cette occasion, a même cherché à décrire certaines d'entre elles, du moins à partir du peu que nous en savons. Je ne résiste pas au plaisir de citer quelques lignes de cette revue (Science & Vie, Hors-série 239, juin 2007) qui, je l'espère, me pardonnera la courte citation : « Trois soleils dans le ciel, voilà ce que découvrirait le visiteur de la planète HD 188753 A b, située à 140 années-lumière d'ici, dans la constellation du Cygne. Il s'agit d'une planète gazeuse à peine plus grosse que Jupiter qui tourne en un peu plus de 3 jours à seulement 6,6 millions de km de son soleil. Vue depuis cette planète, son étoile apparaît vingt fois plus grande dans son ciel que le Soleil depuis la Terre. Plus étonnant, un couple d'étoiles orangées tourne aussi autour de HD 188753 A (voir glossaire). Illuminée par ce système d'étoiles triples, l'exoplanète HD 188753 A b a été surnommée Tatooine par les astronomes, en référence à la planète où Luke Skywalker a grandi dans la Guerre des étoiles. »

 

     Il s'agit ici, bien sûr, d'une planète gazeuse et, qui plus est, très proche de son soleil mais elle a le mérite d'exister dans un système multiple. Nos outils d'observation ne sont pas encore suffisamment performants pour dénicher les petites planètes telluriques (comme la Terre) autour de ces soleils lointains mais je reste persuadé que ce n'est qu'une question de temps. Quoi qu'il en soit, l'astronome « expert » avait tort et l'auteur de science-fiction, sans le savoir, raison. Cela m'a donné l'idée de m'intéresser aujourd'hui à ces systèmes d'étoiles multiples qui doivent éclairer bizarrement les planètes qui s'y trouvent.

 

 



systèmes d'étoiles multiples

 

 
     D'emblée, il convient de préciser que je vais parler des étoiles doubles « vraies » (étoiles physiques) par opposition aux « fausses » (étoiles doubles optiques) qui ne paraissent proches que par un effet d'optique dû à la perspective (ces étoiles peuvent être en réalité très éloignées les unes des autres et ne sont, de toute façon, pas liées entre elles).


     Il existe des systèmes d'étoiles doubles, c'est à dire regroupant deux étoiles - qu'on appelle aussi étoiles binaires - et des systèmes d'étoiles multiples comportant trois, quatre voire plus d'étoiles liées les unes aux autres. Notons que ces dernières (plus de deux) sont quand même nettement plus rares que les binaires proprement dites. Quel que soit leur nombre, ces astres, liés par la gravitation, ont la particularité de tourner autour d'un point commun virtuel qui est la résultante des différentes forces d'attraction. Plus ces étoiles liées sont nombreuses et plus le calcul de leurs orbites respectives sera, on le comprend bien, compliqué.

 

 

 

  
nombre et formation des étoiles multiples

 

 
     Jusqu'à il y a peu, on pensait que la grande majorité des étoiles étaient doubles ou multiples. On a avancé le chiffre de 70% ce qui ne laisse que 1/3 des étoiles comme notre Soleil, c'est à dire solitaires. En fait, on est quelque peu revenu sur cette affirmation car s'il est vrai que la majorité des étoiles massives et brillantes sont doubles, cela est moins le cas des naines rouges qui forment le gros bataillon de l'armée stellaire. Reste que les étoiles doubles sont très nombreuses (environ 50% de l'ensemble des étoiles) et on peut se demander pourquoi. Pour cela, il faut comprendre leur mode de formation.


     Avant qu'une étoile n'apparaisse, il existe un immense nuage de gaz d'hydrogène dont une partie va se contracter sur elle-même, attirant de plus en plus de gaz et de poussières (voir le sujet : la formation des planètes). Les forces gravitationnelles augmentant avec la densité, il y a échauffement et condensation du nuage : la protoétoile rayonne d'abord dans l'infrarouge puis initie une réaction nucléaire si chaleur et masse sont suffisants. Une nouvelle étoile va alors « s'allumer ». Le nuage primordial, toutefois, n'est pas homogène et ses mouvements plus ou moins violents peuvent conduire à sa fragmentation : plusieurs parties du nuage peuvent aboutir à des étoiles dont la proximité les lient inéluctablement. En schématisant quelque peu, on pourrait presque dire que l'importance du nuage originel explique pourquoi les naines rouges qui sont de petites étoiles, plus petites que le Soleil, sont isolées tandis que les étoiles massives et supermassives ont des compagnons proches...

 

 



observation et classification des étoiles multiples

 

 
     En dépit du perfectionnement de nos outils d'observation, il reste difficile d'identifier les systèmes d'étoiles multiples dès lors qu'ils sont suffisamment éloignés de nous (C'est d'ailleurs totalement impossible en dehors de notre galaxie). On va donc chercher, comme toujours en astronomie lorsque l'observation directe est insuffisante, à s'en remettre à des preuves indirectes.

 
     Certaines étoiles présentent des variations de
magnitude (éclat apparent) mais selon un processus totalement différent des céphéides ou étoiles variables que nous avons évoquées dans un sujet précédent (voir sujet céphéides). Ici, il ne s'agit pas d'une réelle variation de la luminosité de l'étoile mais de l'éclipse mutuelle de deux étoiles dont les orbites se superposent à un moment donné : l'éclat le plus faible se produit lorsque l'étoile la moins brillante vient se superposer à la plus brillante (dans le cas contraire, on voit également une variation de magnitude mais plus difficile à discerner). On parle alors de binaires à éclipses. La plus célèbre de ces étoiles est Algol (de la constellation de Persée), un couple d'étoiles où la plus brillante, une géante bleue, est en partie occultée par son compagnon, un astre orangé. Il en existe d'autres comme la supergéante rouge en fin de vie, Antarès, que j'ai déjà évoquée dans un autre sujet, ou Sirius, géante rouge occultée par son compagnon, une naine blanche.

 
     Une autre façon d'identifier des binaires est de visualiser la soudaine
apparition d'une "nouvelle étoile", une " nova ". Il s'agit de la brusque augmentation de luminosité d'une étoile intervenant lors de sa fin de vie : est alors presque certainement concerné un système binaire associant une naine blanche (étoile compacte au cœur éteint) qui « capte » de la matière provenant de sa compagne. Le gaz arraché ne s'incorpore pas directement à la naine blanche mais forme un anneau brûlant autour d'elle (on parle alors de disque d'accrétion) qui explique les variations de luminosité observées.

 
     Signalons enfin les
binaires X : en pareil cas, il ne s'agit pas de variation de lumière visible mais d'un sursaut d'émission de rayonnement X correspondant lui-aussi à un transfert de matière entre une étoile encore en activité vers son compagnon qui est soit une étoile à neutrons, soit plus rarement un trou noir (voir sujet mort d'une étoile).

 

 

 

 
         
devenir des systèmes d'étoiles multiples

 

 
     Je faisais précédemment allusion à la complexité des orbites de ces étoiles liées. On peut comprendre que de tels systèmes deviennent instables à plus ou moins long terme. Au bout d'un certain temps d'évolution commune, ces systèmes ont tendance à se simplifier, c'est à dire à se séparer. Je fais ici allusion au fait que certaines étoiles dont les orbites se déséquilibrent peu à peu finissent par être expulsées du système dont elles font partie.

 

     Les américains utilisent un terme précis pour ces astres : ils parlent de « runaway stars », ce qui veut à peu près dire étoiles qui s'échappent ou qui s'évadent (en français, ces objets sont appelés : 'étoiles errantes ou erratiques"). En raison des puissantes forces à l'œuvre en la matière, ces étoiles sont expulsées à grande vitesse et c'est précisément cette caractéristique qui permet de les repérer. Il peut s'agir de la perturbation de l'orbite de l'intéressée par un troisième corps excitateur ou d'un choc entre une étoile à neutrons et sa compagne qui les projette à grande vitesse loin l'une de l'autre. Quoi qu'il en soit, la mise en évidence de la vitesse excessive d'une étoile (plus de 50 km par seconde) signe ce qui est probablement la conséquence d'un de ces cataclysmes.

 

 

 

 
beauté des étoiles doubles

 

 
     Le fait que coexistent dans le ciel d'une planète plusieurs étoiles de couleurs différentes doit être à la fois superbe et considérablement dérangeant pour des êtres comme nous que la théorie de l'évolution a sélectionné pour une lumière bien précise, celle du Soleil. Je me demande quand même ce que peut être la résultante lumineuse de l'exposition à un soleil rouge agrémenté dans le lointain d'une géante bleue ou bien d'une étoile orangée dont les compagnons seraient vert pour l'un et blanc pour l'autre...

 

     Simple rêveries évidemment puisque, outre le fait que nous ne savons pas quitter notre propre système solaire, il est peu probable que de tels mondes nous permettent jamais d'y survivre dans des conditions acceptables. A moins que des machines bardées d'équipements spéciaux ?

 

 

 

 

 

 

Glossaire

 
     * exoplanète : planète extérieure au système solaire et tournant en conséquence autour d'une autre étoile que le Soleil. Soupçonnées depuis longtemps (Giordano Bruno est mort sur le bûcher pour l'avoir affirmé trop tôt), elles n'ont été mises en évidence avec certitude que vers la toute fin du 20ème siècle. En novembre 2014, plus de 1700 d'entre elles ont été observées et répertoriées.

 
     * HD 188753 A désigne évidemment l'étoile puisque, le nombre de celles-ci étant infini, il paraît illusoire de vouloir les baptiser toutes d'un nom propre, théoriquement réservé aux plus importantes et/ou anciennement découvertes d'entre elles. Les planètes gravitant autour d'une étoile sont donc affublées de la même appellation chiffrée, agrémenté d'une lettre (ici « b ») selon leur place dans le système stellaire concerné. Il est à noter que les catalogues répertoriant les corps célestes sont très nombreux (plus de 5000 si on incorpore les catalogues dits « historiques »). En réalité, seuls quelques uns comme ceux de Messier, du télescope Hubble, etc. sont utilisés pour les objets généraux tandis que d'autres, plus spécialisés, regroupent par exemple les pulsars ou les étoiles binaires. L'appellation du corps céleste commence donc par un groupe de lettres qui donne le nom du catalogue retenu (M pour Messier, GSC pour Hubble, etc.). Ici, HD débutant l'appellation de l'exoplanète citée signifie Henri Draper Catalogue, une classification très en vogue, notamment aux États-Unis.

 

 

Images

 

1. étoiles doubles (vue d'artiste) (sources : www.futura-sciences.com)

2. étoile binaire (sources : http://fr.images.search.yahoo.com)

3. vue d'artiste d'un pulsar dans un système binaire (www.cenbg.in2p3.fr)

4. coucher de soleils sur une planète appartenant à un système d'étoiles doubles (vue d'artiste) (sources : www.techno-science.net)

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

 

 

Mots-clés : revue Science & Vie - planète tellurique - étoiles binaires - naine rouge - magnitude - céphéides - binaires à éclipse - Algol - Antarès - Sirius - nova - naine blanche - binaire X - étoiles à neutrons - trou noir - runaway stars 

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

 

 

 

 

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21 février 2008 4 21 /02 /février /2008 16:55
  
 
 neandertal_cc.jpg
 
 
 
 
 
 
     Il y a à peu près 40 000 ans vivaient côte à côte en Europe deux genres d'hommes: Néandertal et Sapiens (anciennement appelé Cro-Magnon), ce dernier ayant seul subsisté et qualifiant par conséquent l'espèce que nous sommes. On sait aujourd'hui que, contrairement aux croyances anciennes, ces deux homo (homo neandertalensis et homo sapiens) n'étaient pas directement apparentés génétiquement mais de lointains cousins issus d'un ancêtre commun, probablement un homo erectus ayant vécu il y a 500 000 ans. Si la lignée des Néandertaliens ne s'était pas éteinte, quel monde serait actuellement le nôtre ? Comment se ferait la cohabitation de deux lignées humaines différentes, des lignées qui ne seraient pas interfécondes ? (Cette affirmation est toujours en discussion : voir "compléments" en fin d'article). Auraient-ils pu s'entendre ? Troublantes questions...
 
 
 

D'où venait Néandertal ?
 
 
     L'homme de Néandertal apparaît en Europe vers
– 400 000 ans environ. Puisque l'on sait aujourd'hui que son patrimoine génétique était sensiblement différent de celui de l'homo sapiens, on peut se demander quelle est sa réelle origine. Une bonne explication pourrait être celle d'une spéciation, c'est à dire le développement séparé d'une branche d'une même espèce (le plus souvent par isolement géographique) qui aboutit, par mutations successives, à l'apparition d'une nouvelle espèce ne pouvant plus être interféconde avec l'espèce de départ (mais, convernant Néandertal, quelques pourcents de son ADN ont été récemment retrouvés dans le patrimoine génétique d'Homo sapiens : voir en fin d'article).
 
     On pourrait alors avancer que Néandertal serait une sorte d'homo sapiens archaïque ayant migré dans le cul-de-sac géographique que représentait l'Europe et qu'il y aurait développé les particularités génétiques et anatomiques qui sont les siennes. On peut aussi prétendre que ce serait le descendant direct d'un homo erectus, ce dernier ayant donné un autre descendant, Sapiens. A vrai dire, seules les études génétiques à venir pourront trancher dans un sens ou dans l'autre mais, dans tous les cas, on s'oriente vers deux espèces génétiquement différentes  (ou encore pauvrement interfécondes).
 
 
 

Qui était-il ?
 
 
     L'Europe en ce temps-là, c'est à dire entre – 400 000 et – 40 000 ans avant J.C. était
froide. On comprend plus facilement pourquoi Néandertal qui avait dû s'adapter au climat présentait cette apparence robuste pour ne pas dire massive : un homme d'environ 1m65 (bien qu'il y ait eu des individus plus grands, jusqu'à 1m90 semble-t-il) pour un poids pouvant atteindre 80 à 90 kg, la femelle (femme ?) étant, elle, légèrement plus petite. Il possédait des membres assez courts avec des articulations plus marquées que celles de l'homme moderne tandis que sa cage thoracique était très large.
 
     Ce qui a surtout frappé les premiers observateurs est son crâne : quoique la neandandmod.jpgboîte crânienne soit d'un volume plutôt plus important que celle d'homo sapiens, ce qui retient d'abord l'attention, c'est un front bas relevé par une région sus-orbitaire proéminente tandis que la région de la face s'étendant entre les orbites et les dents est comme projetée en avant, donnant à un visage sans réelles pommettes une inclinaison en arrière et vers l'extérieur. Il n'en fallait pas plus pour que les premiers scientifiques ayant examiné ces fossiles concluent à un « hominidé archaïque » pour ne pas dire une espèce de singe à peine évolué. Ce n'est que bien plus tard que cet a priori culturel fut mis à mal lorsqu'on s'aperçut que Néandertal partageait avec son lointain cousin moderne des pratiques qui confinaient à une certaine spiritualité.
 
 
 
Néandertal, un homme à part entière ?
 
 
     De la plus simple bactérie aux animaux les plus évolués, il n'y a – on l'a déjà évoqué – qu'une différence de degrés et non de nature : tous appartiennent à la grande famille du vivant mais ce qui caractérise l'Homme, ce sont ses facultés cognitives plus développées dont certaines lui sont propres. Bien entendu, il n'est pas ici question d'affirmer que l'Homme, grâce à ces caractéristiques spéciales, est l'étape ultime d'une « évolution vers le progrès » défendue par certains égocentristes (voir le sujet
intelligent design). Disons plus simplement que la sélection naturelle a permis à l'Homme de développer des facultés intellectuelles uniques lui ayant autorisé une certaine adaptation à son univers ambiant tandis que les autres espèces vivantes ont privilégié des stratégies différentes.
 
     Quoi qu'il en soit, une des facultés principales de l'Homme est de pouvoir, plus que les autres animaux, se projeter dans le temps : il est ainsi, semble-t-il, le seul à posséder la faculté d'anticiper sa propre mort, encore que cela soit discuté par certains scientifiques (voir le sujet : la notion de la mort chez les animaux). Il comprend donc que le destin de tout individu, à commencer par le sien, est de disparaître un jour et, par voie de conséquence, il a entrepris une quête de spiritualité qui le distancie des tâches purement utilitaires des autres êtres vivants. Cette approche concerne bien sûr Sapiens mais aussi Néandertal.
 
     Bien qu'un ancêtre probable de Néandertal (homo heidelbergensis) ait été cité comme ayant eu un comportement particulier vis-à-vis de ses morts (cela reste à l'étude), c'est avec
Néandertal que les premières sépultures ont été mises en évidence. Elles datent d'environ – 100 000 ans et ont été découvertes au Proche-Orient, une aire de diffusion de Néandertal autre que l'Europe. Depuis, bien d'autres, notamment en France, ont été mises à jour. Toutefois, avant de nous intéresser à la pensée symbolique de Néandertal, revenons sur son implantation géographique et son mode de subsistance, ce qui permettra au passage de casser le cou à quelques idées reçues.
 
 
 
 
le monde de Néandertal
 
 
     Nous avons déjà dit que Néandertal, entre environ – 400 000 ans et – 35 000 ans av. JC, avait colonisé l'Europe actuelle et la partie la plus occidentale de l'Orient. Il faut d'abord remarquer qu'il s'agit là d'un territoire immense couvrant plusieurs millions de km2 s'étendant sur différentes aires écologiques et représentant à peu près le territoire colonisé en Afrique par Sapiens au même moment. Dans la durée, cette occupation couvre trois glaciations (et donc trois périodes interglaciaires) où
les changements de climat ont été considérables, bien plus importants au demeurant que l'éventuel effet de serre actuel : il y a survécu sans problème.
 
 
 repartition-neandertal-copie-1.jpg
 
 
     On a avancé que Néandertal était un charognard car incapable, de par un équipement inadapté, de pratiquer la chasse. En réalité, si parfois il se nourrissait peut-être de cadavres d'animaux (mais comme son cousin Sapiens), c'était
surtout un chasseur qui n'hésitait pas à s'attaquer à des animaux redoutables comme le mammouth, l'ours ou le rhinocéros laineux. Les études comparatives pratiquées en Europe ont uniquement montré que Néandertal chassait plus près de son lieu de résidence alors que Sapiens recherchait ses proies parfois assez loin : une moindre mobilité qui ne remet pas en cause le caractère moderne de ses habitudes de chasse.
 
     Pour chasser, il faut des armes adaptées et, justement, on a longtemps pensé que Néandertal ne savait produire que des outils élémentaires, obtenus facilement en peu d'opérations de fabrication. Ce qui allait bien avec l'absence de véritable pensée conceptuelle qu'on lui octroyait. Il s'agissait là aussi d'un a priori (ou disons, pour être généreux, d'une insuffisance d'informations) : Néandertal était capable de fabriquer des
objets complexes comme des lances en bois (ayant donc nécessité un long travail de rabotage et de raclage), voire même des outils composites. A l'inverse de Sapiens qui fabriquait des pointes de pierre et d'os légères capables d'être projetées de loin et à grande vitesse, Néandertal privilégiait des pointes à la base ample et épaisse à emmancher sur un support large, et donc lourd, mais possédant une force de pénétration intense à courte distance : plus qu'une inadaptation à une certaine forme de chasse dynamique, on doit plutôt voir là des stratégies différentes. En somme, il s'agit d'adaptations distinctes probablement également efficaces selon l'usage retenu et qui traduisent plutôt des différences culturelles.
 
 
 
 
Néandertal et la pensée conceptuelle
 
 
     On pensait classiquement que les innovations culturelles de Néandertal remontaient à ses contacts avec Sapiens, vers – 40 000 ans av. JC. Outre le fait que la technologie des Néandertaliens tardifs est originale, ne montrant que peu de similitudes avec les techniques de Sapiens, on a retrouvé des objets « modernes » fabriqués par lui et précédant de plusieurs milliers d'années l'arrivée de Sapiens sur son territoire : il s'agit donc de traditions culturelles autonomes locales prouvant au contraire que Néandertal était en train de réaliser une approche personnelle vers la technologie du paléolithique supérieur.
 
     Les sépultures du
paléolithique moyen mises à jour sont pour la plupart sepulture-neandertal.jpgclairement néandertaliennes et elles étaient enrichies par des offrandes (outils, os gravés, etc.), des fragments de colorants récoltés parfois loin du site et les positions particulières des corps. Certainement moins élaborées que les sépultures ultérieures de Sapiens, ces lieux funéraires traduisent une recherche et une attention incontestables : comment dès lors leur refuser une pensée symbolique ?
 
     Bien qu'ayant utilisé des pigments (montrant leur utilisation sur des supports souples comme la peau et donc forcément symboliques), Néandertal n'a que peu laissé de traces figuratives mais, à y regarder de plus près, c'est également le cas de Sapiens dont les réelles traditions picturales datent de
l'aurignacien, une époque qu'on peut situer vers – 30 000 ans av. JC (à l'exception notable de parures dans des sites africains remontant à – 70 000 ans).
 
     Plus que l'explication traditionnellement (et anciennement) avancée d'une population néandertalienne ayant « progressé » au contact de l'homme moderne, on s'oriente à présent vers des
évolutions parallèles même si les innovations culturelles ont varié selon ces populations.
 
     Lors du contact entre Néandertal et Sapiens, chaque espèce avait donc ses traditions particulières et son savoir personnel. Pourtant, après une dizaine de milliers d'années de vie côte à côte, les premiers ont disparu sans laisser de descendants : en a-t-on une explication ?
 
 
 
 
la fin de l'homme de Néandertal
 
 
     A l'arrivée de Sapiens venu d'Afrique, Néandertal occupait, comme on l'a déjà dit, l'Europe et une partie du Proche-Orient. Pourtant, quelques milliers d'années plus tard, on n'en retrouve plus trace que de façon
périphérique : dans la péninsule ibérique et en Croatie. Que lui est-il donc arrivé ? Plusieurs hypothèses ont été avancées par les scientifiques dont aucune ne semble parfaitement convaincante.
 
  
a.
il aurait succombé à des épidémies, peut-être d'origine tropicale et peut-être véhiculées par Sapiens qui y aurait été résistant. Cette hypothèse paraît peu crédible puisque les deux espèces ont coexisté durant plusieurs milliers d'années (au moins 5 000 ans, voire 10 000, ce qui, rapporté à notre présent, nous place à une époque plus ancienne que celle de l'ancien empire égyptien...) : une aussi longue durée cadre mal avec cette explication.
 
  
b. une
baisse soudaine de sa fécondité ou l'apparition d'une surmortalité naturelle (ou les deux associées). Il s'agit là de suppositions invérifiables mais, surtout, on comprend mal pourquoi Néandertal, et lui seul, aurait été la victime de tels phénomènes.
 
  
c. un
brutal changement du climat : il est vrai que la période considérée (vers – 40 000 à – 30 000 ans) a vu un climat plutôt incertain mais jamais de véritable réchauffement majeur et les scientifiques, aujourd'hui, ont pratiquement abandonné cette hypothèse. Reste la possibilité de modifications de l'environnement et/ou des problèmes de subsistance mais lesquels et pourquoi n'ont-ils pas affecté Sapiens ?
 
  
d. la
consanguinité : une baisse démographique conduisant à la raréfaction des individus disponibles et encourageant la reproduction entre parents proches pourrait expliquer une dérive génétique délétère mais alors pourquoi une telle baisse démographique ?
 
 
 e. le métissage avec Sapiens : c'était jadis l'hypothèse privilégiée mais qui, on l'a déjà dit, a été pratiquement abandonnée depuis l'apport des études génétiques récentes montrant un trop grand éloignement entre ces deux homo d'espèces différentes (et donc leur impossibilité à avoir des descendants communs). Cette notion est rediscutée en 2012 (voir ci-dessous la brève 2 et les compléments).
 
 
f.
la compétition avec Sapiens : il ne s'agit en tout cas pas de bataille directe puisque on n'a jamais trouvé de sites exposant les fossiles mutilés des protagonistes ce qui n'aurait pas manqué de se produire en cas de confrontations violentes et multiples. Peut-on alors envisager une compétition au seul niveau des ressources alimentaires qui d'évidence ne sont pas inépuisables ? Une supériorité culturelle, même modeste, de Sapiens aurait elle pu induire le reflux progressif de Néandertal vers le sud de l'Europe et sa disparition par amoindrissement démographique progressif ? Pas de réponse franche.
 
 
     Aucune explication n'est donc définitivement convaincante (et peut-être d'ailleurs sont-elles intriquées). Nous sommes obligés de reconnaître que la disparition de Néandertal reste encore pour nous un
mystère.
 
 
 
Néandertal et Sapiens auraient-ils pu continuer à vivre ensemble ?
 
 
     Contrairement aux anciennes idées des années 60, deux espèces d'hommes ont effectivement vécu ensemble durant un certain temps sur notre bonne vieille Terre. Nous ne savons pas quels furent leurs rapports exacts, ni même s'il y en eut vraiment. Ce qui apparaît en revanche comme à peu près certain, c'est qu'ils furent
culturellement proches et que nous ne savons pas vraiment pourquoi l'un (c'est à dire nous) a survécu et l'autre non. Comme je le faisais remarquer au début de ce sujet, cette cohabitation temporaire nous pose une question vraiment intéressante : quelle aurait été l'histoire et la structure du monde, de notre monde, si nous avions dû le partager avec une autre espèce d'homme, un homme suffisamment proche de nous pour que nous ayons pu construire des univers culturels parallèles mais néanmoins suffisamment éloigné pour que nous n'ayons probablement pas pu avoir de descendants communs ?
 
     Le point de vue optimiste suggère un enrichissement des deux partis et ce d'autant que nos points de vue auraient été forcément sensiblement différents, chacun apportant en somme à l'autre une part de son expérience, un peu à la manière de deux amis confrontés à un même problème... Le point de vue pessimiste, lui, insiste sur l'inévitable compétition de deux espèces rivales avec son lot d'incompréhension, de méfiance, de haine peut-être, et son cortège concomitant de guerres, de destructions et de morts. Je pense, pour ma part, que la réalité se serait probablement située entre les deux mais vous, vous situez-vous plutôt du côté optimiste ou du côté pessimiste ?
 
 
 
 
 
Images 
 
1. l'homme de Néandertal (sources : www.dinosoria.com/)
2. crânes de Néandertalien (à gauche) et de Sapiens (à droite)
(sources : www.arts.ualberta.ca)
3. aire de répartition de Neandertal (sources : Jean-Luc Voisin, www.hominides.com/)

4. sépulture de Néandertalien dite de  l'Homme de la Chapelle-aux-Saints (sources : www.neandertal-musee.org/

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


 

 
 
 Brève 1 : pourquoi Néandertal a-t-il disparu ?
 
     Epidémie, changement climatique, compétition avec homo sapiens... la disparition de l'homme de Néandertal reste une énigme. Cependant, l'hypothèse climatique pourrait-être caduque si l'on en croit l'équipe franco-américaine de William Banks, archéologue au CNRS. Pour reconstituer les conditions climatiques de l'époque, les chercheurs ont recouru au modèle informatique utilisé pour prédire l'impact des changements climatiques sur la biodiversité. "Pour chaque site archéologique attribué à l'homme moderne et à Néandertal nous avons ainsi reconstitué la niche écologique (les conditions environnementales) de chaque population. Puis nous avons introduit dans l'algorythme le changement climatique survenu à l'époque de la disparition de Néandertal de façon à prédire l'évolution de chaque niche. Or, bien que sa niche semble maintenue - et donc sa survie - sa répartition géographique s'amenuise, jusqu'à la disparition" explique William Banks. Pour le chercheur, ce serait donc la compétition avec l'homme moderne qui aurait provoqué cette extinction. Reste qu'il s'agit d'une théorie construite à partir d'un modèle de climat... lui-aussi théorique.
(Science & Vie, 1098, mars 2009)
   
 
 
 
Brève 2 : approche génétique de la disparition de Néandertal
 
     En étudiant l'évolution de l'usure de leurs outils et grâce à un modèle informatique, l'anthropologue américain Michael Barton a simulé les déplacements de Sapiens et Néandertal. Partant d'une "carte" de l'Europe il y a 60 000 ans, il montre qu'en 1500 générations les deux humanités ont augmenté leur rayon d'action... jusqu'à se rencontrer. Son équipe a alors simulé l'évolution des deux populations et de leurs hybrides potentiels sur 1 500 générations dans diverses situations. Ils ont ensuite confronté les résultats aux rares éléments disponibles (dont les 4% d'ADN néandertaliens nichés au coeur du nôtre - voir compléments ci-dessous). Avec des Néandertaliens mieux adaptés mais moins nombreux, la simulation débouche... sur la disparition de Néandertal et de ses hybrides. Ce phénomène, quoique contre-intuitif, est bien connu en biologie de la conservation sous le nom "d'extinction par hybridation". Il est dû à l'effet de taille des populations concernées. Il est donc possible que Néandertal ait disparu non par les armes mais en vertu des lois de la génétique des populations.
(d'après Science & Vie, n° 1134, mars 2012)
 
 
 
 
Brève 3 : Néandertal nous a légué ses outils
 
 
       L'homme de Néandertal aurait transmis sa technologie à l'homme moderne ! Des archéologues français et allemands ont découvert sur deux sites de Dordogne où vivaient des néandertaliens il y a 50 000 ans, des fragments d'outils en os de cervidés ayant servi à façonner des peaux. Des lissoirs comparables à ceux des tanneurs actuels. Selon les archéologues, ce sont les plus vieux outils en os trouvés à ce jour en Europe occidentale et utilisés bien avant l'arrivée de l'homme moderne en Europe il y a environ 40 000 ans.
Science & Vie, 1153, octobre 2013, p.20
 
   
 
Compléments : de récentes études génétiques (2010) montreraient qu'une partie de notre patrimoine génétique (1 à 4% non codants) serait d'origine néandertalienne : pour plus de renseignements, voir le sujet : DE L'EVOLUTION : les humains du paléolithique
 
 
 
 
 
Mots-clés : Néandertal - homo sapiens - homme de Cro-Magnon - spiritualité - spéciation - sélection naturelle - glaciations - pensée conceptuelle - chasse - outils - sépultures préhistoriques - aurignacien - compétition interspécifique 
 (les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)
 
 
 
 
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21 février 2008 4 21 /02 /février /2008 16:43

 

 
 
 
 
                      Anneau de matière noire dans l'amas de galaxies Cl 0024+17
 
  
 
 
      Dans un sujet précédent, cherchant à situer le Soleil dans notre Galaxie (voir sujet), j'avais avancé pour la masse de cette dernière le chiffre de 700 milliards de masses solaires, un chiffre qui semble retenu par la majorité des astronomes.
 
     En effet, on sait qu'il existe un équilibre entre l'attraction gravitationnelle des régions intérieures de la Galaxie et la force centrifuge en rapport avec la rotation de l'ensemble. Il suffit alors de comparer les variations de cette rotation avec la distance au centre pour estimer la masse de l'ensemble et même pour connaître la répartition de ces masses. C'est là que les différents observateurs ont été confronté à une énorme surprise : si l'on additionne la somme des masses des étoiles et des gaz observables, on reste incontestablement bien loin du compte... et on a donc été obligé de conclure que la plus grande partie de cette masse correspond à une matière non visible, inconnue, qu'on a baptisée « matière noire » puisque l'on n'en connaît pas la nature. De quoi s'agit-il exactement ? De trous noirs ? De naines brunes (voir sujet mort d'une étoile) ? De particules dites « exotiques » parce que non encore identifiées ? Mystère. Si j'ajoute que le même phénomène se retrouve pour toutes les galaxies, on comprendra facilement que l'élucidation de cette énigme est une des questions fondamentales agitant le petit monde de l'astronomie.
 
 
 
un peu d'histoire
 
 
     Tout débute en 1933. A cette époque pas si lointaine, un astronome suisse du nom de Fritz ZWICKY (1898-1974) s'intéresse à un groupe de sept galaxies dans l'amas de Coma. Il cherche à en estimer la masse en étudiant la dispersion des vitesse de ces galaxies. Il a la surprise de constater que ses calculs montrent des vitesses bien plus élevées que celles auxquelles on aurait pu s'attendre : la masse totale calculée qui en découle est 400 fois plus importante que la masse lumineuse relevée. Il refait encore et encore ses calculs mais aboutit toujours au même résultat.
 
     Il transmet évidemment ses observations à ses collègues mais il n'est guère pris au sérieux. Il faut dire que cet astronome est un peu particulier. Zwicky est en effet alors bien connu de la communauté scientifique pour son caractère difficile et ses théories parfois farfelues (des foules d'anecdotes plutôt étranges circulaient sur lui). Comme de plus, l'époque était à l'imprécision des mesures et à la méconnaissance de ce que pouvaient être des objets massifs comme les trous noirs, les étoiles à neutrons et autres naines brunes, on ne s'intéressa pas à son observation qui fut oubliée pendant presque un demi-siècle.
 
     Nous voici à présent dans les années 70. Une astronome américaine, Vera RUBIN, fascinée depuis son plus jeune âge par les étoiles, s'intéresse à la galaxie d'Andromède M31 et s'aperçoit que les étoiles situées à sa périphérie tournent bien plus vite qu'elles ne devraient : normalement, en s'éloignant du centre de la galaxie, on devrait observer un ralentissement de plus en plus conséquent des vitesses de rotation des étoiles or celles-ci restent pratiquement identiques. Il ne s'agit pas d'une erreur d'observation de l'astronome puisque, peu après, d'autres observations viennent confirmer ce qu'a calculé Vera Rubin. Problème. Comment imaginer que les étoiles qui composent les galaxies puissent s'affranchir des lois de la gravitation ? La seule explication possible est que « quelque chose » empêche les étoiles de ralentir ou, dit autrement, que ces astres ne sont pas vraiment à la périphérie de la galaxie, qu'elles sont encore suffisamment près de son centre pour ne pas être vraiment ralentie. Il existerait donc un halo bien plus large que celui que l'on peut voir...
 
 

nature de la matière noire
 
     Les astronomes se doutaient bien qu'un grand nombre d'objets comme, par exemple les naines brunes, ne sont pas observables avec nos méthodes d'observation actuelles en raison de leur trop faible luminosité. Toutefois, la masse nécessaire pour expliquer le phénomène est bien trop importante pour expliquer la différence observée. Il y a forcément autre chose mais quoi ?
 
     L'hypothèse la plus logique est que ce que nous voyons des galaxies n'est qu'une partie de ce qu'elles sont réellement : nous ne distinguerions que leurs centres mais pas les immenses quantités de matière invisible regroupées à leurs périphéries. Plus encore, en observant les mouvements des galaxies les unes par rapport aux autres, là aussi, les observations montrent qu'il doit exister des quantités importantes de cette matière dans l'espace intergalactique... Soit. Mais quelle est donc la nature réelle de cette matière invisible ? Disons-le d'emblée : on n'en sait rien.
 
     De nombreux candidats ont été proposé sans preuves convaincantes. On s'est d'abord tout naturellement tourné vers la matière ordinaire :
 
  
     *
des nuages de gaz : il est vrai que, dans les années 90, les nouveaux moyens d'observation satellitaires ont mis en évidence la présence de très grandes quantités de gaz ionisé (voir glossaire) dans les galaxies, du gaz très chaud et invisible. Est-ce la fameuse matière noire ? Hélas, bien au contraire ils sont la preuve indirecte de la présence de matière noire périphérique, seule à même d'expliquer pourquoi ils ne peuvent s'échapper de la galaxie...
 
  
     * les
objets compacts n'émettant pas de lumière : on pense ici aux naines brunes (étoiles avortées) déjà signalées ou aux naines blanches (résidus d'étoiles). Malheureusement, ces objets, eux-aussi, ne sont pas en nombre suffisant pour expliquer les observations.
 
  
     *
les trous noirs : notamment les trous noirs supermassifs pourraient être de bons candidats... sauf qu'il en faudrait énormément dans chaque galaxie et que, dans ce cas, on verrait bien plus de conséquences sur les étoiles qui les entourent.
 
  
     Faute de prétendants sérieux avec la matière connue, certains se sont tournés vers une matière inconnue, dite exotique, composée d'éléments très particuliers comme les
neutrinos ou les WIMP (voir glossaire). Toutefois, avant de conclure, faudrait-il encore que l'on ait pu détecter et mettre en évidence ces particules... si particulières.
 
     Enfin, poussant le raisonnement jusqu'à la limite, certains astronomes ont décidé d'affirmer que si l'on ne pouvait pas détecter cette hypothétique matière noire, eh bien c'est qu'elle n'existe tout simplement pas ! Oui, mais alors comment expliquer les observations sur la rotation excessive des étoiles et des galaxies ? Tout simplement par le fait que les lois de la physique ne s'appliquent pas dans ce cas et qu'il faut les réinventer... Une opinion qui, on s'en doute, n'a pas l'aval de la majorité des scientifiques.
 
     Comme on peut le comprendre, le moins que l'on puisse dire est qu'il n'existe pas de consensus au sein de la communauté scientifique. Il faudra probablement bien plus d'observations et de savants calculs pour expliquer ce mystère, l'un des principaux défis posés à l'astronomie moderne.
 
 
 

l'énergie sombre
 
 
     Comme si toutes ces questions sans réponses ne suffisait pas, voilà que vers la toute fin du siècle dernier, grâce au perfectionnement des méthodes d'observation (notamment la mesure affinée des supernovas et de la cartographie du fond diffus cosmologique, (voir sujet fond diffus cosmologique), les scientifiques sont arrivés à la conclusion qu'il existait une accélération de l'expansion de l'univers.
 
    Le modèle d'Einstein d'univers statique avait été abandonné depuis longtemps (en fait depuis les observations de Hubble sur la fuite des galaxies) et on savait l'univers en expansion. Toutefois, le bon sens voulait que, en raison de la gravitation, cette expansion diminue, même très faiblement. Patatras : l'accélération de cette expansion vient tout remettre en question. Du coup, on a bien été obligé d'introduire la notion d'une force répulsive universelle s'opposant à la gravitation, force baptisée « énergie sombre » (à ne pas confondre avec la matière noire évoquée plus haut). On entre ici dans le domaine de la cosmologie, c'est à dire l'étude de l'univers et de son devenir : selon la nature exacte de l'énergie sombre, l'univers ira à terme soit vers une accélération de son expansion et à sa dislocation, soit vers un ralentissement si la gravité arrive à contrebalancer cette énergie sombre.
 
     Pour l'heure, compte tenu de nos connaissances, c'est plutôt le premier scénario qui semble s'imposer. Mais les chiffres sont intéressants : on estime que l'énergie sombre représente environ 70% de l'univers, la matière noire évoquée plus haut environ 25% tandis que l'univers qui nous est connu (les étoiles, les galaxies, les nuages de gaz visibles, etc.) ne représente que 5% de l'ensemble (voir "brêve" ci-après). Si je compte bien, cela veut dire que 95% de l'univers nous est inconnu : quel extraordinaire défi pour les scientifiques des temps à venir !
 
 
 
 
 
 
 

Brêve : le satellite Planck confirme et précise ce que l'on sait de la composition de l'Univers (mars 2013)

 

    Après avoir cartographié le ciel dans toutes les directions entre l'été 2009 et janvier 2012, le satellite européen Planck a permis la publication d'une photographie époustouflante du fonds diffus cosmologique, complétant celle de 2003 de la NASA. Plus encore, le satellite Planck a permis d'affiner nos connaissances des premiers instants de l'Univers en recalculant tous les paramètres cosmologiques. On peut donc aujourd'hui affirmer que 1. l'Univers est âgé de 13,82 milliards d'années, que 2. il est composé de 4,9% de poussières, gaz et galaxies, de 26,8 % de matière noire et de 68,3 % d'énergie sombre. Planck nous confirme également que l'Univers est bien en expansion mais en précisant qu'il s'étend à la vitesse de 67 km par seconde...

      Au delà de ces chiffres qui, déjà en eux-mêmes, sont un exploit, le satellite Planck nous conforte dans l'idée que le modèle cosmogonique standard de l'Univers est bien celui auquel il faut se référer (confirmation du Big bang, de l'inflation, etc.)..

     Et dire que la plus grande partie du décryptage de cette moisson de nouvelles données est à peine ébauché !

     On trouvera l'image rapportée par le satellite Planck à l'adresse suivante : http://www.cieletespace.fr/node/10241

 
 
 
 
Glossaire (sources Wikipedia France)
 
     * ionisation : c'est la faculté pour un atome de ne plus être électriquement neutre par la perte ou l'ajout d'une charge, en l'occurrence un électron. De ce fait, l'atome résultant est appelé un ion. Un rayonnement ionisant quant à lui est un rayonnement qui produit des ionisations dans la matière qu'il traverse.
 
   * neutrino : le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. Longtemps sa masse fut supposée nulle. Toutefois, des expériences récentes (Super-Kamiokande) ont montré que celle-ci, bien que très petite, est différente de zéro. L'existence du neutrino a été postulée pour la première fois par Wolfgang Pauli pour expliquer le spectre continu de la désintégration bêta ainsi que l'apparente non-conservation du moment cinétique.
 
  * WIMP : en astrophysique, les WIMPs (acronyme anglais pour « particules massives interagissant faiblement ») forment une solution au problème de la matière noire. Ces particules interagissent très faiblement avec la matière ordinaire (nucléons, électrons). C'est cette très faible interaction, associée à une masse importante (de l'ordre de celle d'un noyau atomique), qui en font un candidat crédible pour la matière noire.
 
 
 
Images
     
1. Anneau de matière noire dans l'amas de galaxies Cl 0024+17; photo prise par le télescope hubble (sources :  www.techno-science.net/)
2. galaxie spirale M83 (NGC5236), dite "the southern pinwheel", c'est à dire, en argot américain,  "l'hélicoptère du sud" (sources : enugmis.wordpress.com/)
3. une répartition de la matière dans l'Univers ? (sources : astronomienfolie.free.fr)
(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)
  
 
 
Mots-clés : Fritz Zwicky - Vera Rubin - galaxie d'Andromède - halo galactique - naines brunes - galaxies - gaz interstellaire - naines blanches - trous noirs - neutrinos - WIMP - fonds diffus cosmologique - expansion de l'univers 
 
(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)
 
 
 
 
 
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Mise à jour : 20  avril 2014

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Published by cepheides - dans astronomie
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21 février 2008 4 21 /02 /février /2008 16:24

 

 oeil.jpeg

 

anatomie de l'oeil humain (sources :  snof.org)

 

 

     Dès le début, les opposants à la théorie de l'évolution ont été nombreux : certains le furent pour des raisons essentiellement religieuses mais d'autres, notamment de brillants scientifiques, parce qu'ils n'arrivaient pas à concevoir que l'on puisse aboutir « par hasard » à des organes complexes. Pour ces derniers, point d'évolution gérée par le hasard et la sélection naturelle, mais une obligatoire finalité : en effet, comment imaginer, par exemple, que l'on puisse, sans aucun plan préétabli, aboutir à la perfection de l'œil, organe-type souvent cité par eux ?

 

     Darwin lui-même s'interrogea longuement sur la question lorsqu'il fit paraître son livre « l'origine des espèces » : “To suppose that the eye, with all its inimitable contrivances for adjusting the focus to different distances, for admitting different amounts of light, and for the correction of spherical and chromatic aberration, could have been formed by natural selection, seems, I freely confess, absurd in the highest possible degree", affirme-t-il. (Imaginer que l'œil, avec toutes ses dispositions inimitables lui permettant d'ajuster le foyer à des distances diverses, d'admettre des quantités variables de lumière et de corriger les aberrations sphériques et chromatiques, puisse avoir été formé par la sélection naturelle, semble, je le reconnais volontiers, absurde au plus haut degré).

 

    Oui, vraiment, comment peut-on prétendre qu'un organe aussi complexe ait pu résulter de l'accumulation au fil de millions d'années d'une succession de multiples petites améliorations ? Comment admettre que ce petit « miracle » de l'évolution ait pu se reproduire à la fois pour les yeux à facettes des arthropodes ou pour les yeux camérulaires (en forme de petite loge) des céphalopodes et des vertébrés? La sélection naturelle peut-elle réellement expliquer une telle complexité sans que, au départ, il n'y ait eu la notion de ce à quoi on arriverait ? La réponse paraît difficile. Pour comprendre, il faut revenir sur l'évolution de l'œil.

 

 

 


évolution de l'œil

 

 
     Rappelons-nous d'abord les
millions d'années écoulées depuis l'apparition de la première ébauche de ce qui allait conduire à l'œil : seulement quelques cellules photosensibles dans un épithélium quelconque. S'en suivirent des millions d'années d'essais divers, d'erreurs génétiques, de « progrès » et de retours en arrière peut-être : sans cette dimension temporelle immense et que l'on a du mal à imaginer, on ne peut pas concevoir les tâtonnements successifs de la Nature.

 
     La complexification de l'organe oculaire des animaux s'est donc réalisée progressivement, au cours de ces millions d'années, avec des résultats forcément différents puisque les espèces se sont séparées les unes des autres au fil du temps. Certaines caractéristiques ont disparu alors que d'autres se sont spécialisées. Par exemple, quelques mammifères continuent à percevoir
l'ultraviolet (un rat de l'hémisphère austral a encore le gène le lui permettant) alors que la majorité d'entre eux a un spectre visible qui ne s'étend plus que du bleu au rouge (nous y reviendrons). Qu'observe-t-on aujourd'hui ?

 

  
          * les
invertébrés ont des yeux allant d'un simple organe sensoriel à des yeux voisins de ceux des vertébrés


     J'évoquais précédemment le début : quelques cellules photosensibles. Ce type de structure rudimentaire existe toujours chez certaines algues comme les euglénophytes (algues des piscines). Toutefois, les êtres vivants possédant les yeux les plus simples sont les méduses ; chez elles, l'organe de la vision n'est qu'un conglomérat de cellules pigmentaires reliées à des cellules sensorielles.

 
     Chez les
arthropodes (insectes, crustacés, etc.), on trouve deux types de structures de vision, les ocelles qui sont des yeux simples constitués de cellules photosensibles et les yeux à facettes qui peuvent comprendre plusieurs milliers « d'unités de vision ». Ici, la « vision » est la résultante de la superposition des images parcellaires fournies par les facettes.

 
     Les
céphalopodes (calmars, pieuvres, sèches, etc.) possèdent des yeux plus évolués, voisins des yeux des vertébrés, ce qui leur confère une assez bonne vision. Notons au passage que chez le nautile dont l'espèce, en revanche, n'a pas évolué depuis des millions d'années, l'œil est resté un organe rudimentaire.

 

  
          * les
vertébrés ont tous des yeux dont la structure est voisine de celle de l'homme

 
     . Les
poissons ont une cornée aplatie avec un cristallin sphérique et rigide de sorte qu'ils peuvent surtout bien voir les objets proches.

 
     . Les
oiseaux quant à eux ont des yeux allongés d'avant en arrière ce qui leur permet d'apercevoir plus facilement les objets éloignés (et on sait, par exemple, que les rapaces ont une vision très pointue).

 
     . Les
mammifères ont des système de vision très voisins mais avec des adaptations propres à chacun d'eux : nous en reparlerons plus tard.

 

     Au total, que de visions différentes ! La question qu'on peut légitimement se poser est donc de savoir si elles ont quelque chose en commun.

 

  
          *
les organes de la vision, une origine commune

 

     Selon le type d'animal que l'on observe, on reste perplexe face à l'apparente diversité des solutions, anatomiques et fonctionnelles, trouvées pour réaliser la vision, ce moyen indispensable à un individu pour identifier le monde dans lequel il vit. On a d'abord l'impression que chaque espèce animale représente un aboutissement qui lui est propre. Puis, en approfondissant un peu, on se rend compte d'un certain nombre de similitudes, de ressemblances, à commencer par la façon dont les stimuli sensoriels sont transmis au cerveau (il y avait certainement d'autres façons de résoudre le problème). Par ailleurs, ces organes de la vision sont d'autant plus variés que les espèces sont éloignées les unes des autres d'un point de vue évolutif, comme s'il s'agissait d'adaptations successives au fil du temps à des milieux différents. Comment prouver pourtant qu'il existe une authentique unité à l'apparition de la vision chez les êtres vivants ?

 

 

 

 
unité de l'évolution de l'œil

 

 
     Les scientifiques ont pu montrer qu'un seul gène suffit pour déterminer la fabrication de l'œil et, de plus, que ce gène est le même chez la souris, le calmar et la mouche à vinaigre. Cette dernière (
drosophila melanogaster) est, depuis les travaux de Thomas Morgan (1866-1945), bien connue comme drosophile.jpganimal modèle de la génétique, en raison de son taux important de reproduction et de sa courte vie, propriétés quasi-uniques permettant d'obtenir rapidement des dizaines de générations d'individus. Nul étonnement donc que ce soit chez cet animal qu'ait pu être mis en évidence un gène maître (eyeless) qui contrôle l'activation progressive des 2500 autres gènes intervenant dans la construction de l'œil.

 

     Plus encore, un gène voisin (small eye) a été découvert chez les vertébrés ce qui a permis de réaliser une expérience des plus intéressantes où ce gène des vertébrés a induit la formation d'un œil chez la mouche... C'est la raison pour laquelle on peut aujourd'hui avancer que, même si tous les animaux ont des yeux en apparence différents, ils proviennent tous du même œil rudimentaire de départ, œil qu'un seul gène a suffi à réaliser. On peut à présent répondre à la question posée au début du sujet : l'œil est probablement apparu une seule fois au cours de l'évolution chez un ancêtre commun aux mollusques, aux arthropodes et aux vertébrés. Au cours des temps géologiques et suivant les espèces, la sélection naturelle a permis l'apparition et le maintien de caractères bénéfiques à chaque groupe. Voici comment cette complexification a pu se faire :

  

* d'abord il n'existe que quelques cellules sensorielles, photoréceptrices, pouvant détecter s'il existe ou non de la lumière mais pas d'où elle vient ;

 

* le tissu contenant les cellules sensorielles se creuse légèrement, permettant ainsi à la lumière de ne stimuler selon son angle d'impact que certaines cellules ;

 
* la dépression se creuse de plus en plus et permet une
meilleure précision de l'information ;

 
* l'ouverture se rétrécit en refermant la poche sur elle-même, l'ensemble aboutissant à une
chambre noire qui permet à l'individu de percevoir certaines formes : on aboutit à un œil rudimentaire (qui est précisément celui du nautile que nous évoquions plus haut);

 
* une
protection de cellules transparentes vient couvrir l'ouverture de manière à former une lentille rudimentaire;

 
* l'œil obturé se remplit de
liquide de façon à permettre une focalisation.

 
       On pourrait penser qu'il faut un temps incroyablement long pour que les modifications soient prises en compte par la sélection naturelle mais ce n'est pas vraiment le cas : on pense à présent que la majeure partie de ces acquisitions s'est faite assez vite, en quelques millions d'années (quand même !) lors de l
'explosion cambrienne (voir sujets "le schiste de Burgess" et  "l'explosion cambrienne"). Cette époque n'avait pas encore vu la séparation de bien des lignées actuelles et cela explique pourquoi des dispositifs communs existent aussi bien chez les pieuvres, les mouches et les vertébrés (l'unité originelle  de l'oeil a été démontrée en 2008 par les chercheurs de l'Université du Michigan sur un ver photophobique).

  
     Comme on peut le constater, en définitive rien de bien compliqué : les scientifiques modernes considèrent l'œil comme un organe à l'évolution
simple et sans grand mystère. Il aura surtout fallu que les opposants à la théorie de l'évolution l'aient finalement plutôt mal comprise, cette évolution, pour que l'œil ait été choisi par eux comme l'exemple emblématique de leur cause.

 

 

 

vision des animaux

 

 
     Si la sélection naturelle permet de conserver l'œil le mieux adapté à une écologie particulière, on comprend que les différences entre les organes de vision de chaque espèce sont d'autant plus importantes que celles-ci se sont séparées plus tôt les unes des autres. On sait que, parmi les mammifères, seuls les primates et donc l'Homme, possèdent une vision stéréoscopique et en couleurs mais pour les autres ?

 
     La qualité de vision d'un animal dépend de sa faculté à répondre à plusieurs paramètres : la
netteté de l'image, l'acuité visuelle, la perception des couleurs, celle de l'espace et enfin la perception du mouvement. Si l'évolution a « orienté » la vision des animaux en fonction de leurs besoins, on s'attendra à ce que, selon l'espèce, certains caractères aient été retenus, voire étendus, alors que d'autres, secondaires dans la vie de l'animal, auront vu leurs performances moins développées. Par exemple, la spécificité carnivore d'un prédateur exige de distinguer précisément le mouvement de sa proie alors que, a contrario, un animal dont la source d'alimentation est fixe (un fruit pour un oiseau, par exemple) devra développer ses performances plutôt dans le domaine de la perception des couleurs. Comme il serait fastidieux de développer chacun des paramètres que nous venons d'évoquer, intéressons-nous plus particulièrement à l'un d'entre eux : la perception des couleurs.

 

 
          *
la perception des couleurs

 
     Elle est en rapport avec la présence dans la rétine de cellules particulières, les
cônes, sensibles au vert, au bleu et au jaune. La communauté scientifique est à peu près tombée d'accord sur les éléments suivants :

 
. les
insectes, grâce à leur yeux composés, ont une vision des couleurs mais ils voient avec un spectre différent de celui des êtres humains. En vision_abeilles.jpgparticulier, certains d'entre eux (comme, par exemple, les abeilles) perçoivent les radiations de l'ultra-violet proche, invisibles à l'œil humain (remarquons ici que les fleurs ont souvent des marques ultra-violettes visibles pour les pollinisateurs). Ils savent aussi détecter la lumière polarisée (qui peut signaler la présence d'une étendue d'eau).

 
. les
poissons perçoivent assez bien les couleurs jusqu'à l'ultraviolet bien que, on l'a déjà dit, leur vision soit le plus souvent limitée à leur environnement proche (il faut noter que leurs apparences sont parfois très colorées) ;

 
. les
amphibiens comme les grenouilles voient les couleurs mais différemment selon l'heure du jour : leur vision est plutôt orientée vers le jaune durant le jour alors que c'est le vert qui prédomine pour eux la nuit;

 
. les
reptiles perçoivent les couleurs : jaune, rouge, vert et bleu pour le les lézards mais bleu, vert et orange chez la tortue ;

 
. la perception des couleurs est très développée chez les
oiseaux : cela paraît logique puisque, comme on l'a déjà dit, leurs proies sont souvent fixes (ou immobiles quand ils les attrapent) mais aussi parce que leurs plumages peuvent être très bariolés (ce qui est d'une importance capitale lors des rituels sexuels). D'ailleurs, chez les oiseaux, le comportement est bien plus souvent régi par les couleurs que par la forme des objets ou la qualité de la lumière ;

 

. la vision des mammifères a donné lieu à de nombreuses études, parfois contradictoires. Elle est très dépendante du caractère diurne ou nocturne de l'animal étudié. On admet assez volontiers que des animaux comme l'écureuil voient parfaitement les trois couleurs primaires, ce qui est compréhensible étant donné leur mode de vie. En revanche, il ne semble pas que les bovidés les perçoivent : de ce fait, la couleur rouge du tissu agité devant ses yeux lors d'une corrida n'a aucune importance pour le taureau, seulement excité par le mouvement de la « muleta ». Le chat ne voit pas le rouge mais, à l'instar des félins, sa vue lui permet de percevoir la nuit de nombreuses nuances « de gris », jusqu'à cinquante a-t-on dit (car c'est un prédateur nocturne). Le chien a été relativement bien étudié : nous allons nous y attarder un peu car cela nous permettra de comprendre comment cette perception des couleurs s'articule dans la vision globale d'un individu.

 

 
          *
la vision du chien

 
     Longtemps, on a prétendu que le chien, mammifère carnivore, ne percevait pas les couleurs et qu'il « voyait en noir et blanc » ce qui lui était bien suffisant puisque uniquement préoccupé par le mouvement de sa proie potentielle. On propose d'ailleurs l'expérience suivante : on lance une balle verte à un chien sur une pelouse. Tant que la balle roule le chien cherche à la fixer des yeux mais dès qu'elle s'immobilise, il s'en remet à son odorat, décrivant des cercles de plus en plus étroits qui le ramène (en principe) vers la balle.

 

     Alors vision en noir et blanc ? La réalité n'est pas aussi simple : le chien voit Zvenjo-en-2007.jpgbien des couleurs mais son spectre est étroit, se limitant au bleu et au jaune. De ce fait, sa vision est plus monochromatique que réellement colorée mais il faut toutefois la replacer dans un contexte plus général. Par exemple, son acuité visuelle est moins performante que celle de l'homme (d'où l'idée fausse qu'il « voit trouble ») mais le chien domine largement pour la vision nocturne, au point qu'il peut facilement repérer des obstacles invisibles à l'homme (les propriétaires de chiens les promenant la nuit peuvent en témoigner facilement !). Comme son ancêtre le loup, une simple nuit étoilée lui suffit pour repérer une proie en mouvement (pour l'homme, il lui faut au moins une pleine lune !) : cette propriété est due à la présence d'une pellicule fluorescente amplificatrice de lumière tapissant sa rétine (une propriété qu'il partage avec le chat) et, accessoirement, c'est ce qui explique l'éclat particulier de ses yeux la nuit ou sur une photo.

 
     Le chien est
presbyte et incapable de distinguer les détails à moins de 30 cm ; suivant sa race, ses yeux sont plus ou moins latéralisés ce qui lui permet de posséder un champ de vision plus large que celui de l'homme mais avec, en contrepartie, une plus grande difficulté à apprécier le relief.

 
     Une autre grande différence avec l'homme est sa
fréquence de vision bien plus élevée : du coup, il perçoit plus facilement les mouvements (à la manière d'un « ralenti » de cinéma), parfois jusqu'à plusieurs kilomètres. Cette faculté très spéciale explique pourquoi un chien ne voit de la télévision qu'une suite saccadée d'images sans liens entre elles...

 
     La vision, on le voit bien, ne se cantonne donc pas à une plus ou moins bonne discrimination des couleurs. Mais il y a plus : il faut aussi recadrer cette dimension visuelle avec les autres sens. Le chien entend mieux que l'homme (notamment certains ultrasons), a un odorat autrement développé (une palette d'odeur cent fois plus large ce qui explique son utilisation pour le dépistage d'explosifs ou de stupéfiants) et, peut-être même, un sens de l'orientation inconnu de nous (sinon comment pourrait-il retrouver une maison située à des centaines de km ou, savoir, dans la voiture de ses maîtres, qu'il vient d'arriver au terme du voyage ?). Tout cela combiné donne à l'animal une sorte de carte mentale interactive très détaillée, une faculté que l'homme a, semble-t-il, depuis longtemps perdue.

 

 

 

 
l'évolution est un tout

 

 
     Lors de la transformation des espèces au long du temps, il est souvent difficile d'identifier l'apport positif de telle ou telle modification pour une espèce. D'abord, parce qu'on ne les discerne pas toutes, ensuite parce qu'elles ne prennent toute leur valeur que dans un contexte d'interactions avec les autres facultés de l'espèce en question. C'est ainsi qu'il faut étudier l'évolution de l'œil : certaines « améliorations » qui nous semblent indispensables n'ont pas été retenues chez une autre espèce tout simplement parce qu'elle n'aurait rien apporté de plus à ce qui existait déjà. La sélection naturelle est économe en apparence : elle ne retient que ce qui permet de survivre mieux et toutes les modifications qui ne sont pas utiles à un moment donné sont rejetées par la nature parce qu'elles confèrent à celui qui en a hérité un
désavantage sélectif. Parfois, un tel désavantage est à nouveau sélectionné si les conditions du milieu changent et s'il apporte alors un plus pour son porteur.

 
     On peut s'en désoler car, en somme, n'est retenu que ce qui est utilitaire (même si cela n'est pas toujours apparent) mais c'est la règle. Comme dit le proverbe romain : « dura lex, sed lex ». Tout de même, je me demande parfois à quoi peut bien ressembler un monde en ultraviolet : nous autres, humains, y sommes aveugles et pourtant l'ultraviolet décore les plumages colorés de certains oiseaux et c'est encore lui qui attire les papillons et les abeilles vers les pétales des fleurs. Je me demande bien quelle impression cela donne de vivre dans ce monde étrange.

 

 

 

Images

 

2. drosophila melanogaster (sources :  www.snv.jussieu.fr/ bmedia/ATP)

3. vision humaine comparée à la vision d'une abeille : cette dernière ne capte pas le rayonnement du rouge mais celui de l'ultra-violet (sources : www.visilab.ch)

4.  Zvenjo, teckel mâle (collection personnelle)

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

 

 

 

 

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Mise à jour : 23 juillet 2013

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Published by cepheides - dans paléontologie
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21 février 2008 4 21 /02 /février /2008 16:07

 

 

 

origine-de-l-homme-copie-1.jpg

 

 

 

     "There are Americans who believe that the earth is only about 6,000 years old; that human beings and all other species were brought into existence by a divine Creator as eternally separate variations of beings; and that there has been no evolutionary process.
They are creationists—they call themselves "scientific" creationists—and they are a growing power in the land, demanding that schools be forced to teach their views. State legislatures, mindful of the votes, are beginning to succumb to the pressure. In perhaps 15 states, bills have been introduced, putting forth the creationist point of view, and in others, strong movements are gaining momentum."

(Isaac Asimov, The "Threat" of Creationism, New York Times Magazine, June 14, 1981)

     "Certains américains pensent que la Terre est seulement âgée de 6000 ans, que les êtres humains et toutes les autres espèces ont été engendrés par un Créateur divin en tant que groupes d'êtres différents et éternels et qu'il n'y a jamais eu de processus évolutif.
Ce sont des créationnistes – ils se nomment eux-mêmes créationnistes scientifiques - et ils possèdent un grand pouvoir dans le pays, exigeant que les écoles soient obligées d'enseigner leurs vues. Les autorités des états, soucieuses des votes, commencent à succomber à la pression. Dans peut-être 15 états, des lois ont été promulguées pour imposer le point de vue créationniste tandis que dans d'autres de puissants mouvements se renforcent."

(Isaac Asimov, la « menace » du créationnisme, New York Times Magasine, 14 juin 1981)

(voir glossaire)

 
 


     Nombre de fondamentalistes religieux, nous avons déjà eu l'occasion de l'évoquer dans d'autres sujets, contestent formellement certaines avancées scientifiques, notamment en ce qui concerne la
théorie de l'Évolution, leur bête noire depuis les travaux de Darwin. Si quelques uns des arguments avancés semblent puérils aux yeux de l'homme informé, d'autres sont plus subtils et, parfois, il faut bien réfléchir pour comprendre où se trouvent les pièges dans le discours tenu. Dans ce sujet, je me propose de passer en revue quelques uns des arguments avancés et les réponses possibles, étant entendu que, dans un tel contexte, l'on ne saurait être exhaustif. Il va de soi – mais il est toujours préférable de le préciser – qu'il ne s'agit nullement pour moi d'ouvrir un quelconque débat destiné à opposer science et religion (ce qui m'a été parfois reproché) mais de répondre à ceux que leur foi égare dans des directions insoutenables car définitivement obscurantistes.
 
     Souvent appuyés sur une mauvaise compréhension de la théorie de l'évolution, voire totalement spécieux, ces arguments créationnistes peuvent faire douter : ne nous laissons ni impressionner, ni manipuler car tous sont réfutables. Florilège :
 
 
 
1. la théorie de l'évolution n'est qu'une théorie, pas un fait scientifique
 
     Il est complètement impossible de séparer les faits de la théorie et c'est
justement l'observation des faits qui fait évoluer la théorie de l'évolution. Rappelons que la théorie de l'évolution a été bâtie à partir de faits patiemment observés, les premiers par Darwin lors de son périple à bord du Beagle, notamment aux îles Galápagos. C'est à partir de ces faits scientifiques qu'il a bâti la théorie qui le rendit célèbre. D'autres scientifiques lui ont succédé et ont apporté leur pierre à l'édifice. Alors oui, certains aspects de la théorie de l'évolution ont été réinterprétés, d'autres modifiés, d'autres encore abandonnés et c'est précisément l'extraordinaire faculté de cette théorie à pouvoir être complétée qui en fait une construction purement scientifique.
 
 
 
2. la théorie de l'évolution explique tout par le hasard mais les choses se dégradent toujours quand on les laisse à l'abandon
 
     Le
hasard joue effectivement un rôle important dans la théorie de l'évolution si l'on songe aux mutations, forcément aléatoires, et à la contingence (voir sujet le schiste de Burgess) mais la théorie s'appuie également sur la sélection naturelle qui, elle, ne doit rien au hasard, puisque ce sont les qualités intrinsèques d'un individu (ou d'une espèce) qui lui permettent de s'adapter.
 
 
 
3. les mutations sont toutes nocives : elles n'ont donc pas pu faire évoluer les espèces
 
     C'est un argument fallacieux : on sait que les mutations peuvent être avantageuses ou néfastes mais surtout (c'est le cas le plus fréquent)
neutres.
     Lors du changement du milieu où vivent des individus jusque là bien adaptés, c'est l'apparition d'
individus mutants qui permet à l'espèce de se maintenir : cela a été prouvé bien des fois pour, par exemple, les bactéries mais c'est également vrai pour des organismes plus élaborés. Je ne peux m'empêcher de penser au cas des malades atteints de drépanocytose : il s'agit d'une mutation qui transforme les globules rouges normalement sphériques de l'individu en globules en forme de faucille (d'où l'autre nom de la maladie : l'anémie falciforme). Du coup, le porteur de l'anomalie devient résistant à certaines complications du paludisme. En pareil cas, le fait d'être porteur de la mutation permet donc de mieux résister à la maladie et de se reproduire plus facilement que les sujets normaux (évidemment, en milieu non impaludé, l'avantage se transforme en handicap puisque les globules rouges falciformes sont de moins bonne qualité).
 
 
 
4. la fréquence des mutations est insuffisante pour expliquer la diversité des espèces
 
     Il s'agit là d'une approche simplificatrice : une certaine
variabilité résulte bien des mutations mais pas seulement car il existe également de nombreuses recombinaisons se produisant, sans modification des gènes, au cours de la reproduction. Ce qui importe, c'est l'expression des caractères lors de la régulation des gènes et leur interaction avec ce système de régulation, phénomène extrêmement variable. Des espèces totalement différentes peuvent avoir un patrimoine génétique très proche : par exemple, l'homme partage 99% de ce patrimoine avec certains grands singes. L'important ici est l'évolution des parties codantes (une petite partie seulement du potentiel génétique), évolution soumise à la sélection naturelle et celle-ci agit surtout au niveau épigénétique (voir sujet évolution de l'Evolution)
 
 
 
5. on n'a jamais observé une mutation qui conduirait à une augmentation d'information génétique et donc à une « nouvelle information »
 
     Puisque l'argument sur la seule nocivité des mutations commence à se révéler insuffisant (voir paragraphe 3), les créationnistes ont avancé cette nouvelle idée mais elle est également fausse. Ils prétendent à présent que jamais une « nouvelle information » n'a vu le jour au cours de l'évolution : ils veulent dire ici l'apparition de gènes codants pour de nouveaux caractères, comme, par exemple, de nouveaux organes. C'est pourtant ce qui s'est passé au cours de l'évolution. On sait qu'il est parfaitement possible – et cela a été observé – que, lors de la duplication de gènes préexistants, une des copies soit sensiblement différente de l'originale et c'est même un mécanisme important de l'évolution (c'est ce qui explique, par exemple, les différents groupes sanguins chez l'homme).
     Dans le même ordre d'idée, un autre mécanisme, quoique rare, est la fusion de deux organismes distincts (
endosymbiose) qui ne deviennent plus qu'un seul, avec l'augmentation du matériel génétique qui en résulte. On explique ainsi la présence des mitochondries dans nos cellules : ces petits organites indispensables à la bonne marche cellulaire sont en fait d'anciennes bactéries incorporées il y a très longtemps en une sorte d'association bénéfique pour les deux partis.
     On peut également citer
l'épigénèse qui permet aux cellules totipotentes de l'embryon (voir glossaire et le sujet cellules souches) de se « spécialiser » peu à peu afin de créer des lignées de cellules de plus en plus différenciées avec augmentation de l'information génétique.
 
 

6. les partisans de la théorie de l'évolution font des erreurs parfois grossières
 
     Il est exact que les chercheurs évolutionnistes ont parfois fait des erreurs : par exemple, en attribuant à un ancêtre de l'Homme des squelettes fossiles qui, par la suite, se sont révélés appartenir à des animaux n'ayant rien à voir avec lui. Comme l'a fait remarquer le paléontologue S. J. Gould dans plusieurs de ses articles scientifiques, il s'agit là d'un argument pour le moins surprenant de la part des créationnistes puisque, en somme, cela revient à reconnaître les ressemblances existant entre les anatomies humaines et animales... Mais on a surtout affaire ici à de la mauvaise foi : on sait bien que la science procède par tâtonnements et que c'est un de ses grands atouts que de savoir se
remettre en question. Au contraire des créationnistes pour lesquels leur dogme est acquis une fois pour toutes et n'est jamais modifié, les évolutionnistes reconnaissent volontiers leurs erreurs et leurs approximations : c'est en soumettant une théorie à la lumière de nouvelles découvertes et à de nouvelles preuves expérimentales qu'il est possible de la faire progresser. On peut même avancer que c'est probablement là que se situe le cœur de la recherche scientifique...
 
 
 
7. la théorie de l'évolution ne peut expliquer la naissance de la vie
 
     Certes, la science ne peut pas encore expliquer de manière définitive l'apparition de le Vie sur Terre (encore que l'on ait de bonnes pistes comme les sources sous-marine hydrothermales, les travaux de
Miller reconstituant l'atmosphère primitive (voir le sujet origine de la Vie sur Terre) et y faisant apparaitre des acides aminés, etc.). Toutefois, seule la théorie de l'évolution permet d'expliquer l'extraordinaire diversité de la Vie, présente et surtout passée : il faut se souvenir que 99% des espèces ayant un jour vécu sur notre planète ont aujourd'hui disparu (voir sujet les extinctions de masse). Cette diversité cadre effectivement assez mal avec l'idée d'une Terre créée une fois pour toute il y a 6000 ans...
 
 
 
8. la théorie de l'évolution explique peut-être de petites variations chez certaines espèces mais pas l'apparition de nouvelles espèces
 
     Il n' y a pas de différence entre les « petites variations »
intraspécifiques et les « grandes » variations interspécifiques : elles sont toutes gouvernées par des modifications du code génétique, c'est à dire par les mutations chromosomiques. Le temps passant, les différences au sein d'une même espèce peuvent entraîner des spéciations : à partir de populations appartenant à une même espèce, on arrive, entre autre par isolement géographique, à aboutir à des populations non-interfécondes et donc à de nouvelles espèces.
     Il en va de même pour les grands plans d'organisation du vivant qui sont régis par certains gènes appelés
hox. Toutefois, ces mutations sont globalement le plus souvent défavorables et ne sont donc pas retenues par la sélection naturelle. Ceci explique pourquoi il y a finalement peu de modifications des grands schémas d'organisation de la Vie.
 
 
 
9. certaines espèces n'évoluent jamais
 
     Les espèces évoluent à des rythmes différents et certaines d'entre elles en apparence pas du tout (?). Cette stabilité de certaines espèces est parfaitement conforme à la théorie de l'évolution mais est-elle réelle ? Il faut en effet se rappeler que nous ne disposons, dans la majorité des cas, que de
quelques os fossiles et il est alors bien difficile de savoir si une modification a pu avoir lieu pour les éléments non conservés.
 
 

10. l'homme est différent des animaux et il est impossible de les relier, notamment au niveau spirituel
 
     L'homme est un
primate dont les capacités cognitives sont certainement les plus développées du monde vivant mais il n'existe pas de différence de nature entre lui et les animaux. D'ailleurs, l'éthologie (voir glossaire) a démontré depuis longtemps que les animaux, notamment les plus proches de nous, possèdent également une certaine conscience de soi, une capacité d'abstraction plus ou moins développée, un langage symbolique, etc. Le rire lui-même, on le sait à présent, n'est pas le propre de l'homme (voir les sujets l'âme et le propre de l'Homme).
 
 
 
11. impossible pour l'homme de descendre du singe
 
          L'idée que l'homme « descendrait » du singe est aussi vieille que Darwin_ape.pngl'opposition des créationnistes à la théorie de l'évolution (voir l'article
le dernier ancêtre commun). En fait, l'homme ne descend pas du singe mais partage avec l'un d'entre eux, le chimpanzé, un dernier ancêtre commun, les branches s'étant séparées il y a des millions d'années. Ceci explique d'ailleurs pourquoi on ne peut pas parler d'évolution linéaire, les différentes lignées représentant au contraire une sorte de buisson assez touffu. Il n'y a donc pas de hiérarchie de l'évolution mais une coévolution.
 
 
 
12. la science ment pour défendre des hypothèses discutables
 
     La science souhaite avant tout connaître la Nature, le monde dans lequel nous vivons. Elle ne cherche pas à « asséner des vérités » mais à
expliquer à partir d'observations des phénomènes naturels, d'où des regroupements sous forme de modèles, de lois et de théories explicatives. Avec l'avancée de nos connaissances, les modèles sont affinés, les théories complétées, certaines explications abandonnées. On l'a déjà dit, la science progresse à petits pas entrecoupés d'avancées plus importantes : elle ne « ment » pas, elle cherche.
 

    Cher ami lecteur, j'ai souhaité passer en revue quelques unes des principales idées antiscientifiques avancées par les adversaires de la théorie de l'évolution. Bien sûr, il reste de nombreux points qui, faute de place ou de temps, n'ont pas pu être abordés dans ce sujet. Si d'aventure, il vous arrivait au fil de vos lectures ou de vos discussions d'en trouver, n'hésitez surtout pas à me le faire savoir : nous essaierions alors de décrypter et de répondre. Sans préjugés mais sans complaisance.

 
 
 
 
 
Glossaire (in Wikipedia France)
 
*
Asimov, Isaac (1920-1992) est connu comme étant un des plus grands écrivains de science-fiction (les Robots, Fondation, etc.). Docteur en chimie, il écrivit de nombreux ouvrages et articles de vulgarisation scientifique et fut un ardent défenseur de la théorie de l'évolution. Son combat anti-créationniste est demeuré célèbre.
 
*
cellules totipotentes ou cellules souches : une cellule souche est une cellule indifférenciée se caractérisant par sa capacité à engendrer des cellules spécialisées en se différenciant et sa capacité à se multiplier quasi infiniment à l'identique (autorenouvellement), notamment en culture.
 
*
éthologie : classiquement, il s'agit de l'étude du comportement animal tel qu'il peut être observé en milieu naturel. De nos jours le sens donné à l'éthologie est plus restreint : il s'agit de l'étude objective et scientifique des comportements animaux inspirée notamment par les travaux de Konrad Lorenz (1903-1989) et Nikolaas Tinbergen (1907-1988) dans la première moitié du XXe siècle. Il faut de plus inclure dans cette signification l'étude comportementale des êtres humains et des relations homme-animal. Le principe de base de l'éthologie étant d'utiliser une perspective biologique pour expliquer le comportement, cette science est aussi appelée « biologie du comportement ».
 
  
Images
 
1. arbre généalogique de l'homme moderne (www.ac-versailles.fr/etabliss/ec-pergaud-montesson/)
2. les créationnistes se sont longtemps moqués de Darwin : ils n'ont fait que populariser sa théorie ! (sources : www.lyceepmf-tunis.com)
3. Adam et Eve, tableau de Dürer (sources : www.productionmyarts.com/)
(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)


  

 
Mots-clés : Isaac Asimov - théorie de l'évolution - hasard - mutation - contingence - sélection naturelle - drépanocytose - anémie falciforme - paludisme - épigénèse - endosymbiose - mitochondries - cellules totipotentes - Stephen J Gould - Stanley Miller - spéciation - gènes HOX - éthologie - coévolution
 
(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)
 
 
adam-eve-1507.jpg
                              Adam et Ève, les premiers humains ? Vraiment ?
 
 
 
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Mise à jour : 14 juillet 2009

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21 février 2008 4 21 /02 /février /2008 15:42

 

  

 

 

 

     Depuis qu'ils ont une conscience, la question fondamentale que se posent les hommes est toujours la même : d'où venons-nous ? On peut la formuler autrement : comment s'est créé l'univers dans lequel nous vivons ? Oui, comment ? Au delà des conceptions religieuses qui durant des siècles, selon les pays et les hommes, ont prévalu, c'est à l'astronomie moderne que l'on doit un début d'explication et ce n'est pas si vieux...

 
     En fait, tout part d'Einstein et de sa théorie de la relativité générale (voir sujet théorie de la relativité générale), théorie qui permet de donner une description à grande échelle de l'Univers et sert accessoirement de point de départ à la cosmologie moderne (voir glossaire). Arguant de sa toute nouvelle théorie, Einstein fut en effet le premier à tenter une explication de l'espace en introduisant une hypothèse aujourd'hui bien acceptée : l'Univers est homogène, c'est à dire que son observation ne dépend pas de la position de son observateur ou, en d'autres termes, que l'Homme n'y occupe aucune situation particulière. Quel que soit l'endroit où l'on se trouve, on n'est jamais au centre de l'Univers, tout simplement parce qu'il n'y a pas de centre : l'Univers est partout homogène, à savoir toujours égal à lui-même où que l'on soit. C'est ce que l'on appelle aujourd'hui le principe cosmologique.

 

     C'était pourtant une hypothèse hardie pour son époque (1917) si l'on se rappelle qu'aucun objet n'avait été décrit en dehors de la Voie lactée. En revanche, Einstein voyait cet Univers comme statique ce qui, par la suite, s'est révélé faux. D'ailleurs, dès cette époque, d'autres scientifiques comme le néerlandais Willem de Sitter (1872-1934), le russe Alexander Friedmann (1888-1925), l'americano-russe George Gamow ou l'abbé belge Georges Lemaître (1894-1966), concluaient, à partir des mêmes équations, à un Univers en expansion. Ce sont les observations de Edwin Hubble, dans les années vingt, qui donneront raison à ces derniers. Il mit effectivement en évidence des galaxies extérieures à la Voie lactée (voir sujet céphéides) et surtout, que ces galaxies s'éloignent les unes des autres. Si l'Univers est en expansion, il se refroidit et, par voie de conséquence, on peut donc avancer qu'il était plus chaud à l'origine : il y a donc bien eu un point de départ, le Big Bang.

 

 

 

 le Big Bang

 

 
     Si l'Univers est en expansion, on peut en réalité avancer deux grandes explications :

 
          * il y a conservation de la matière qui, petit à petit, se dilue au fur et à mesure de cette expansion : on en revient à un point d'origine, le Big Bang ;

 
          * la matière se crée et se détruit sans cesse dans la même proportion et on se trouve dans un univers stationnaire qui, selon cette conception, est ici éternel et toujours le même.

 
     C'est cette deuxième hypothèse qui aura au début le plus d'adeptes parmi lesquels, le britannique Fred Hoyle (1915-2001), connu notamment pour avoir créé le terme de Big Bang afin de se moquer de la théorie rivale de la sienne. Il faut dire que jusque dans les années 40, le taux d'expansion de l'univers était notoirement surévalué (et donc son âge sous-évalué) et on en arrivait au paradoxe que les études géologiques de notre planète la décrivaient comme plus ancienne que l'Univers lui-même... Il faudra attendre qu'une évaluation plus précise de l'âge de l'Univers remette en selle le Big Bang...

 
     Quoi qu'il en soit, les deux théories s'opposaient sans que l'une d'entre elles prenne le pas sur l'autre de manière définitive et c'est à cet instant que le hasard entra en jeu.

 

 

 


la découverte de Penzias et Wilson

 

 
     Nous sommes alors en 1964. Deux radioastronomes, Arno Penzias et Robert Wilson, travaillent pour la compagnie américaine de téléphonie Bell. Ils viennent d'entrer en possession d'une antenne ayant servi à la communication avec des satellites artificiels et, comme ils cherchent à mesurer le rayonnement radio de la Voie lactée, ils décident de transformer l'antenne en radiotélescope. Désirant la calibrer, ils cherchent à mesurer les bruits de fond respectifs de la Voie lactée et de l'atmosphère terrestre. Ils découvrent ainsi un autre bruit de fond, jusqu'alors inconnu, qu'ils attribuent à un artefact de leur installation.

 

     Durant plusieurs semaines, ils vont tout faire pour éliminer ce bruit, allant même jusqu'à chasser les pigeons des alentours dont les déjections, pensent-ils, sont susceptibles de provoquer le bruit parasite. Rien n'y fait. Le bruit intempestif se situe dans la longueur d'onde 7,35 cm et, traduit en chaleur d'antenne, correspond à une température du ciel de 2,7 K ; il ne varie pas en fonction du temps ou des saisons et est constant quelle que soit la direction observée. Perplexité des deux chercheurs... Les deux hommes ne sont pas trop au courant des travaux menés par ailleurs en cosmologie (dont les données théoriques sur le Big Bang prédisent la réalité d'un tel signal) et c'est par hasard qu'ils confient leur problème à des collègues astronomes. On se rend vite à l'évidence : les deux chercheurs de chez Bell ont découvert les traces radio du fond diffus cosmologique, une découverte qui leur vaudra quelques années plus tard, en 1978, le prix Nobel de physique.

 

 

 

le fond diffus cosmologique

 

 
     C'est le rayonnement électromagnétique le plus ancien de l'Univers. On a déjà dit que l'Univers est en expansion et, si l'on s'en réfère à la théorie du Big Bang, qu'il a été beaucoup plus chaud par le passé. Si chaud même qu'il fut une époque où la propagation de la lumière a été beaucoup plus difficile et que les rayons lumineux, au lieu de se propager comme de nos jours, ont été difractés par la matière dense du début, un peu à la manière des phares d'une voiture par temps de brouillard. Le temps passant et l'expansion de l'Univers progressant, cette matière s'est faite proportionnellement plus ténue ouvrant un passage sans obstacle aux photons lumineux : l'Univers est devenu transparent. On sait aujourd'hui que la transparence de l'Univers est apparue environ 380 000 ans après le Big Bang. L'onde électromagnétique découverte par Penzias et Wilson et qui correspond au rayonnement d'un corps noir (voir glossaire) à 3 degrés Kelvin (comme le prévoyait la théorie) est donc le reliquat – ou l'image – du temps où l'Univers était encore opaque et cette observation indiscutable est une preuve considérable en faveur de la réalité du Big Bang par opposition à la théorie de l'Univers stationnaire.

 

 

 

 la théorie du Big Bang s'impose

 

 
     La découverte du fond diffus cosmologique fut le premier et peut-être le plus célèbre des arguments en faveur de la théorie du Big Bang et de l'expansion de l'Univers.

 
     L'expansion de l'Univers, rappelons-le, est la conséquence directe de la théorie de la relativité générale d'Einstein : celle-ci explique en effet que tous les composants de l'Univers sont soumis à des forces dépendant des différentes formes de la matière. Depuis le Big Bang et jusqu'à aujourd'hui, notre Univers s'est dilaté dans toutes les directions (en créant un espace à la manière d'une éponge qui se dilate mais en dehors de laquelle rien n'existe) et, connaissant les propriétés physiques de toutes ces formes de matière, il est possible de décrire les caractéristiques de cette expansion. Non seulement nous sommes capables de connaître le taux d'expansion actuel de l'Univers (c'est la constante de Hubble, voir sujet céphéides) mais aussi son expansion du passé. Par ailleurs, on comprend facilement – et pour schématiser – que cette expansion est la résultante du mouvement d'étirement du début moins les forces de gravitation qui attirent les objets (galaxies, étoiles, etc.) les uns vers les autres.

 

     On aurait donc pu s'attendre à un ralentissement de cette expansion ou, au moins, à sa stabilisation. C'est tout le contraire qui s'est produit puisque, en 1998, les astronomes sont arrivés à la conclusion que l'expansion s'accélère ! (voir le sujet : l'expansion de l'Univers). Ce fut une véritable surprise puisqu'il fallait admettre l'existence d'une forme d'énergie, appelée depuis énergie sombre (voir sujet matière noire et énergie sombre) qui s'oppose à la gravitation... Quelle est la nature de cette énergie sombre ? Nul ne le sait. De même que l'on ne comprend pas pourquoi la matière visible qui compose l'Univers ne représente que le cinquième d'une « matière noire » dont les caractéristiques sont inconnues (on a calculé sa masse à partir des mouvements des galaxies) et déjà prédite en 1932 par Einstein et de Sitter. Energie sombre, matière noire, que de questions sans réponses mais n'est-ce pas cela qui fait tout l'intérêt de la science en général et de l'astronomie en particulier ?

 

 

                                                       

 

 

 

 Glossaire (in Wikipedia France)

 
     * cosmologie : la cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.

 
     * corps noir : en physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température. En pratique, un tel objet matériel n'existe pas, mais il représente un cas idéalisé servant de référence pour les physiciens. Contrairement à ce que son nom suggère, un corps noir n'apparaît pas forcément noir. En effet l'adjectif «noir» signifie ici que l'objet lui-même absorbe toute la lumière extérieure qui tomberait sur lui, et ne reflète aucune radiation non plus. La seule radiation provenant du corps noir est la radiation thermique, ne dépendant que de la température du corps. Concernant le fond diffus cosmologique, celui-ci, selon la théorie du Big Bang, se devait d'avoir les caractéristiques d'un corps noir, ce qui fut effectivement démontré.

     nota : comme cela est précisé dans le sujet "la couleur des étoiles", une étoile peut être assimilée à un corps noir : c'est même la raison pour laquelle il est possible de connaître sa température de surface.

 

 

 

 

Brêve : le satellite Planck confirme et précise ce que l'on sait du fond diffus cosmologique (mars 2013)

 

    Après avoir cartographié le ciel dans toutes les directions entre l'été 2009 et janvier 2012, le satellite européen Planck a permis la publication d'une photographie époustouflante du fonds diffus cosmologique, complétant celle de 2003 de la NASA. Plus encore, le satellite Planck a permis d'affiner nos connaissances des premiers instants de l'Univers en recalculant tous les paramètres cosmologiques. On peut donc aujourd'hui affirmer que 1. l'Univers est âgé de 13,82 milliards d'années, que 2. il est composé de 4,9% de poussières, gaz et galaxies, de 26,8 % de matière noire et de 68,3 % d'énergie sombre. Planck nous confirme également que l'Univers est bien en expansion mais en précisant qu'il s'étend à la vitesse de 67 km par seconde...

      Au delà de ces chiffres qui, déjà en eux-mêmes, sont un exploit, le satellite Planck nous conforte dans l'idée que le modèle cosmogonique standard de l'Univers est bien celui auquel il faut se référer (confirmation du Big bang, de l'inflation, etc.)..

     Et dire que la plus grande partie du décryptage de cette moisson de nouvelles données est à peine ébauché !

     On trouvera l'image rapportée par le satellite Planck à l'adresse suivante : http://www.cieletespace.fr/node/10241
 

 

 

 

 
Images

 

1. fond diffus cosmologique photographié par le satellite WMAP, de la NASA, en 2003 (sources : wikipedia.fr)
          Nota : c'était l'image la plus précise du fond diffus cosmologique avant celle publiée en mars 2013 par l'équipe du télescope spatial européen Planck voir la brêve ci-dessus). Elle a été prise par le satellite MAP (microwave anisotropy probe) et a confirmé l'âge de l'Univers : 13,7 milliards d'années (à 100 millions d'années près). Outre le fait que MAP a permis de déterminer la naissance des premières étoiles (les étoiles primordiales) à seulement 200 000 ans après le Big Bang (ce qui est une surprise), les astronomes ont également pu calculer grâce à lui la répartition de la matière dans l'Univers : 4 % de matière ordinaire, 23 % de matière sombre, le reste (presque les trois-quarts !) est probablement l'énergie noire expliquant (?) l'accélération de l'expansion de l'Univers...

2. Robert Wilson (à gauche) et Arno Penzias (à droite)

(sources : pierresiffre.spaces.live.com/)

3. l'expansion de l'univers depuis le big bang (sources : www.thetriplehelix.org/)

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

 

 

 

Mots-clés : Albert Einstein - relativité générale - principe cosmologique - Willem De Sitter - Alexander Friedmann - abbé Georges Lemaître - George Gamow - Edwin Hubble - céphéides - Big Bang - univers en expansion - univers stationnaire - Arno Penzias - Robert Wilson - transparence de l'univers - constante de Hubble - énergie sombre - matière noire 

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

 

 

 

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Mise à jour 22 juillet 2013

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20 février 2008 3 20 /02 /février /2008 14:42
 -res-g-ologiques-copie-1.jpg
                                            les ères géologiques
 
 
 
  
       Pour la Vie, sur notre planète, ce ne fut pas un long fleuve tranquille. Au long des milliards d'années qui la séparent de ses origines, elle aura eu bien du mal à s'accrocher car nombre d'événements cataclysmiques auraient pu définitivement la détruire. Le hasard a néanmoins permis (d'autres diront la « chance ») qu'elle ne disparaisse pas. Jamais, en effet, elle n'aura été aussi menacée que lors des extinctions massives d'espèces qui ont parsemé les temps géologiques.
  
     Rappelons tout d'abord ce que l'on nomme communément une «
espèce » : c'est l'ensemble des populations capables de se reproduire entre elles. A partir du moment où des êtres vivants, même très proches d'apparence, ne peuvent plus donner de descendants susceptibles d'être féconds, on dit qu'ils appartiennent à deux espèces différentes. En systématique qui est la science du dénombrement et du classement des différentes lignées d'être vivants, l'espèce est l'unité de base (on parle alors de taxon).
  
     L'extinction d'une seule espèce est un drame pour la
biodiversité. Elle se produit lorsque son dernier représentant a disparu mais elle est prévisible bien avant, lorsque l'espèce n'est plus représentée que par un nombre insuffisant d'individus devenus incapables, pour de multiples raisons, de se reproduire : il s'agit le plus souvent d'un phénomène progressif, plus ou moins rapide. On sait bien, surtout actuellement avec la domination sans partage des humains qui transforment la planète selon leur bon plaisir, qu'il existe nombre d'espèces, animales et végétales, menacées. Toutefois, il a existé des moments de la vie de la Terre où un nombre considérable d'espèces ont disparu de manière concomitante : il s'agit des extinctions de masse.
 
 
 

Les extinctions dites « de masse »
 

 

     On estime que plus de 99% des espèces ayant un jour vécu sur Terre ont à extinctions-2.pngprésent disparu. Certaines de ces disparitions sont en rapport avec la sélection naturelle qui a permis le remplacement d'espèces par d'autres mais ce n'est pas la seule explication. En effet, à certains moments de l'histoire terrestre, des cataclysmes, difficiles à documenter, ont conduit à la disparition - en même temps - de catégories entières d'espèces vivantes : c'est ce phénomène que l'on appelle extinctions de masse et, pour une fois, l'Homme n'en a pas été le responsable. On reconnaît actuellement cinq extinctions principales qui, toutes, à des degrés divers, ont failli faire disparaître totalement la Vie sur Terre.
 
 
 

Quand ont-elles eu lieu ?
 
 
 
     a.
à l'ordovicien pour la plus ancienne, vers -440 millions d'années (Ma), époque qui est la deuxième du paléozoïque ou ancienne ère primaire. Pour mémoire, rappelons que la première période de ce paléozoïque était le cambrien, celle-là même qui a vu « l'explosion de la Vie » (voir sujet le schiste de Burgess). Un peu moins de la moitié de tous les organismes marins disparaissent à l'ordovicien et les fameux trilobites qui ont laissé de nombreux fossiles regroupant plus de 10 000 espèces différentes, sont presque totalement détruits : ils arriveront pourtant à surmonter la crise, en tout cas temporairement.
 
  
     b.
au dévonien vers -367 Ma, une époque qui a connu un effet de serre important au point qu'on l'a appelée le temps des fougères. Sur Terre, il existe, outre les algues et les bactéries présentes depuis longtemps, des plantes primitives, notamment les fougères géantes aux troncs aussi épais que ceux d'un arbre, dans lesquelles vivent des arthropodes comme les scorpions mais c'est en mer qu'une immense barrière de récifs érigés par des algues calcaires retient l'attention. Ce sont ces récifs qui vont disparaître lors de cette extinction avec une grande partie des poissons de mer (les poissons d'eau douces semblent avoir été moins touchés). Les trilobites perdent encore une grande partie de leurs représentants. On estime que plus de 70% des espèces vivantes ont été détruites à cette époque.
 
  
     c.
au permien vers -245 Ma : à cette période les surfaces émergées de la Terre sont représentées par un supercontinent, la Pangée, entourée par un océan unique. La vie sur ce continent, probablement parsemé de grands déserts, comprend, pour les plantes, des gymnospermes (dont les éléments reproducteurs sont protégés par des capsules), des fougères et les premiers arbres, essentiellement des conifères. Les amphibiens, les arthropodes et les ancêtres des grands reptiles du secondaire constituent l'essentiel des espèces animales. La vie marine est également bien représentée mais les derniers trilobites ont déjà commencé à disparaître. C'est à ce moment que survient la plus grande des extinctions de masse qui touche près de 95% de la faune marine et pas loin de 70% de la faune terrestre. On trouvera une étude plus détaillée de cette extinction dans le sujet qui lui a été consacré ICI.
 
  
     d.
à la fin du trias vers -208 Ma : nous sommes à présent au mésozoïque (ancienne ère secondaire) qui a débuté, on vient de le voir, par la plus grande extinction de masse de l'histoire. A partir de cette date et pendant environ 150
trias_237-copie-1.jpg millions d'années, la vie va reprendre et se diversifier à nouveau. Dans la mer, les récifs vont  revenir et ce sont les coraux dits  modernes qui se taillent la part du lion. Ailleurs, toutefois, les ammonites qui furent durement touchés au cours de l'extinction permienne, pullulent à nouveau à partir de la seule lignée survivante tandis que les poissons, peu atteints par l'extinction, se développent. Les reptiles marins profitent également de l'espace libéré pour représenter des formes géantes à la fin du trias. Sur Terre, la vie poursuit sa progression, notamment la flore avec les conifères, les plantes à graines, les ginkphyta (dont le Ginko biloba est le dernier représentant actuel), etc. Les reptiles s'adaptent assez bien tandis que les premiers ancêtres des mammifères apparaissent. Nouvelle extinction massive à la fin de cette période touchant principalement certains groupes comme les nautiles et les ammonites mais elle est moins importante que la précédente.
 
  
     e.
à la fin du crétacé vers - 66 Ma : c'est l'extinction la mieux connue et probablement aussi la mieux étudiée avec la disparition des grands sauriens. Le supercontinent précédent s'est scindé en plusieurs morceaux qui donneront les continents actuels. Durant cette période qui s'étend sur environ 70 millions d'années, on se rapproche de l'époque moderne avec une transformation de la flore qui, encore très jurassique au début (le jurassique est la période précédente), voit naître les premiers représentants des arbres modernes (figuiers, magnolias, etc.) tandis que les plantes à fleurs sont bien représentées.
 
     Sur Terre, c'est donc l'ère des dinosaures qui règnent sans partage tandis que les mammifères, tous très petits, n'ont que peu d'importance dans l'écologie locale. En mer, les poissons presque modernes se sont multipliés (ce qui permet l'apparition des premiers grands sauriens prédateurs) tandis que d'autres animaux comme, par exemple, les requins, sont bien adaptés à ce milieu. Dans l'air, les reptiles volants comme les ptérosaures sont en compétition avec les oiseaux. C'est dans ce milieu apparemment stable que va survenir la grande extinction dite K-T ou crétacé-tertiaire, délimitant les ères secondaire et tertiaire (la classification actuelle à fusionné les ères tertiaire et quaternaire regroupées sous le nom de cénozoïque). Assez brutalement, les dinosaures vont disparaître laissant la voie libre à l'expansion des mammifères ; en mer, les nautiles et les ammonites sont anéantis ainsi que tous les reptiles marins (à l'exception des crocodiles et des tortues). Schématiquement ne survivent en définitive que les petits mammifères, les oiseaux, les poissons, les plantes terrestres et quelques coraux.
 
 
  

Quelles en sont les causes ?
 
 
     De nombreuses hypothèses ont été avancées et aucune (à part, peut-être, la dernière, au crétacé-tertiaire mais on y reviendra) n'a jusqu'à présent véritablement emporté la conviction. On s'accorde toutefois pour dire qu'il s'agit presque forcément de causes très générales. Les premières qui viennent à l'esprit sont évidemment des événements « extérieurs », c'est à dire des causes purement physiques, mais on peut aussi invoquer des causes liées à la vie elle-même (biologiques).
 
 
          a.
causes physiques : pour faire bref, on ne retiendra ici que les principales, à savoir :
 
     * des
variations climatiques : elles peuvent être dues à un phénomène de volcanisme extrême. C'est le cas à la fin du permien (2.c) avec l'apparition des « trapps de Sibérie » (voir glossaire). Il faut se rappeler que, à cette période, il n'existe qu'un seul supercontinent, la Pangée. Dès lors, tous les systèmes écologiques sont en contact et un cataclysme important a la possibilité de les trapps-sib-rie.jpgtoucher tous à la fois. Ca a peut-être été le cas avec cette extraordinaire éruption volcanique qui, en peu de temps (moins d'1 million d'années), va déposer une épaisseur de laves de près de 4 km d'épaisseur sur une surface grande comme les 2/3 de la France. L'émission de gaz toxiques en grande quantité, des pluies acides dévastant la végétation, un obscurcissement fréquent dû aux fumées ne peuvent pas ne pas avoir eu de conséquences. L'effet de serre résultant a dû être intense mais jusqu'à quel point a-t-il été nocif et fut-il suffisant pour expliquer la disparition de 95% des espèces présentes ? Ou bien s'agit-il d'un autre phénomène tel qu'une variation de la salinité de l'océan qui aurait affecté les organismes marins et par contrecoup toute la chaîne alimentaire ? Ou bien encore plusieurs causes à la fois ? La solution de l'énigme n'est pas très claire et les recherches actuelles n'ont pas encore tranché (voir complément en fin d'article).
 
     *
des modifications du niveau de la mer : elles peuvent être la conséquence, outre de phénomènes volcaniques intenses, d'un mouvement des plaques tectoniques ou d'une glaciation rapide. Par exemple, c'est cette dernière hypothèse qui a souvent été avancée pour l'extinction de l'ordovicien (2.a) : les plateaux continentaux, immenses à cette époque, abritent, au sein de mers péricontinentales, la majorité des êtres vivants de telle manière qu'une baisse du niveau des mers suite à un refroidissement intense peut toucher et détruire la majorité des niches écologiques.
 
     * un
événement extraterrestre comme la chute d'un astéroïde (nous y reviendrons à propos de l'extinction K-T (2.e) ou l'entrée du système solaire dans une zone de l'espace riche en matière interstellaire, hypothèse parfois évoquée mais jamais démontrée.
 
 
               b.
causes biologiques : on sait qu'un écosystème est fragile puisqu'il est la résultante d'un équilibre délicat entre les différents protagonistes de la chaîne alimentaire mais il reste assez difficile d'apprécier la conséquence de la disparition d'une seule espèce. Certains auteurs pensent qu'elle peut affecter l'ensemble des autres acteurs entraînant, selon la théorie des dominos, l'ensemble du système. En pareil cas, un événement finalement mineur peut être responsable de la catastrophe.
 
     A l'inverse, d'autres scientifiques avancent que les espèces coexistent ensemble par hasard et que la disparition d'une seule espèce est vite comblée par les autres qui repeuplent rapidement la niche écologique laissée vacante. On comprend donc que cette approche nécessite, pour expliquer une extinction massive, la disparition en même temps de plusieurs espèces non apparentées et l'événement causal est forcément exceptionnel et majeur. Les travaux actuels semblent plutôt donner raison à cette vision globaliste.
 
 
 
 
Cas particulier de l'extinction "crétacé-tertiaire"
 
 
     C'est, nous l'avons déjà dit, l'extinction qui a fait disparaître les grands sauriens, permettant dans le même temps l'émergence des mammifères et donc de l'Homme. De nombreuses hypothèses ont été avancées : par exemple, la
compétition entre les espèces vivantes (notamment la destruction des œufs de sauriens par les mammifères), l'apparition des plantes à fleurs contenant des substances toxiques pour les dinosaures, une épidémie fulgurante ou une élévation de la température qui aurait rendu ces derniers stériles. Mais, comme toujours en science, trop de coupables potentiels, trop de spéculations parfois antagonistes masquent surtout le fait que nous restons dans l'incertitude.
 
     Une théorie déjà plus réaliste concerne d'énormes
éruptions volcaniques ayant eu lieu dans le Deccan (Inde) sur une durée estimée à un demi-million d'années : des couches de lave gigantesques ont été retrouvées dans cette région (Trapps du Deccan) pouvant atteindre jusqu'à deux kilomètres et demi d'épaisseur de basalte pour une surface de 500 000 km² (et probablement une surface d'origine trois fois supérieure). Comme pour les trapps de Sibérie, au permien, il est évident que les quantités de poussières, de cendres et de gaz carbonique rejetées ont dû avoir un effet très défavorable sur les écosystèmes.
 
     Malgré tout, rien n'était réellement convaincant jusqu'à ce que des scientifiques,
Walter et Alvarez père et fils, aient avancé quelque chose de plus crédible : la chute d'un astéroïde. Ils ont, en effet, étudié les schistes contenant les couches correspondant à la limite K-T. Grosse surprise : ces strates contiennent toutes de l'iridium, un élément rare sur Terre mais volontiersprésent dans les matériaux extra-terrestres. Il n'en fallait pas plus pour avancer que la chute d'une énorme météorite
était la coupable... Dans un second temps, venant à l'appui des dires des trois scientifiques, un cratère fut mis à jour, à Chicxulub, au nord de la péninsule du Yucatan (Mexique). Selon divers scientifiques ce cratère aurait été provoqué par la chute d'une météorite de près de 10 kilomètres de diamètre qui se serait abattue sur la Terre il y a environ 65 millions d'années, c'est-à-dire à la fin du Crétacé (voir l'article la disparition des grands sauriens). L'impact de cette masse gigantesque, outre le raz-de-marée initial, aurait conduit à la projection dans l'atmosphère d'une énorme quantité de poussières et de cendres voilant la lumière du Soleil durant peut-être plusieurs années, avec les conséquences que l'on imagine : la disparition des dinosaures devenus incapables de trouver leur importante nourriture journalière et du plancton dépendant de la photosynthèse (et, par voie de conséquence, d'une partie de la faune marine).
 
     En revanche, les graines et spores des plantes à fleurs auraient pu attendre le retour à la normale de même que certaines espèces comme les mammifères, à l'époque de très petite taille et plutôt du genre fouisseur. La théorie est séduisante – il y a certainement eu chute d'une grosse météorite et les dates concordent à peu près - mais explique-t-elle pour autant l'extinction de masse ? On en discute encore.
 
 
 
 
Réalité des extinctions de masse
 
 
     Elles ont eu lieu, c'est un fait acquis mais leurs causes sont plus sujettes à caution et, osons-le dire, nous ne sommes vraiment sûrs de rien. Cela provient vraisemblablement du fait qu'il nous est impossible de préciser, à partir d'archives fossiles souvent incomplètes, l'équilibre d'un écosystème sur quelques milliers ou même quelques millions d'années : si nous y arrivions (et ce sera peut-être le cas un jour), nous pourrions affirmer la disparition d'un ensemble d'espèces en quelques jours (météorite) ou sur plusieurs centaines de milliers d'années (trapps ou la conjonction de la chute d'une météorite et d'un volcanisme intense).
 
     Il y a autre chose : on a jusqu'à présent évoqué les cinq grandes extinctions mais les archives fossiles nous apprennent qu'il y en a eu d'autres, quoique de bien moindre importance. Certains chercheurs ont même avancé une
date de périodicité : tous les 26 millions d'années. D'où viendrait une telle périodicité ? Un mouvement cyclique du globe terrestre ? Quelque chose en rapport avec le Soleil ? Ou avec le déplacement du système solaire dans l'espace intergalactique ? Le mystère reste entier.
 
 
  

Peut-il y en avoir d'autres extinctions ?
 
 
     A l'évidence, ce qui s'est déjà produit peut se reproduire : on peut même se demander si nous ne sommes pas en train de vivre la
6ème grande extinction de masse avec les transformations que font subir les hommes à notre pauvre planète. Depuis que les humains ont pris le dessus sur le monde dans lequel nous vivons – et singulièrement depuis l'ère industrielle – le processus de disparition de bien des espèces animales et/ou végétales s'accélère. Les média ne cessent de nous rappeler le délétère effet de serre qui nous menace dès les prochaines décennies.
 
     Mais, même sans attendre le désastre annoncé, il y a bien d'autres sujets de préoccupation : la surpopulation des humains qui s'entassent de plus en plus dans des mégalopoles difficilement contrôlables, le recul des terres boisées au profit de surfaces cultivées qui restreignent d'autant le territoire des animaux, la désertification induite par des techniques de culture inappropriées, le bétonnage touristico-économique des plus beaux endroits de nos côtes (et pas seulement !), la pollution des eaux douces et la destruction progressive du milieu océanique naturel, le saccage de territoires entiers pour prospecter les énergies fossiles, etc. J'en passe et des pires. Or, rappelons-nous ce fait inquiétant : pour l'Homme, nous évoquons une action qui se calcule au mieux en centaines d'années.
 
     Les extinctions précédentes portent sur des durées bien plus longues : de là à prédire que nous courons vers la catastrophe, il n'y a qu'un pas qu'il semble aisé de franchir. Certes, l'Homme, par son intelligence, est conscient (?) du problème et peut éventuellement proposer des solutions. Mais la Nature, indifférente, ne se laissera sans doute pas aussi facilement dominer. L'avenir de la Terre ne sera pas non plus un long fleuve tranquille.
 
 
 
 
 
Glossaire
 
     *
trapps : coulées de lave en escalier dont les « marches » (plateaux de basalte) peuvent être aussi hautes que des falaises. Les trapps de Sibérie sont souvent incriminés dans la survenue de l'extinction du permien tandis que ceux du Deccan, en Inde, sont suspectés dans l'extinction K-T (et donc des dinosaures) vers – 65 millions d'années. La théorie la plus courante concernant l'origine de ces derniers trapps les associe à un point chaud du manteau terrestre que l'on connaît sous le nom de point chaud de la Réunion.
 
 
 
Images
 
1. les différentes ères géologiques
2. les extinctions de masse (sources : www.mnhn.fr/)
3. la carte de la Terre au trias (sources : www.dinosaures-web.com/)
4. trapps de Sibérie (sources : jcboulay.free.fr/)

5. carte de l'impact du météorite de Chicxulub (sources : www.mnhn.fr/)

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

 

 
 
Mots-clés : espèce - taxon - ordovicien - cambrien - dévonien - permien - Pangée - trias - nautiles - ammonites - limite K/T - trapps de Sibérie - trapps du Deccan - Walter Alvarez - iridium - Chicxulub
(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)
 
 
 

Compléments : le Permien a été marqué par un empoisonnement massif

 

     Un empoisonnement au mercure. Voilà ce qui aurait précipité la disparition de 95% des espèces marines à la fin du permien (il y a 250 millions d'années), selon Hamed Sanei, de l'université de Galgary (Canada). En étudiant les sédiments laissés à cette époque dans la région du lac Buchanan, dans l'Arctique canadien, les chercheurs ont trouvé des concentrations en mercure équivalentes à celles de sites industriels hautement pollués. Ce mercure aurait été libéré au moment de la formation des grands trapps de Sibérie, un épisode volcanique intense s'étalant sur plus de 50 000 ans, au cours duquel des millions de km2 se sont retrouvés sous 3 km de lave. 7600 tonnes de mercure auraient été relâchées dans l'air chaque année, soit quatre fois plus que les émissions actuelles, saturant les océans et les écosystèmes. "Mais cela ne peut être la seule cause de l'extinction de la fin du Permien" précisent les auteurs. Les écosystèmes étaient déjà affectés par les quantités phénoménales de gaz carbonique et de dioxyde de soufre libérées lors de ces gigantesques éruptions, qui ont perturbé durablement le climat de la Terre. Les chercheurs envisagent des études similaires pour les quatre autres extinctions massives qu'a connues notre planète. S.F.
 
Revue Science & Vie, p. 29, n° 1134, mars 2012
 
 
 
 
 
 
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Mise à jour : 17 juin 2013

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20 février 2008 3 20 /02 /février /2008 14:28
 
 
 mort-d-un-soleil.jpeg
 
mort d'une étoile géante (supernova de 1054)
 
 
 
 
   
     Tout ce qui existe dans notre Univers est, un jour ou l'autre, confronté à sa propre destruction. Une structure, qu'elle soit vivante ou pas, n'est en réalité qu'un assemblage plus ou moins éphémère d'atomes qui interagit avec son environnement et, à ce titre, se transforme, s'use et finit par disparaître. Les étoiles, elles non plus, n'échappent pas à cet impitoyable scénario. Récemment, un lecteur me faisait la remarque qu'il avait du mal à comprendre certains termes astronomiques se rapportant à l'évolution des étoiles. Puisqu'il est évidemment difficile, en faisant court, de les suivre tout au long de leurs vies, intéressons-nous aujourd'hui à leur disparition qui, comme on va le voir, peut se révéler cataclysmique.
 
 
 

les différents types d'étoiles
 
 
     Pour les astronomes, il n'existe que des
naines ou des géantes mais cela représente bien des étoiles distinctes comme, par exemple, les naines blanches, les géantes rouges, les supergéantes bleues, etc. Comment s'y reconnaître car, si ces étoiles sont parfois vraiment différentes, n'ayant que peu à voir les unes avec les autres, ce peut également être un même type d'étoiles observées à différents moments de leurs vies ? C'est la raison pour laquelle les astronomes ont très tôt cherché à classer les étoiles et c'est à Ejnar Hertzsprung (1873-1967) et à Henry Norris Russel (1877-1957) que revient le mérite d'avoir mis sur pied le diagramme qui porte leurs noms (et que nous avons déjà évoqué dans un sujet précédent, amas globulaires et traînards bleus), diagramme appelé en conséquence « de Hertzsprung-Russel » ou diagramme HR.
 
 
hertz-2.jpgdiagramme de Hertzsprung-Russel
 
 
Ces deux scientifiques ont en effet étudié (indépendamment l'un de l'autre, ce qui est à souligner) les relations existant entre la température et la luminosité des étoiles, démontrant alors que la majorité de celles-ci (environ 80%) se situent sur une bande précise de leur diagramme, un endroit appelé séquence principale, où elles passent la plus grande partie de leur vie (à l'inverse, les étoiles qui se trouvent en dehors de cette bande en sont soit au commencement, soit à la fin de leur vie).
 
     On peut donc cataloguer les étoiles selon leurs types, le stade de leur évolution et leur fin de vie, sujet qui nous intéresse aujourd'hui. En fait, tout est une affaire de masse : le Soleil étant historiquement la référence, on classe habituellement les étoiles en trois groupes : celles qui sont plus petites que lui, celles comprises entre 1 et 8 masses solaires (ms) et celles qui sont encore plus massives.
 
 
 
 
les étoiles de moins d'une masse solaire
 
 
     Il en existe deux groupes bien différents : les naines brunes et les naines rouges.
 
     *
les naines brunes : ce ne sont pas à proprement parler des étoiles mais plutôt des étoiles qui n'ont jamais pu « s'amorcer » en raison de leur trop petite taille (comprise entre celle d'une grosse planète et celles de très petites étoiles) : en effet, pour que des réactions nucléaires débutent, il est nécessaire que l'objet représente au moins 0,08 ms. Les naines brunes sont donc invisibles puisqu'elles ne brillent pas et nous sommes encore dans l'incertitude sur leur nombre réel, peut-être assez élevé.
 
     *
les naines rouges : d'une masse comprise entre 0,08 et 0,8 ms, ce sont les plus petites étoiles consommant du carburant nucléaire (les naines blanches, plus petites, n'en consomment pas : nous y reviendrons). Du fait de leur faible température de surface (environ 3000 K, voir glossaire), elles apparaissent de couleur rouge et elles consomment lentement leur carburant nucléaire ce qui en fait des championnes de longévité... Leur vie est tellement longue que, depuis le Big Bang, elles n'ont pas encore eu le temps de quitter la séquence principale du diagramme HR et donc de mourir. Ce sont les étoiles les plus abondantes de la Galaxie (on avance le chiffre de 80%) et probablement (mais elles ont trop faiblement lumineuses pour y être visibles) de toutes les autres galaxies. Un exemple bien connu de naine rouge est Proxima du Centaure, notre plus proche voisine.
 
  

les étoiles de une à huit masses solaires
 
 
    Le Soleil entre dans cette catégorie, celle
des naines jaunes. Leur température de surface étant un peu plus élevée (environ 6000 K), elles apparaissent donc d'un jaune brillant tirant même pour certaines d'entre elles sur le blanc. Intéressons-nous au devenir ultime de ce type d'étoiles, c'est-à dire en fin de compte, du Soleil.
 
     On a déjà dit que le Soleil, naine jaune typique, transforme l'hydrogène en hélium et que cette opération prend beaucoup de temps : environ
10 milliards d'années. Sur le diagramme HR, le Soleil occupe encore une place bien tranquille sur la séquence principale, là où se trouve, rappelons-le, la majorité des étoiles. Toutefois, en ce qui le concerne, un jour certes lointain (dans 5 milliards d'années), cet hydrogène finira par être presque totalement consommé et c'est là que les difficultés de notre étoile vont commencer... Quand la plus grande part de son hydrogène sera épuisée, le Soleil ne pourra plus produire d'énergie et c'est la gravité qui va l'emporter : les régions au centre de l'astre vont s'effondrer et donc s'échauffer et pas qu'un peu : la température interne de l'étoile atteint rapidement les cent millions de degrés sous l'effet de la gravitation, au point que l'hélium précédemment formé à partir de l'hydrogène va à présent se mettre à brûler pour se transformer à son tour en oxygène et en carbone. Dans le même temps, les régions externes qui se refroidissent faute de réaction nucléaire vont se dilater démesurément jusqu'à transformer l'étoile en géante rouge : à ce stade, le Soleil englobera (à moins qu'elles ne soient repoussées par les forces en présence) les orbites de ses premières planètes jusqu'à notre Terre dont ce sera très certainement la fin. La géante rouge, instable, se mettra à pulser, abandonnant une bonne partie de sa matière à l'espace interstellaire... Mais le cœur de l'étoile ? Eh bien, formé pour sa plus grande part de carbone et d'oxygène, il continuera à s'effondrer jusqu'à ce que les électrons soient quasiment côte à côte. L'hélium périphérique résiduel composera durant un court moment une mince enveloppe autour du cœur de l'astre qui enflera à nouveau pour former une supergéante rouge. Cette enveloppe à l'instabilité chronique sera à son tour repoussée dans l'espace pour former ce que l'on appelle - d'un mauvais terme - une nébuleuse planétaire. Ne restera plus que le cœur de l'étoile qui sera alors devenu une naine blanche, de la taille approximative de la Terre et composée de matière très dense, dite dégénérée (et donc incapable de réaction thermonucléaire classique). La naine blanche, très chaude au début, se refroidira peu à peu et sa luminosité diminuera durant des milliards d'années jusqu'à ne plus être visible : elle sera devenue une naine noire. Ce sera alors la mort définitive de ce qui était au début une belle étoile jaune. Voilà une fin bien mouvementée mais qui n'est rien en comparaison de celles des étoiles plus grosses...
 
    Précisons, puisque nous venons de l'évoquer qu'il est certainement abusif de considérer le Soleil comme une étoile de couleur jaune orangé. En effet, le jaune éclatant de notre étoile n'existe que pour les sujets situés sur Terre. Le Soleil est en réalité une étoile blanche tirant légérement sur le vert. L'explication de cet apparent paradoxe revient à l'atmosphère terrestre qui, par les particules gazeuses qui sont en suspension (02, CO2, etc.) dévient les courtes longueurs d'onde, à savoir celles qui vont du violet au bleu. Du coup, le ciel paraît bleu (autrement il serait noir même en plein jour, comme sur la Lune) tandis que la couleur du Soleil "jaunit". En fait notre étoile, astronomiquement classée comme une naine jaune, est bel et bien de couleur blanche : les astronautes peuvent en témoigner...
 
  
 
 
les étoiles de plus de huit masses solaires
 
 
     Ces énormes étoiles qui peuvent atteindre jusqu'à
quarante fois la masse du Soleil, voire plus, débutent leur vie sous la forme de géantes bleues qui, dans un premier temps, transforme classiquement l'hydrogène en hélium, une réaction qui, en raison de la masse en jeu, dure (astronomiquement parlant) bien moins longtemps que pour les étoiles de plus petite taille. L'étoile brille alors avec grande intensité, jusqu'à 100 000 fois plus que le Soleil. Lorsque cette transformation est achevée par épuisement de l'hydrogène, la température à la surface de l'astre diminue et, du coup, elle devient une supergéante rouge. Toutefois, en raison de sa masse importante, son cœur continue à évoluer et se met à fusionner l'hélium jusqu'à fabriquer des éléments de plus en plus lourds comme le fer, le nickel, le chrome, etc. Les réactions de fusion finissent par cesser, rendant l'étoile instable : elle explose alors en supernova.
 
 
     *
supernova : l'étoile voit sa magnitude augmenter en quelques jours au supernova.jpgpoint de la faire apparaître comme une étoile « nouvelle » (d'où le nom de super « nova », voir le sujet : novas et supernovas). Son éclat est alors tel que, pour peu qu'elle soit présente dans notre Galaxie, elle illumine durant des semaines le ciel, devenant un des astres les plus brillants : ce fut par exemple le cas, en 1054, de la supernova formant la nébuleuse du Crabe. Pourquoi ce sursaut cataclysmique ? Parce que, une fois effondré sur lui-même, le cœur de l'étoile dégage une énergie considérable par ses couches internes provoquant une onde de choc qui expulse les couches externes dans un déluge de feu, formant ce que l'on appelle le gaz rémanent de la supernova. Ne reste plus que le cœur de l'étoile, forcément très compact, qui pourrait conduire à la formation d'une naine blanche mais, au dessus de 1,4 ms, ce cœur ne peut être stable : il se transforme en une structure effondrée d'une densité incroyable, une étoile à neutrons.
 
 
     *
étoile à neutrons : il s'agit d'astres extrêmement petits, de seulement quelques dizaines de km de diamètre mais d'une densité fantastique, environ un milliard de tonnes par centimètre cube (le poids de la tour Eiffel dans quelques grains de poussière...). Certaines de ces étoiles à neutrons sont dotées d'un champ magnétique intense dont le rayonnement peut être capté sous la forme de brèves impulsions (à la manière de l'éclairage tournant d'un phare) et on parlera alors de pulsars (voir le sujet : pulsars et quasars pour plus d'informations).
 
 
    * cas particulier des
étoiles de très grosse taille : parfois, l'étoile qui vient d'imploser est de taille si importante que son cœur ne conduit pas à une étoile à neutrons mais à un trou noir. Cette éventualité, dont la réalité a été longtemps discutée par les astronomes puisqu'il s'agissait surtout d'un modèle mathématique, est à présent certaine (voir sujet trous noirs). Le trou noir, et ce d'autant qu'il est plus massif, représente une partie de l'Univers où tout ce qui se trouve en son sein ne peut communiquer avec l'extérieur : même la lumière est captée par lui et n'en ressort jamais. Fatalement invisible, on ne peut prédire son existence que par ses effets sur l'environnement. Toute particule de matière qui passe à proximité d'un trou noir est captée par lui, renforçant sa taille. Certains trous noirs massifs (par opposition aux trous noirs encore purement stellaires) peuvent atteindre plusieurs milliards de fois la masse du Soleil et on pense qu'il en existe au centre de chaque galaxie dont la nôtre (au sein de notre galaxie, la Voie lactée, le trou noir massif qui réside en son centre est appelé Sagittarius A et est actuellement peu actif : un sujet lui a été consacré, cliquer ICI).
 
  

en conclusion
 
 
     Les lois de la physique sont immuables dans notre univers et c'est la raison pour laquelle on arrive à présent à comprendre les schémas évolutifs des étoiles, même s'il reste forcément des zones d'ombre. Les premières d'entre elles, au tout début, ne renfermaient que des composants simples (on parle alors d'«
étoiles primordiales ») et c'est la disparition de cette première génération qui a conduit à la formation d'éléments plus lourds comme le fer, le chrome, etc. sans lesquels la vie sur notre planète n'aurait pas été possible. Comme partout, c'est de la mort que naît une autre vie.

 
 
 
 
 
Glossaire
 
     *
kelvin (K) = le kelvin est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau (H2O), et une variation de température de 1 K est équivalente à une variation de 1°C. Toutefois, à la différence du degré Celsius, le kelvin est une mesure absolue de la température qui a été introduite grâce au troisième principe de la thermodynamique. La température de 0 K est égale à -273,15°C et correspond au zéro absolu (le point triple de l'eau est à +0,01°C). Par exemple, une température de 3000 K est égale à 3000 + 273 soit 2727° Celsius. (in wikipedia France)
 
 
 
 Images
 
2. diagramme de Hertzsprung-Russel (sources : www.astrosurf.com/)
3. les restes d'une supernova : la nébuleuse du crabe (sources : space.newscientist.com/)
  (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)
 
 
 
Mots-clés : Ejnar Hertzsprung - Henry Norris Russel - diagramme HR - naine brune - naine rouge - naine blanche - naine jaune - Soleil - géante rouge - supergéante rouge - nébuleuse planétaire - naine noire - géante bleue - supernova - étoile à neutrons - pulsar - étoiles primordiales - kelvin
(les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires) 
 
 
 
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Published by cepheides - dans astronomie
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20 février 2008 3 20 /02 /février /2008 14:11

 

 

 

 

 

 

  

     Dans un sujet précédent, je cherchais à replacer notre Soleil dans le grand concert cosmique (voir sujet place du Soleil dans la Galaxie) et, comme on l'a vu, les étoiles (ou les « soleils ») de notre galaxie ne sont bien sûr pas organisés au hasard. Rappelons que, comme pour toutes les galaxies du même type, la nôtre est grossièrement divisée en deux parties : le disque qui contient approximativement les 2/3 des étoiles, plutôt jeunes, et le halo, c'est-à dire la partie sphéroïdale située en dehors du bulbe galactique renfermant surtout des étoiles âgées (et où se trouve d'ailleurs notre Soleil, plus précisément dans un des bras annexes de cet ensemble, le bras d'Orion). Afin d'être un peu plus complet, j'aimerais revenir aujourd'hui sur l'organisation plus particulière de certaines étoiles : les amas globulaires.
     Il existe deux types d'amas globulaires : les
amas globulaires proprement dits et les amas ouverts.

 

 

 
         
généralités

 
     Un amas globulaire est un conglomérat d'étoiles toutes liées entre elles par les forces de gravitation et qui ont été formées dans des conditions identiques durant un laps de temps assez court (d'un point de vue astronomique, cela va sans dire) : ces étoiles évoluent donc de la même manière. Les amas globulaires sont des systèmes sphériques assez denses qui contiennent de quelques milliers à quelques centaines de milliers d'étoiles, le centre de l'amas en contenant la plus grande concentration. On y trouve surtout des étoiles âgées.
     A l'inverse, les amas dits « ouverts » (qu'on appelle aussi amas galactiques), à l'exemple de celui des Pléiades, sont bien moins riches en étoiles et on n'y retrouve pas de centre identifiable : de formes irrégulières, tous situés dans le plan galactique, on en connaît environ un millier (mais ils sont très certainement beaucoup plus nombreux). Ces amas ouverts sont en fait de petits groupes d'étoiles jeunes mais ce n'est pas cette organisation d'étoiles qui nous intéresse aujourd'hui. Revenons donc sur le premier type stellaire d'amas.

 

 

 
         
les amas globulaires

 
     Ces groupes particuliers d'étoiles se distribuent principalement, on l'a dit, autour du centre de la Galaxie (dans le halo), grossièrement selon une sphère, mais pas seulement puisque on a pu mettre en évidence la présence de certains de ces amas autour des galaxies satellites de la nôtre comme les nuages de Magellan et également autour de notre plus proche voisine, la grande galaxie d'Andromède M31. Le calcul de la vélocité radiale de la plupart des amas globulaires montre qu'ils se déplacent selon des orbites elliptiques excentrées qui les entraînent loin de la Galaxie et qui peuvent atteindre jusqu'à 100 000 al, bien plus que les dimensions du disque galactique. Ils contiennent beaucoup d'étoiles variables (céphéides) dont le nombre varie d'ailleurs selon les amas mais également de nombreuses naines blanches, voire des étoiles à neutrons dont certaines sont des pulsars (voir glossaire). Ce qui est passionnant c'est que, à l'exemple de l'amas d'Hercule M13, ces formations d'étoiles datent du tout début de la Galaxie et sont, en quelque sorte, les témoins des premiers temps de sa formation. Ces amas sont généralement massifs puisque composés de centaines de milliers (voire millions) d'étoiles, étoiles qui, de par leur origine, sont forcément toutes très âgées et donnent à l'ensemble une teinte tirant sur le rouge. Toutes ? Pas vraiment puisqu'on a la surprise d'y rencontrer quelques géantes bleues, donc jeunes, plutôt situées dans leurs centres. Comment cela est-il possible puisque l'on vient de voir que ces amas globulaires sont vieux (par exemple, pour l'un d'entre eux appelé M3, on a calculé qu'il était âgé de 6,5 milliards d'années) et que le temps écoulé depuis leur formation est suffisant pour que certaines étoiles aient pu parcourir tout le cycle de l'évolution stellaire et se retrouver à l'état de naines blanches. Que viennent faire ces jeunes géantes bleues dans le modèle ?

 

 

          les traînards bleus

     On vient de voir que les amas globulaires sont vieux, très vieux : la plupart ont vu la naissance de l'Univers ou peu s'en faut, c'est à dire il y a 12 à 13 milliards d'années (voir nota 1). Les géantes bleues que l'on vient d'évoquer font donc quelque peu désordre : en fait, ces étoiles (découvertes par Alan Sandage en 1953) qu'on appelle des « traînards bleus » (sic) sont probablement formés à partir de la fusion de vieilles étoiles et cela sous l'effet des remaniements des forces de liaison. Expliquons nous : ces amas se trouvent à proximité de la Galaxie, masse énorme de dizaines de milliards d'étoiles, qui exerce sur eux une attraction considérable grandissant d'autant plus qu'ils s'approchent d'elle. De ce fait, la force d'attraction galactique peut augmenter jusqu'à dépasser les forces de liaison des étoiles de l'amas entre elles. Un certain nombre de ces étoiles sont alors « aspirées » vers la Galaxie. Toutefois, un phénomène de compensation se produit alors par l'intermédiaire d'étoiles binaires (voir glossaire) nouvellement formées ou renforcées qui consolident les liaisons internes de l'amas ce qui lui permet de garder sa cohésion (nota 2).

 
    On comprend donc que, chaque fois qu'un amas globulaire s'approche un peu trop de la Galaxie (par exemple lorsqu'il se trouve à proximité de l'extrémité d'un des bras galactiques), il perd un certain nombre d'étoiles... au point, au bout d'un certain nombre de rotations, de se voir complètement démembré. On estime que, depuis le Big Bang, la moitié d'entre eux a déjà été « réabsorbée » par leur gigantesque voisine. Certains d'entre eux – comme Palomar 13 – en sont au stade ultime et on peut penser que ce sont leurs derniers passages autour de la Galaxie, leurs étoiles ayant été pour l'essentiel déjà dispersées.

     On voit donc que, à l'échelle cosmique également, la Vie (traînards bleus) peut naître de la mort, même si, au bout du compte, il s'agit d'un combat perdu d'avance...

 
     Je ne saurais terminer ce bref sujet sur les amas globulaires sans préciser qu'ils ont fourni un grand tribut à l'astronomie contemporaine : ce sont eux qui ont permis de valider le diagramme de Hertzsprung-Russel qui permet de classer les étoiles ou plus précisément de répartir statistiquement leurs âges : c'est avec cette classification qu'on peut estimer que notre Soleil est à la moitié de son existence tandis que d'autres étoiles (je pense à Antarès) sont sur le point de terminer la leur.
     Ce sont aussi les amas globulaires qui servent d'indicateurs de distance en cosmologie et eux encore qui ont permis de démontrer que le Soleil – on y revient - est situé en lointaine banlieue de la Galaxie (En 1919,
Shapley a démontré que la répartition des amas globulaires n'est pas uniforme dans le ciel puisque leur concentration est plus importante dans la direction du Sagittaire; comme cette répartition ne peut être, comme on l'a déjà dit, que sphérique dans la Galaxie, cette irrégularité apparente ne peut s'expliquer que parce que le Soleil est loin du centre de la Galaxie. On sait à présent qu'il s'en situe à environ 10 000 al alors que le rayon de la Voie Lactée est d'environ 15 000 parsecs (soit 50 000 al).

 

 
     Nota 1 : de nouvelles observations de Hubble confirment un Univers âgé de 13 à 14 milliards d'années. En auscultant l'amas globulaire M4, à 7000 années-lumière du Soleil dans la constellation du Scorpion, les astronomes ont détecté en 2002 les étoiles les plus vieilles de l'Univers, des naines blanches de magnitude 30 dont on a pu déterminer la température et l'âge. Ces étoiles sont âgées de 12 à 13 milliards d'années. Des modèles du cycle de la vie des étoiles soutiennent que ces premiers astres se sont formés 1 milliard d'années après le Big-Bang. Du coup, l'Univers serait âgé de 13 à 14 milliards d'années. (sources : futura-sciences.com)

 

     Nota 2 : les énergies de liaison de certaines binaires peuvent être supérieures à celles de l'amas tout entier : cette énergie peut donc s'opposer efficacement au phénomène de collapse dû au stimulus gravitationnel. On parle alors de système autogravitant, c'est-à-dire un système qui subit un effet inverse à un système thermodynamique classique qui voit sa température augmenter lorsqu'on lui fournit de l'énergie : la dispersion des vitesses des éléments qui le composent, l'analogue de la température, augmente lorsque son énergie totale diminue.

 

Glossaire (in Wikipedia France)

 

* étoile binaire : en astronomie, une étoile binaire se compose de deux étoiles orbitant autour de leur centre de gravité commun.

 

* naine blanche : résidu d'une étoile éteinte, c'est l'avant-dernière phase de l'évolution des étoiles dont la masse est comprise entre 0,8 et 8 fois celle du Soleil.

 

* étoile à neutrons : c'est le résultat de l'effondrement d'une étoile massive sous l'effet de sa propre gravité, lorsqu'elle a épuisé tout son combustible nucléaire. Selon la masse du noyau qui s'effondre, il se forme, par ordre croissant de masse, soit une naine blanche, soit une étoile à neutrons, soit un trou noir. La libération d'énergie qui en résulte produit une supernova de type II, Ib ou Ic.

 

* pulsar : nom donné à une étoile à neutrons, tournant très rapidement sur elle-même (période typique de l'ordre de la seconde, voire beaucoup moins pour les pulsars milliseconde) et, émettant un fort rayonnement électromagnétique dans la direction de son axe magnétique. Le nom de pulsar vient de ce que lors de leur découverte, ces objets ont dans un premier temps été interprétés comme étant des étoiles variables sujettes à des pulsations très rapides. Pulsar étant l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), cette hypothèse s'est rapidement avérée incorrecte, mais le nom leur est malgré tout resté.

 

Images

 

1. amas globulaire fermé (sources : wwwlapp.in2p3.fr)

2. amas globulaire ngc 1850b (sources : http://spt06.chez-alice.fr/amas.htm)

3. amas globulaire M13(sources : fr.wikipedia.org/wiki/)

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

 

 

 

Compléments

 

     En juillet dernier (2008), l'origine des amas globulaires a été dévoilée par la plus grosse simulation de galaxies jamais réalisée ce qui a permis de retracer l'histoire de ces zones de forte densité stellaire. Lors de la collision de deux galaxies spirales, les nuages de gaz qu'elles contiennent entrent en collision. Leur pression est telle qu'elle provoque une flambée de formations stellaires. Toutes ces étoiles restent alors concentrées dans la grande banlieue des galaxies, donnant naissance aux amas globulaires.

(Science & Vie, n° 1092, sept. 2008)

 

 

Brève : l'origine des traînardes bleues

 

     ... le seul moyen pour une étoile de se regénérer est de gagner du poids. Restait à savoir d'où provenait cette matière revivifiante. Les théoriciens avaient établi deux scénarios possibles. Soit un choc entre deux étoiles les fait fusionner. Elles forment alors une étoile deux fois plus massive, qui paraît donc plus jeune. Soit les traînardes bleues sont issues de systèmes binaires, c'est-à-dire de couples d'étoiles tournant l'une autour de l'autre. Lorsque l'une d'elles commence à vieillir, son enveloppe d'hydrogène et d'hélium se dilate et elle se rapproche dangereusement de sa partenaire. Jusqu'au moment où celle-ci, par gravité, aspire la matière de l'enveloppe et ainsi se regénère au détriment de la première.

     Pour départager les deux hypothèses, les chercheurs ont donc compté le nombre de blue stragglers de plusieurs amas. Ils ont alors observé qu'il est fortement corrélé au nombre théorique de systèmes binaires qu'ils contiennent tandis qu'il est sans rapport avec les probabilités de collisions.

(Science & Vie, 1098, mars 2009)

 

 

 

Mots-clés : amas fermés - amas ouverts - trainards (ou trainardes) bleu(e)s - nuages de Magellan - galaxie d'Andromède - céphéides - géantes bleues - Alan Sondage - diagramme de Hertzsprung-Russel - distances galactiques - étoiles binaires - pulsars - Harlow Shapley 

 

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

  

 

 

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Mise à jour : 17 décembre 2016

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