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18 novembre 2012 7 18 /11 /novembre /2012 17:22

 

 

 energie-sombre.jpg

 

 

 

     

     Après avoir publié son article sur la relativité restreinte en 1905, Albert Einstein récidiva dix ans plus tard en étendant ses équations à l’ensemble de l’Univers (voir sujet : théorie de la relativité générale). Dès lors, le cosmos qui nous entoure devenait intelligible. C’était une véritable révolution d’autant qu’il faut se rappeler que, à l’époque où il fit part de sa théorie, notre « Univers » se cantonnait pour les scientifiques à la seule Voie lactée, notre galaxie, puisque l’on croyait que rien n’existait en galaxies-lointaines-RTEmagicC_abell-150908d.jpg.jpgdehors d’elle… Il faudra en effet attendre les travaux de Hubble (basés sur ceux d’Henrietta Leavitt à propos des étoiles céphéides) en 1925 pour comprendre que l’Univers est beaucoup, beaucoup plus vaste puisque des galaxies comme la nôtre, il en existe des milliards…

 

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

 

 

Observation de l’expansion de l’Univers

 

     L’univers est donc plutôt en expansion mais en expansion comment ? En réalité, les scientifiques qui s’étaient attelés à la lourde tâche d’évaluer sa dynamique croyaient que son accroissement devait forcément se ralentir. Brian Schmidt, (prix Nobel en 2011 pour ses travaux entrepris avec son collègue Adam Riess) pensait comme la majorité des scientifiques d’alorsBrian_Schmidt_portrait_1.jpg que les forces de gravitation qui attirent les éléments massifs ne pouvaient que ralentir cette expansion. Leurs doutes portaient en réalité sur la question suivante : cette expansion bien que progressivement ralentie allait-elle être infinie ou bien le processus allait-il s’inverser pour aboutir à un repli sur lui-même en un décalque inversé du Big bang appelé Big crunch ?

 

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

 

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

 

 

Matière noire et énergie sombre

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

 

L’Univers est bien en expansion

 

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

 

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

 

 

L’énergie sombre est la clé de l’explication

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

 

Sources :

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

. Wikipedia France

 

Images

 

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

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

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

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

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

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

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

 

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

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

 

 

Brève : quelle est la taille de l'Univers ?

 

   La réponse à cette question est on ne peut plus simple : les cosmologistes n'en ont pas la moindre idée ! Ce qui peut sembler étonnant dans la mesure où la théorie de la relativité générale permet de décrire l'évolution de l'Univers entier depuis sa naissance. Sauf que la théorie est peu diserte en ce qui concerne les propriétés géométriques du cosmos. Même nourrie des observations les plus précises, elle n'est fianalement capable de se prononcer que sur une chose : la courbure de l'Univers, qui serait nulle. Ce qui veut simplement dire que si l'on prend trois points de l'espace-temps, on obtient un objet plat - un triangle, et non une pyramide.

   Cette donnée ne suffit pas à déterminer la taille de l'Univers qui, selon les lois de la topologie (l'étude des déformations spatiales), pourrait aussi bien être finie qu'infinie. Sachant que, d'après la théorie de l'inflation qui complète depuis 30 ans le modèle du Big bang, le cosmos aurait connu une période d'expansion brutale dans ses premiers instants et pourrait être devenu aujourd'hui infiniment grand.

   Au sein de ce cosmos aux frontières si floues, il existe une "bulle" dont la taille est toutefois connue : l'Univers observable. Soit sa partie visible qui englobe tous les points de l'espace sufisamment proches de nous pour avoir eu le temps de nous faire parvenir leur lumière.

 

 

Les confins du cosmos ne cessent de s'éloigner

 

   Pour mesurer sa taille, faisons un rapide calcul. Aucune particule de lumière n'a pu voyager plus longtemps que l'âge de l'Univers (estimé à 13,8 milliards d'années), et celles qui ont voyagé tout ce temps avant de nous parvenir proviennent fatalement des régions les plus lointaines que nous puissions voir de puis la Terre. La taille de cet univers observable est donc de 13,8 milliards d'années-lumière, serait-on tenté de répondre... Pas si simple. Car à cause du phénomène d'expansion de l'Univers, le lieu d'origine de ce particules s'est éloigné de nous en même temps que ces dernières se propageaient dans notre direction. D'après le modèle cosmologique en vigueur, ses confins se situeraient en fait aujourd'hui à 45 milliards d'années-lumères, faisant de l'Univers observable une sphère centrée sur la Terre de 45 milliards d'années-lumière de rayon - soit 450 000 milliards de milliards de kilomètres.

   Mais la taille de cette partie visible, pas plus que les observations au sein de cette gignatesque sphère cosmique, ne renseigne sur les proportions de l'ensemble, ni sur l'existence d'une éventuelle frontière... La taille de l'Univers pris dans son intégralité va donc bien au delà. Aussi floue soit-elle, c'est la réponse la plus précise qu'il est aujourd'hui possible d'apporter à cette vielle interrogation. M.G

 

(revue Science & Vie, 1157, février 2014)

 

 

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2. fond diffus cosmologique

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8.  galaxies cannibales

 

 

 

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  mise à jour : 27 janvier 2014

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7 octobre 2012 7 07 /10 /octobre /2012 17:24

 

 galaxie-fusion-Antennes.jpg

 

 

 

 

 

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

 

 

Espaces galactiques

 

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

 

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

 

 amas local

 

 

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

 

 

Galaxies cannibales

 

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

 

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

 

voie-lactee-centre--Serge-Brunier-.jpg

 

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

 Avenir des galaxies

 

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

 

     La galaxie géante Andromède est située à environ 2,5 millions d’al de la Voie lactée ce qui reste une distance considérable. fusion-galaxies-NGC-2207-et-2163--Hubble-.jpgToutefois, elle se rapproche à la vitesse de 300 km/seconde : les calculs nous montrent que le choc entre ces deux géantes se fera dans environ 3 milliards d’années sans qu’il y ait, répétons-le, sauf de façon rarissime, de collisions stellaires. La résultante en sera une galaxie elliptique géante, ultime recomposition de notre amas local. Dans ce futur si lointain que les Hommes ne le verront pas, les ciels seront sans doute extraordinaires : la tache, presque invisible aujourd’hui, d’Andromède occupera tout le ciel avec ses milliards d’étoiles susceptibles de se mélanger progressivement à ceux de notre Galaxie…

 

 

Et après ?

 

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

 

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

 

 

 

 Images

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

2. filaments cosmiques (sources : casca.ca)

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

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

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

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

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

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

 

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

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

 

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3. Big bang et origine de l'Univers

 

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5. matière noire et énergie sombre

 

6. amas globulaires et traînards bleus

 

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mise à jour : 21 juillet 2013

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2 septembre 2012 7 02 /09 /septembre /2012 18:40

 

 

 

 

 

 

 

tiques-multiples-chez-le-chien.jpg

 

 

 

 

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

 

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

 

 

 

Une stratégie évolutive

 

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

 

Il existe différentes sortes de parasites :

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

Avantages et inconvénients du parasitisme

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

L’art subtil de la manipulation

 

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

 

 

* une guêpe machiavélique

 

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

 

 

*  la douve du foie

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

* le champignon tueur de fourmis

 

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

 

 

* le protozoaire modifiant le comportement des rats

 

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

 

 

* la mouche anti-ruches

 

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

 

 

Une stratégie de survie comme une autre

 

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

 

      Il existe quelques rares exemples, c’est vrai, où les deux protagonistes arrivent à équilibrer exactement leurs besoins et leurs servitudes : c’est lichen3le cas du lichen où une algue et un champignon ont fini par trouver une stabilité réelle dans ce que l’on appelle une symbiose. Il s’agit là d’une exception.

 

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

 

 

 

Sources

 

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

 

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

 

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

 

 

 

Brève : toxoplasma gondii, le parasite qui incite au suicide

 

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

 

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

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

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

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

 
 
 

Images

 

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

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

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

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

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

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

7. abeille parasitée (sources : nhm.org)

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

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

 

 

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

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

 

 

Sujets apparentés sur le blog

 

1. le mimétisme, une stratégie d'adaptation

2. reproduction sexuée et sélection naturelle

3. indifférence de la Nature

4. les mécanismes de l'Evolution

5. superprédateurs et chaîne aimentaire

6. comportements animaux et Evolution

7. le rythme de l'évolution des espèces

8. insectes sociaux et comportements altruistes

 

 

 

 

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 mise à jour : 5 février 2021

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4 août 2012 6 04 /08 /août /2012 17:05

 

 

 

 

 LHC-gene.jpg

     

 

 

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

 

 

Les constituants de la matière

 

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

 

     Reprenons autrement. Dans le monde de l’infiniment petit, on a longtemps pensé que les atomes (qui, en s’assemblant, forment des atome-structure-2.jpgmolécules) étaient la plus petite partie possible de la matière. En fait les atomes sont composés d’un noyau plus ou moins gros (façon de parler) dans la proximité duquel interagissent avec lui des électrons (de charge négative), l’ensemble formant théoriquement un ensemble stable. Allons encore plus avant : le noyau d’un atome est formé de protons (charge positive) et de neutrons (neutres). Si l’électron est insécable, ce n’est pas le cas des neutrons et des protons qu’on peut dissocier en particules encore plus petites, les quarks (voir le sujet : les constituants de la matière).

 

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

 

 

Quatre forces dans l’Univers

 

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

 

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

 

* l’interaction faible qui permet la désintégration radioactive,

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

Le boson de Higgs

 

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

 

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

 

     Après quelques ennuis de départ, le LHC démarra réellement début 2011 et, avant même qu’il ait atteint l’ensemble de ses possibilités, le 4 juillet 2012, après avoir colligé les millions de traces laissées par lalhc2.jpg création et la destruction des particules observées, les scientifiques ont pu conclure « à la très grande probabilité » (99,9%) de la découverte du boson de Higgs : vers la fin 2012, nous en aurons la confirmation définitive.

 

 

Quel est l’intérêt de cette découverte ?

 

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

 

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

 

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

 

 

 

Sources

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

. http://1jour1actu.com

. http://www.agoravox.fr

. http://www.lalsace.fr

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

 

Glossaire

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

 

Images

 

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

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

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

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

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

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

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

  

 

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

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

 

 

Sujets apparentés sur le blog

1. théorie de la relativité générale

2. mécanique quantique

3. les constituants de la matière

4. Big Bang et origine de l'Univers

5. juste après le Big bang

 

 

 

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 Mise à jour : 15 juillet 2013

 

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10 juin 2012 7 10 /06 /juin /2012 15:51

 

 

 big_bang-et-apres.jpg

 

 

 

 

     Le 28 mars 1949, l’astronome anglais de grand renom qu’était Fred Hoyle (1915-2001) s’exprima à la BBC pour fustiger les scientifiques qui pensaient - en se référant aux travaux de l’abbé Lemaitre et du soviétique Alexandre Friedmann évoquant un « noyau originel » - que l’Univers était dynamique. Hoyle, quant à lui, était convaincu que l’Univers était « stationnaire », c'est-à-dire en équilibre parfait, autant de galaxies naissant que disparaissant. Pour qualifier le grotesque supposé de ses contradicteurs, il ironisa (ce qu’il a par la suite toujours nié) sur ce qu’il nomma le « Big bang ». Il ne se doutait certainement pas du succès futur de son appellation...

 

     Aujourd’hui, il est peu d’esprits qui remettent en cause ce fameux Big bang, essentiellement parce que des preuves tangibles de sa validité ont été mises en évidence : notamment la réalité de l’expansion de l’Univers ainsi que la photographie du fonds diffus cosmologique, dernières traces de ce début explosif. Dans un sujet précédent, j’avais cherché à résumer les instants ayant immédiatement succédé à cette explosion de départ (qui, stricto sensu, n’en est d’ailleurs pas une). La science progressant sans cesse, il est à présent possible d’aller un peu plus loin… ou, pour être plus précis, un peu plus avant.

 

 

 

Retour sur le Big bang

 

 

     On trouvera une description plus complète de la théorie dans le sujet qui lui est consacré (voir : Big bang et origine de l’Univers) mais il semble ici utile de revenir sur l’essentiel du processus.

 

     Il y a 13,7 milliards d’années, l’Univers était bien différent : réduit à un point minuscule, il était formidablement dense, chaud et homogène. Cet Univers entra alors dans une phase d’expansion dite explosive ce qui a conduit à une baisse progressive de sa chaleur et de sa densité. Du coup, la matière homogène du début s’est dispersée en se structurant en galaxies riches d’étoiles pour aboutir à ce que nous en savons aujourd’hui. Notons que cette approche théorique ne fut possible que grâce à l’énoncé par Einstein de la théorie de la relativité générale (voir : théorie de la relativité générale) qui postule que l’espace, le temps, la matière et l’énergie sont parfaitement liés : avant ce grand scientifique, il était en effet impossible de considérer l’Univers dans sa totalité. Le Big Bang, une théorie séduisante, donc, car fortement explicative mais quelles en sont les preuves ?

 

     C’est Edwin Hubble (voir : Edwin Hubble, le découvreur) qui apporta hubble.jpgune première réponse en observant les galaxies. Outre le fait qu’il démontrait qu’il existait bien un vaste univers en dehors de notre Voie lactée, il prouva que les galaxies s’éloignent les unes des autres (à l’exception de celles qui sont trop proches et donc liées par la gravitation comme dans notre groupe local) à une vitesse d’autant plus élevée que leur distance est importante; il n’existe alors qu’une seule explication possible, c’est que l’Univers est bel et bien en expansion (et non pas stationnaire comme le pensait Hoyle). Aujourd’hui, d’ailleurs, nous savons que cette expansion n’est pas constante mais qu’elle va en s’accélérant. C’était évidemment un grand pas en avant mais il y eut plus.

 

     En 1965, on découvre par hasard le rayonnement fossile (voir : fonds diffus cosmologique). De quoi s’agit-il ? D’un « bruit de fond » homogène et perçu dans toutes les directions de l’Univers, vestige de son état dense etfond diffus cosmologique chaud du début. En 2003, cette rémanence fut même photographiée par un satellite de la NASA…

 

     Depuis lors, la théorie du Big bang correspond pour les scientifiques à un « modèle de concordance », c'est-à-dire qu’elle est cohérente avec toutes les observations astronomiques dont nous disposons.

 

 

 

Un mur théorique

 

 

     Pour comprendre le début, on remonte donc le temps. Au départ, pas de problème, l’Univers s’explique parfaitement par la Relativité générale. Le télescope spatial Hubble et son étude « Deep fields » (champs profonds) permettent de remonter très loin, jusqu’aux premières galaxies observables il y a presque 13 milliards d’années. On ira sans doute encore un peu plus loin (ou un peu plus vieux puisque observer les étoiles, c’est voir le passé) mais on se heurtera inéluctablement à un mur infranchissable : le fonds diffus cosmologique (ou rayonnement fossile) concernant les 380 000 premières années de l’Univers, une époque où la lumière ne diffusait pas encore… C’est ici que s’arrête l’astronomie observationnelle.

 

     Les équations, elles, permettent, comme on l’a déjà dit, de continuer notre exploration de ce passé si lointain… jusqu’à un certain point toutefois : la toute première seconde après le Big bang ou, pour être tout à fait précis, 10-43 seconde après, un instant appelé le temps de Planck. Avant, eh bien, on peut rien dire et cela pour une raison simple : les équations sont muettes. Ou plutôt, elles sont ininterprétables puisqu’elles prévoient une température et une densité infinies alors que le temps a disparu : difficile à concevoir ! Cela ne peut signifier qu’une chose : notre outil mathématique n’est pas adapté. En effet, jusqu’à cette limite, on utilisait les équations de la Relativité générale mais, à 10-43 seconde, l’Univers est si petit qu’il faudrait se servir des équations de la mécanique quantique or il existe un écueil de taille : relativité générale et physique quantique sont strictement incompatibles. De ce fait, on ne sait pas ce que pourrait être ce temps 0, ni même s’il existe. Les scientifiques parlent de « singularité » témoignant ainsi de notre incapacité à l’étudier. Est-ce à dire que le questionnement s’arrête là ? Eh bien, non, car, grâce à d’autres équations, on peut imaginer plusieurs scénarios possibles.

 

 

 

Avant le big bang : les scénarios possibles

 

 

     D’autres équations peuvent donc donner des pistes. Certes. Mais il convient au préalable de bien comprendre que ces savants calculs relèvent de la théorie car, jusqu’à présent, aucune preuve expérimentale ou observationnelle n’est allée dans un sens ou un autre, privilégiant, par exemple, une théorie plus que sa voisine. Nous sommes dans le domaine de la spéculation même si celle-ci s’appuie sur des chiffres… Cela dit, on peut avancer cinq hypothèses, évidemment incompatibles entre elles.

 

 

. une contraction de l’univers avant le Big bang

 

     Selon des chercheurs de l’Université de Pennsylvanie, aux USA, on peut parfaitement imaginer qu’avant le Big bang existait déjà un Univers qui se serait effondré sur lui-même en raison de la gravité. Ces scientifiques avancent que cet univers préexistant ayant atteint un certain seuil (une densité critique), il aurait tout bonnement rebondi sur lui-même pour théorie quantique à bouclesdonner naissance au Big bang. Les équations utilisées pour arriver à ce résultat ? La théorie quantique à boucles. En effet, cette dernière explique que lorsque la densité de l’Univers atteint mille milliards de masses solaires dans un espace de la taille d’un proton, la gravitation devient une force de répulsion (et non plus d’attirance) d’où « l’explosion » du noyau en question… Comme on le voit, on repousse les débuts vers un autre univers qui, lui-même, proviendrait probablement d’un autre : dans cette optique, l’Univers sous ses différentes formes aurait toujours existé…

 

 

. les branes

 

     Les scientifiques s’appuient ici sur la théorie des cordes à dix dimensions (voir le sujet : la théorie des cordes ou l'Univers repensé). L’espace-temps possèderait sept dimensions en plus des trois que l’on connaît. De ce fait, notre Univers ne serait qu’une sorte de feuillet à trois dimensions intercalé entre d’autres feuillets analogues, le tout inclus dans un univers bien plus vaste. On appelle ces feuillets (ou membranes) des « branes » d’où le nom de la théorie. Selon les équations utilisées ici, ces branes s’attirent jusqu’à se heurter et provoquer une gigantesque onde debranes.jpg choc dont l’énergie se change en rayonnement et en matière : le Big bang. Lorsqu’une brane s’éloigne d’une autre, elle ralentit mais l’inverse est également vrai : un rapprochement entraîne une accélération puis une contraction juste avant le choc. On comprend dès lors que l’accélération de l’expansion de notre Univers actuel pourrait signifier… une prochaine rencontre.

 

 

. la théorie des trous noirs

 

     Dans ce scénario, l’Univers est d’emblée éternel. Avant existait un « pré-Big bang » où la matière était extrêmement diluée. Celle-ci, peu à peu, a fini par s’agréger (à la manière du nôtre) pour former à certains endroits des trous noirs (voir : trous noirs). Les calculs se fondent, ici aussi, sur la théorie des cordes or que dit celle-ci ? Eh bien que dans chaque trou noir, la densité augmente progressivement jusqu’à atteindre un seuil à partir duquel la matière se « libère » dans un Big bang, prélude à une nouvelle expansion. Notre Univers ne serait donc que la partie interne d’un gigantesque trou noir…

 

 

. le temps infini sans espace

 

     Il s’agit ici d’un scénario extraordinaire s’appuyant sur une variante de la théorie des cordes : la gravité quantique à 11 dimensions. On a déjà évoqué le mur de Planck (avant 10-43 seconde) : dans ce cas de figure, avant le mur, l’ensemble des paramètres de l’espace-temps classique disparaitrait, notamment l’espace, et ne resterait plus que le temps et plus on s’approcherait du point zéro, plus celui-ci s’étirerait… jusqu’à devenir infini, rendant toute approche du point initial impossible !

 

 

. les méta-univers

 

     C’est à Andrei Linde, dans les années 60 que l’on doit l’introduction dans le modèle standard du Big bang de la théorie de l’inflation. En effet, jusque là, un point paraissait impossible à théoriser. Le modèle stipule que notre Univers a environ 13,7 milliards d’années. Or, si l’on regarde dans les différentes directions, on contemple toujours un univers homogène, avec les mêmes galaxies, étoiles, etc., des objets ayant eu à l’évidence une origine commune. Comment cela serait-il possible puisque 13,7 milliards d’années dans un sens puis autant dans l’autre sens, cela fait près de 28 milliards d’années ? Linde suggère que, peu après le temps de Planck, l’Univers a subi une formidable expansion, dépassant la vitesse de la lumière, qui aurait décuplé son diamètre de 1030 en quelques instants. Une donnée admise par l’ensemble des défenseurs du modèle standard.

 

     Ce qui est très intéressant, c’est que la théorie de l’inflation nous meta-univers.jpegapprend aussi que l’Univers serait infiniment plus vaste que celui que nous observons puisqu’une grande partie de l’ensemble serait au-delà de la vitesse de la lumière. En d’autres termes, notre Univers ne serait qu’une toute petite partie d’un méta-univers… qui pourrait engendrer à tout moment de nouvelles phases d’inflation et autant de nouvelles « bulles » (comme la nôtre) dans un univers lui-même infini… Le Big bang ne serait donc qu’un détail dans une histoire sans limite de temps ou de volume.

 

 

 

L’avant-Big bang est-il réellement accessible ?

 

 

     Les équations donnent cinq pistes possibles pour tenter d’expliquer ce qui s’est passé avant le Big bang (et accessoirement le Big Bang lui-même). Est-ce à dire qu’il n’y en a pas d’autres ? Bien sûr que non. Dans un futur proche, d’autres tentatives seront certainement développées : aujourd’hui, j’ai seulement cherché à isoler celles qui paraissent les plus prometteuses.

     Pour terminer ce sujet, deux remarques me paraissent importantes à faire :

 

. ces théories – dont nous n’avons pas, je le rappelle, le moindre début de preuve objective – s’affranchissent toutes de la singularité, ce point zéro originel, en développant l’hypothèse qu’il préexiste bien quelque chose et nous renvoient à un univers infini et éternel. Des univers éternels ? Ces hypothèses ne pourraient-elles pas êtres suscitées par le fait que nos équations flirtent un peu trop avec « l’infini » et le néant mathématiques ? Si cela était le cas, cela pourrait simplement signifier que nos outils ne sont définitivement pas au point et qu’il reste à inventer la physique qui nous permettrait d’y voir plus clair…

 

. D’autre part, on peut se demander si l’on n'aura jamais des preuves objectives de telles constructions intellectuelles puisque, par définition, on ne peut pas observer quoi que ce soit au-delà du rayonnement fossile (et donc lors des 380 000 années de notre Univers). Sur ce point, les scientifiques sont finalement modérément optimistes. Certains d’entre eux pensent en effet qu’il sera peut-être possible de décrypter et d’interpréter les minuscules fluctuations observables sur le fonds diffus cosmologique. Regarder en quelque sorte les traces de ce qui s’est passé avant. Pour cela, il faudra attendre des cartes plus précises de ce rayonnement : c’est tout l’intérêt de la mise en service, cette année, du satellite Planck qui devrait nous fournir une carte bien plus précise que celle que nous possédons déjà. Et s’il nous apportait des informations primordiales (aux deux sens du terme) ?

 (Depuis la rédaction de ce texte, le satellite Planck a effectivement cartographié notre Univers : voir la brêve en annexe).

 

     On le voit, il reste bien des éléments à découvrir, bien des hypothèses à formuler, bien des données à vérifier et c’est ce qui fait, en ce domaine, tout l’intérêt des années à venir.

 

 

 

 

Brêve : le cliché du satellite Planck

 

     Entre juillet 2099 et janvier 2012, le satellite Planck, placé à 1,5 millions de km de la Terre, sur le point de Lagrange L2 (c'est à dire bien à l'abri des radiations solaires), a progressivement cartographié l'intégralité de la voûte céleste. L'image obtenue est la plus précise jamais réalisée du fonds diffus cosmologique, c'est à dire de l'origine de l'Univers. Epoustouflante de netteté et de détails, cette extraordinaire vue de la toute première apparition de la lumière dans le cosmos nous montre ce dernier tel qu'il était 380 000 ans après le Big bang. Ce cliché étant en cours d'exploitation par les scientifiques, nous aurons très certainement l'occasion de revenir sur ce qu'il nous apprend de nos débuts...

 

 

 Sources

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

. Science & Vie, HS 256, septembre 2011 (http://www.science-et-vie.com/)

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

 

 

Images

 

1. expansion de l'Univers depuis le Big bang (sources : newzilla.net)

2. Edwin Hubble (sources : astronomes.com)

3. fonds diffus cosmologique (sources : cougst.free.fr)

4. vue d'artiste d'un univers de gravitation à boucles (sources : larecherche.fr)

5.  vue d'artiste d'un univers à branes (sources : chethstudios.net)

6. vue d'artiste d'un méta-univers (sources : paperblog.fr)

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

  

  

Mots-clés : Fred Hoyle - abbé Lemaître - Alexandre Friedman - univers stationnaire - expansion de l'Univers - fonds diffus cosmologique - relativité générale - Edwin Hubble - deep fields - théorie de l'inflation - temps de Planck - mécanique quantique - singularité - théorie quantique à boucles - branes - théorie des cordes - trous noirs - gravité quantique à 11 dimensions - méta-univers

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

  

  

Sujets apparentés sur le blog

1. les étoiles primordiales

2. la théorie des cordes ou l'Univers repensé

3. Edwin HUBBLE, le découvreur

4. juste après le Big bang

5. les premières galaxies

6. Big Bang et origine de l'Univers

7. mécanique quantique

8. trous noirs

9. théorie de la relativité générale

10. fond diffus cosmologique

 

 

 

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 Mise à jour : 20 juillet 2013

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20 mai 2012 7 20 /05 /mai /2012 19:57

 

 

 creationnisme-jesus dinosaures

 

   

 

 

   J’ai déjà eu l’occasion d’évoquer ici le créationnisme et son avatar actuel, le Dessein intelligent. A l’occasion du centième article publié sur ce blog, je souhaiterais revenir sur cette nouvelle forme d’obscurantisme : sa progression dans le monde, notamment sur des esprits peu préparés à la discussion théorique, est préoccupante et ce d’autant que cette idéologie – qui devrait rester du domaine privé – est un danger mortel pour la pensée et la méthode scientifiques. 

 

   Le créationnisme défend l’idée que l’origine du monde - et singulièrement de l’espèce humaine - est de nature divine. Pour aller au-delà de la simple affirmation, ses tenants actuels avancent la « nature scientifique » de leur idéologie (l’« Intelligent Design » ou Dessein intelligent) en certifiant qu’il s’agit là d’une « science » à discuter au même titre que l’évolutionnisme darwinien. En fait, on a affaire à une remise en cause de la pensée scientifique – pas seulement de la théorie de l’Evolution - et nous allons voir pourquoi.

 

 

Autonomie de la science

 

   Il aura fallu quatre siècles pour que la science s’autonomise vis-à-vis de Descartes.jpgla religion. C’est en effet à Galilée et à Descartes (voir annexe) que l’on doit l’énoncé du « postulat d’objectivité » au XVIIème siècle. De quoi s’agit-il ? On peut le résumer en quatre  points :

 

* L’objectivité (qui s’oppose à la subjectivité) ne concerne qu’un discours s’appuyant sur des faits.

 

* Elle requiert des énoncés évitant tout recours à des notions obscures, par exemple une finalité.

 

* Cette objectivité s’appuie sur des concepts précis permettant la quantification d’une expérience (langage mathématique, dispositif instrumental précis et non subjectif, etc.).

 

* L’objectivité, enfin, repose sur une approche de la théorie où l’expérience contrôle les constructions intellectuelles de départ : c’est l’ensemble du monde scientifique qui, ensuite, valide le concept dont les preuves expérimentales sont toujours reproductibles.

 

   Le but de cette approche est d’empêcher le raisonnement finaliste qui « explique » un élément en fonction de son préjugé initial : un raisonnement scientifique ne peut et ne doit pas s’appuyer sur unespinoza.jpg conclusion déterminée au préalable. C’est le chancelier Bacon, puis Spinoza un peu plus tard, qui insistèrent tout particulièrement sur ce point fondamental, une argumentation reprise par les Encyclopédistes du XVIIIème siècle (notamment d’Alembert).

 

 

Créationnisme et Dessein intelligent

 

   Le créationnisme des débuts (dit littéraliste) est une doctrine religieuse qui explique que l’Univers, et donc la Vie sur Terre, a été créé par Dieu selon la lecture textuelle de la Bible et, de ce fait, elle s’oppose à la théorie de l’Evolution adoptée par l’ensemble des scientifiques. Il s’agit d’une approche fondamentaliste, née vers la fin du XIXème siècle chez les protestants du nord de l’Amérique reprenant les théories intégristes préexistantes. On y prétend que le monde a été crée par Dieu en six jours de vingt-quatre heures, certains partisans de la théorie, comme l’archevêque anglican James Ussher, précisant même – d’après sa lecture de la Bible – que cette création aurait eu lieu le 23 octobre 4004 avant J.C. Que cette doctrine soit rejetée par l’ensemble des communautés religieuses du reste du Monde n’en entrave pas son succès… d’autant que, conscients de la naïveté de telles affirmations, les créationnistes modernes ont revu leur copie en inventant une approche pseudo-scientifique dite du « dessein intelligent ».

 

   Les défenseurs du dessein Intelligent réintroduisent le créationnisme sans jamais citer la notion de Dieu. Ils soutiennent que leur approche est scientifique, matérialiste et même « testable ». Ils affirment simplement que la théorie de l’Evolution par la sélection naturelle ne suffit pas pour expliquer l’origine, la diversité et la complexité de la vie. Ils y ajoutent même le principe de « complexité irréductible », c'est-à-dire que certains éléments biologiques paraissent si complexes qu’il serait invraisemblable qu’ils aient pu progressivement naître « par hasard » : tous ces éléments seraient en réalité apparus simultanément pour être d’emblée parfaitement fonctionnels (Michael Behe). De ce fait, l’Evolution est forcément guidée par un être supérieur qui poursuit un but intelligent au sein de l’Univers.

 

   Il s’agit à l’évidence d’une théorie totalement indémontrable et même antiscientifique puisque, comme on l’a déjà dit, une théorie scientifique réelle ne peut pas s’expliquer en fonction d’une finalité présupposée.

 

   Qu’à cela ne tienne, les partisans de cette pseudo-science s'efforcent d'introduire par tous les moyens  creationnisme-USA.jpgleur idéologie dans les écoles américaines (ce qui leur a toujours été refusé jusqu’à présent), allant jusqu’à intenter des procès pour avoir gain de cause, aidé parfois par certains grands noms de la vie publique (comme le Président George W. Bush lors de son dernier mandat).

 

   En France, il y a quelques mois, le créationnisme, musulman cette fois, a cherché à investir l’Education nationale en adressant des milliers d’exemplaires gratuits d’un ouvrage (« l’atlas de la Création » rédigé à grands frais par un « intellectuel » turc, Adnan Oktar). Les autorités réagirent sainement en interdisant la diffusion du livre auprès des écoliers (voir : évolution et créationnisme ).

 

   Le créationnisme fait donc un retour en force ces dernières années, en Amérique du nord certainement, mais aussi dans nombre de pays musulmans, d’où la vigilance qui s’impose à tous pour lutter contre ces doctrines mortifères.

 

   Au delà de ce débat quelque peu théorique, je souhaite à présent revenir sur quelques éléments manifestement mal compris (ou volontairement ignorés) par les tenants du Dessein intelligent.

 

 

Créationnisme et évolutionnisme

 

   Dans un sujet précédent (voir : réponses aux créationnistes ), nous avions eu l’occasion de discuter un certain nombre d’arguments à opposer aux créationnistes. On pourra s’y reporter mais, aujourd’hui, précisons quelques vérités dérangeantes pour nos intégristes : il va de soi que ces quelques réflexions ne sauraient être exhaustives.

 

* l'unité du vivant : tous les êtres vivants (depuis un arbre jusqu’à un gorille en passant par une mouche) ont le même type de code génétique régulant des protéines semblables. On sait que notre ADN, par exemple, est à 98% commun avec celui du chimpanzé : n’a-t-on pas là l’évidence d’une origine commune, les différences étant survenues au fil des millions d’années ?

 

* le temps : nos créationnistes ne prennent jamais en compte les temps géologiques, si étendus (des centaines de MILLIONS d’années) qu’il nous est bien difficile de les concevoir (voir : distances et durées des âges géologiques ). On comprend comment, petit à petit, avec des erreurs, des impasses et des retours en arrière, l’Evolution a modulé le vivant jusqu’à aboutir à ce qu’il est aujourd’hui.

 

* le premier être humain : en évoquant la longue filiation ayant conduit à l’homme moderne (voir : le dernier ancêtre commun ), nous en avons conclu qu’il était illusoire de rechercher un sujet unique ; dans la savane africaine qui fut arpentée durant des millions d’années par des australopithèques et des dizaines d’espèces d'homo, il coexista nombre de préhumains ayant les uns et les autres quelques uns des caractères qui conduisirent à homo sapiens. C’est la sélection naturelle qui a permis la conservation ou non de ces caractères et l’apparition de l’homme moderne : il n’existe donc pas d’ancêtre commun pouvant être individualisé…

 

* les anatomies analogues : pour les mammifères (mais c’est aussi vrai à plus grande échelle pour tous les chordés), on retrouve un agencement commun. Par exemple, le bras de l’homme et la nageoire de la baleinebaleine-homme-similitudes.jpg possèdent chacun 30 os et 17 articulations. Toutefois, pour faire de la nageoire de la baleine une sorte de rame, l’Evolution a figé 16 des 17 articulations en question : de nombreuses formes intermédiaires de cette modification ont dû disparaître au fil du temps, la sélection naturelle étant à l’œuvre.

 

* l'unité embryonnaire : tous les vertébrés ont des formes embryonnaires semblables. Un embryon de poisson, d’oiseau et d’homme passent tous par le stade des fentes brachiales, totalement inutiles pour les deux derniers : c’est le vestige d’une origine commune.

 

*  la sélection naturelle : c’est elle qui, au fil du temps, permet le maintien de l’espèce la plus apte à dominer un milieu donné. Il faut beaucoup de temps pour que cette sélection s’opère. Beaucoup de temps ? Pas toujours si l’on songe aux bactéries qui acquièrent si rapidement des résistances aux antibiotiques : une forme accélérée de la sélection naturelle !

 

*  les fossiles communs : en évoquant la tectonique des plaques (voir : la dérive des continents ou tectonique des plaques ), nous avons remarqué que certains fossiles bien précis n’apparaissent que dans des strates géologiques ayant eu il y a fort longtemps un passé commun et nulle part ailleurs. C’est même une des preuves de la dérive des continents… N’en déplaise à Chateaubriand (par ailleurs, remarquable  écrivain), les fossiles d’animaux qui, selon lui, n’auraient jamais existé, ne sont pas que des artefacts disposés par Dieu pour troubler l’homme dans le jugement de son histoire !

 

*  les caractères convergents : des espèces ayant le même mode de vie possèdent des adaptations voisines bien qu’ayant des ancêtres très différents. C’est le cas du requin, de l’ichtyosaure et du dauphin qui ont une forme semblable leur permettant de se déplacer facilement dans l’eau : on parle alors « d’évolution convergente »… pouvant aller jusqu’au mimétisme (voir : le mimétisme, une stratégie d'adaptation )

 

* la complexité progressive : les créationnistes parlent de complexité irréductible ce qui est un non sens. Un exemple fameux est celui de la oeil-structure.jpgformation de l’œil présent chez bien des espèces vivantes : on se reportera au sujet dédié (voir : l'oeil, organe phare de l'évolution ) pour comprendre combien ce mécanisme est au contraire une preuve quasi-parfaite de l’Evolution…

 

*  les extinctions de masse : 99% des espèces ayant vécu sur notre globe ont aujourd’hui disparu. Comment peut-on imaginer qu’un créateur intelligent ait pu les faire apparaître pour les faire inévitablement périr ? Seule l’Evolution – et la sélection naturelle – apportent une réponse crédible à cet état de fait.

 

* L’indifférence de la Nature : nous avons déjà remarqué combien la nature était – en apparence – impitoyable. Lutte pour la survie, carnivores chassant les herbivores, parasitisme destructeur et progressif, la Nature peut nous sembler cruelle : elle n’est seulement qu’indifférente (voir : indifférence de la Nature )

 

   On pourrait poursuivre cette énumération tant les exemples abondent pour ceux qui veulent bien les voir mais j’ai peur de lasser le lecteur. On aura compris que notre monde n’est certainement pas celui imaginé par les créationnistes, fussent-ils les tenants d’un « dessein intelligent » qui ne dit pas son nom.

 

 

le créationnisme est une idéologie

 

   Depuis Claude Bernard, on sait que seule la méthode expérimentale est en mesure de faire progresser nos connaissances scientifiques. Encore faut-il qu’elle soit appliquée avec rigueur : il ne saurait être question de laclaude-bernard.jpg mettre en pratique pour apporter des réponses déjà décidées dès le départ…

 

   S’appuyant sur des données tronquées et des argumentations biaisées, parfois même sur des falsifications, éliminant lorsque cela les arrange les faits qui ne cadrent pas avec leurs présupposés, les créationnistes du Dessein intelligent veulent entraver les avancées scientifiques. Ils ne cherchent, au bout du compte, qu’à imposer une pensée unique, ramenant du même coup la Science quatre siècles en arrière.

 

   Il ne faut pas s’y tromper : il s’agit là d’une authentique régression intellectuelle, voire sociale et politique. Cette confusion habilement installée entre croire et savoir ne peut que conduire au retour de pratiques irrationnelles et obscurantistes. Au-delà de la Science qui est expressément visée, c’est notre liberté de penser qui est en jeu.

 

 

 Annexe : le postulat d’objectivité

 

« Qu’il ne faut point examiner pour quelle fin Dieu a fait chaque chose, mais seulement par quel moyen il a voulu qu’elle fut produite. Nous ne nous arrêterons pas aussi à examiner les fins que Dieu s’est proposées en créant le monde, et nous rejetterons entièrement de notre philosophie la recherche des causes finales ; car nous ne devons pas tant présumer de nous-mêmes, que de croire que Dieu nous ait voulu faire part de ses conseils : mais, le considérant comme l’auteur de toutes choses, nous tâcherons seulement de trouver par la faculté de raisonnement qu’il a mise en nous, comment celles que nous apercevons par l’entremise de nos sens ont pu être produites ; et nous serons assurés, par ceux de ses attributs dont il a voulu que nous ayons quelque connaissance, que ce que nous aurons une fois aperçu clairement et distinctement appartenir à la nature de ces choses a la perfection d’être vrai. »

René Descartes, Principes de la philosophie, I, 28 in Œuvres philosophiques, t ;III, Garnier, 1963-1973, p.108.

(in les dossiers de la Recherche, avril 2012, n°48, p.20)

 

 

 

Sources

 

. Wikipédia France

. revue les dossiers de la Recherche, n° 48, avril 2012

. http://www.astrosurf.com/nitschelm/creationnisme.html

http://www.hominides.com/html/theories/dessein-intelligent-design.php

. http://www.philolog.fr/en-quoi-consiste-lobjectivite-scientifique/

 

 

Images

 

1. Jesus-Christ et les dinosaures (sources : http://www.histoire-fr.com)

2. René Descartes (sources : fr.wikipedia.org)

3. Spinoza (sources : lemondedesreligions.fr)

4. créationnisme américain (sources : sceptiques.qc.ca)

5. squelettes comparés de l'homme et de la baleine (sources : sciencesnaturelles.be)

6. anatomie de l'oeil (sources : votreopticien.com)

7. Claude Bernard (sources : cosmovisions.com)

 pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus

 

 

Mots-clés : dessein intelligent - Galilée - René Descartes - postulat d'ojectivité - Bacon - Spinoza - d'Alembert - complexité irréductible - code génétique - temps géologiques - sélection naturelle - tectonique des plaques - convergence anatomique - extinctions de masse - indifférence de la Nature - Claude Bernard

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

 

 

Sujets apparentés sur le blog

 

1. les mécanismes de l'évolution

2. intelligent design

3. réponses aux créationnistes

4. indifférence de la Nature

5. les extinctions de masse

6. distances et durées des âges géologiques

7. le hasard au centre de la Vie

8. la dérive des continents ou tectonique des plaques

9. le mimétisme, une stratégie d'adaptation

10. placentaires et marsupiaux, successeurs des dinosaures

 

 

 

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29 avril 2012 7 29 /04 /avril /2012 18:31

 

 

Saturne.jpg

 

 

 

 Il est morne et taciturne.

Il préside aux choses du temps.

Il porte un joli nom, Saturne,

Mais c’est un dieu fort inquiétant (bis)

 

chantait Brassens. Le dieu Saturne est sans doute inquiétant puisqu’il régit le temps dont on sait qu’il dégrade toutes choses en ce bas-monde mais la planète qui porte son nom est magnifique, peut-être la plus belle de notre système solaire. C’est également une des plus mystérieuses puisque, jusqu’à il y a peu, on ne connaissait presque rien de ses anneaux ou de ses multiples satellites. Aujourd’hui, on en sait un peu plus.

 

 

 

Jadis

 

 

     Saturne est une des cinq planètes visibles à l’œil nu et est donc connue depuis l’antiquité et même – certaines représentations l’attestent – depuis la préhistoire. Sixième planète du système solaire, il faudra attendre le XVIIème siècle pour que soit menée une véritable observation de cet astre Galilee.jpget c’est à Galilée que revint ce mérite. Le 25 juillet 1610, en effet, grâce à une des premières lunettes astronomiques qu’il avait lui-même construite, il tourna son regard vers Saturne, s’attendant à découvrir l’image d’une sphère flottant dans l’espace mais sa surprise fut immense : Saturne lui apparut sous la forme d’une planète « trijumelle », une sorte de visage possédant deux oreilles ! Il évoqua alors « deux serviteurs aux côtés du vieux Saturne pour lui permettre de tracer son chemin dans le ciel ». Il comprenait bien qu’il ne pouvait s’agir de satellites car il les aurait vu tourner autour de la planète et en conclut donc qu’il s’agissait de deux excroissances bizarres… Deux ans plus tard, reprenant son observation de l’astre, nouvelle énigme : les serviteurs avaient disparu ! Perplexité. On aura compris que le pauvre Galilée, avec sa lunette imparfaite, avait en réalité repéré les anneaux saturniens or on sait que ceux-ci se présentent tous les quinze ans par la tranche d’où leur apparente disparition dans son grossier instrument d’optique. Reprenant à son compte la vieille mythologie qui fait de Cronos (Saturne en grec), roi des Titans et père de Zeus, un dieu taciturne connu pour manger ses enfants qui pourraient le supplanter, il déclara alors tristement que « Saturne avait dévoré ses enfants »…

 

     C’est le Hollandais Huygens, presque cinquante ans plus tard (1655) qui apporte la solution avec sa nouvelle lunette astronomique : il s’agit bien d’un anneau (un seul connu à l’époque) « qui entoure la planète, n’adhérant entelescopes-premiers.jpg aucun point avec elle ». Il en profite pour décrire un satellite, Titan, le premier d’une longue série, dont on sait aujourd’hui qu’il est plus gros que la planète Mercure.

 

    On découvre un second anneau en 1675 (Cassini) mais on se perd en conjectures sur leur structure. Ce sont les sondes spatiales (notamment la sonde Cassini en 2004) qui apporteront vraiment des explications tangibles.

 

 

 

Saturne, une géante gazeuse

 

 

     Les planètes gazeuses de notre système sont au nombre de quatre, la plus grosse étant évidemment Jupiter suivie précisément de Saturne. On les oppose aux planètes telluriques comme la Terre qui, bien plus petites, sont « solides ». Ces géantes gazeuses sont, comme leur appellation l’indique, majoritairement composées de gaz (hydrogène et hélium Jupiter.jpgessentiellement) entourant un petit noyau rocheux. Ce sont des planètes théoriquement légères mais leur grande quantité de gaz finit par peser au point que, par exemple, Saturne (dont le diamètre est neuf fois plus grand que celui de la Terre) est 95 fois plus massive que notre planète. Détail curieux : sa masse volumique moyenne est inférieure à celle de l’eau et s’il existait une piscine suffisamment grande pour la contenir, elle flotterait… Signalons enfin que, tournant sur elle-même en environ 10h40 min, la planète, de par sa composition légère, est sensiblement aplatie aux pôles et renflée à l’équateur.

 

     On a beaucoup écrit sur la formation de ces planètes gazeuses expliquant notamment qu’elles se constituèrent au tout début du système solaire en périphérie de celui-ci (c’est bien ce que l’on constate visuellement) mais nos certitudes sont actuellement remises en cause : la découverte de planètes géantes gazeuses extrasolaires très proches de leur étoile (parfois « tout contre ») ne colle plus avec ce schéma traditionnel.

 

     Quoi qu’il en soit, vues au travers de la lentille d’un télescope, ces planètes géantes sont superbes et Saturne – avec ses anneaux – d’une beauté à couper le souffle.

 

 

 

Les satellites saturniens

 

 

     Tout un petit monde de satellites resté longtemps ignoré gravite autour de notre géante. On a déjà évoqué Titan mais il en existe environ une soixantaine, leur nombre total n’étant pas encore définitivement fixé. Certains de ces astres gravitent entre Saturne et ses anneaux (on les appelle les satellites bergers), tandis que d’autres sont situés dans ou entre les anneaux, contribuant ainsi à créer une dynamique locale extrêmement complexe. Enfin, les derniers, dits externes, sont également les plus grands :

 

*  Titan est la plus grande lune du système avec un diamètre de 5151 km ce qui en fait la deuxième plus grande lune du système solaire derrière Ganymède (satellite de Jupiter). Cet astre est la seule lune de tout le système solaire qui possède une vraie atmosphère (d’azote). ComposéeTitan.jpg essentiellement de roches et d’eau sous forme de glace, Titan est longtemps resté un grand mystère en raison précisément de son atmosphère qui cache sa surface. C’est la mission Cassini en 2004 qui a permis de la voir, cette surface : vaste étendue relativement lisse avec quelques montagnes et volcans gelés et surtout des milliers de lacs d’hydrocarbures (méthane). On a l’impression de voir là une sorte de Terre primitive mais en plus froid. Certains scientifiques suggèrent qu’un immense océan souterrain existe sur Titan, un lieu peut-être propice au développement d’une certaine forme de vie ;

 

* Rhéa est plus petite et son sol est constellé de cratères d’impacts rappelant une surface lunaire classique ;

 

* Hypérion, proche de Titan, est de forme assez irrégulière et sa rotation est si chaotique que l’on ne peut y distinguer ni pôles, ni équateur. Les cratères d’impact y sont particulièrement nombreux au point que sa surface fait penser à une pierre ponce ;

 

* Japhet, enfin, le satellite le plus éloigné de Saturne, intrigue par l’opposition de ses deux hémisphères, l’une étant très brillante alors que l’autre est particulièrement sombre.

 

     On ne peut s’empêcher de penser à l’immensité des réserves énergétiques présentes sur ces terres lointaines qui, un jour peut-être, permettront aux humains d’y trouver les ressources qui s’épuisent si rapidement sur notre globe.

 

 

 

Les anneaux de Saturne

 

 

     Depuis la fin du XVIIème siècle, on connaissait donc les anneaux de Saturne et on imaginait, avec Pierre-Simon de Laplace, qu’il s’agissait de structures minces et solides. Ce n’est qu’au XIXème siècle que Maxwell, le père de l’électromagnétisme, expliqua que cela était rigoureusement impossible : une telle structure ne pourrait être suffisamment stable et finirait par se briser. Et c’est ces dernières années, grâce aux sondes spatiales déjà évoquées, que le voile s’est levé : les anneaux de Saturne sont composés de blocs de glace de tailles variables et multiples.

 

       Il existe une dizaine d’anneaux autour de Saturne, entourant la planète en un diamètre de 135 000 à 1 000 000 de km. Composés à 99,9 % d’eau gelée et de quelques impuretés, ce sont sans doute les objets les anneauxSaturneScr.jpgplus fins du système solaire puisque pour un diamètre moyen de 300 000 km, ils ne font que de 10 à 100 m d’épaisseur. Les blocs de glace, quant à eux, mesurent de quelques cm à quelques mètres mais ils sont très proches les uns des autres, s‘agrégeant et se désintégrant continuellement au rythme de leur rotation autour la planète. Vu au travers des rayons du Soleil lointain, il doit s’agir d’un spectacle féérique (et dangereux) !

 

 

 

Origine des anneaux saturniens

 

 

      On a longtemps pensé qu’il s’agissait d’un phénomène récent, voire fugace. Camille Flammarion lui-même les examinait en notant leur évolution au fil de ses observations, s’attendant à chaque moment à contempler leur destruction et leur captation par la planète géante. Il aurait pu attendre longtemps car les dernières analyses ont démontré que ces anneaux étaient aussi anciens que Saturne elle-même, témoignant certainement de l’époque de la formation de l’ensemble du système.

 

     Les dernières observations de cet univers par les sondes permettent aujourd’hui d’avancer une hypothèse relativement crédible pour la formation de ces étranges objets. Il s’agit d’une histoire en trois temps :

 

*  Au tout début, Saturne est entourée de ce que l’on appelle un disque d’accrétion, c'est-à-dire d’une épaisse couche de matière prisonnière de la gravitation de la planète. Cette matière est en orbite autour de l’astre et se recompose en permanence : de nombreux satellites se forment mais, attirés par lui, ils finissent par se désintégrer à sa surface. Le temps passant, la quantité de matière diminue et ne subsistent finalement plus que quelques satellites fixés sur des orbites stables et une grosse planète de la taille de Titan bloquée, elle, sur une trajectoire descendante vers la géante.

 

* cette planète est composée d’un corps solide entouré d’une épaisse gangue de glace. Au fur et à mesure qu’elle tourne autour de Saturne en s’en rapprochant, elle subit de plein fouet l’attraction de son énorme compagne au point que son enveloppe glacée finit se disloquer : son noyau central tombe sur Saturne tandis que sa glace s’éparpille dans l’espace.

 

* la glace éparpillée s’étale tout autour de la planète en suivant la saturne-formation-des-anneaux.jpgtrajectoire initiale du satellite pour former un immense anneau bien plus important que celui que l’on voit aujourd’hui. Cette source de matière permet la naissance de la plupart des satellites actuels qui, eux, se sont éloignés de Saturne pour trouver des orbites stables.

 

    Ces phénomènes gigantesques se sont produits il y a des milliards d’années et ce que l’on peut voir aujourd’hui en est la résultante. Avec le temps, peu à peu, les anneaux continueront à se désagréger jusqu’à s’évaporer totalement… mais dans bien longtemps.

 

     On pourrait penser que les anneaux de Saturne représentent une exception dans notre univers. Il n’en est en fait rien. On sait aujourd’hui que les autres planètes géantes, Jupiter, Neptune et Uranus, possèdent également des ceintures d’anneaux quoique bien moins développées que leur homologue Saturne. Ils existent, ces anneaux, mais ils ont si minces qu’on ne peut les repérer avec un simple télescope : c’est également cette découverte que nous auront apportées les sondes spatiales.

 

 

 

Saturne, un bijou dans l’espace

 

 

     « Le monde de Saturne avec l’anneau qui l’entoure sans le toucher est ce que l’amateur d’astronomie peut voir de plus beau dans sa lunette. L’équilibre des formes, la justesse des proportions en font une parfaite œuvre d’art. De vieux observateurs chevronnés éprouvent encore, lorsqu’il entre pour la millième fois peut-être dans le champ de leur instrument, cette même émotion qui leur arrachait jadis des cris d’admiration. (Camille Flammarion, Astronomie populaire, éd. 1955).

 

      Bien que l’on en sache bien plus sur ce « monde de Saturne » qui stupéfiait tant le grand astronome et que des clichés multiples nous le montrent « pour de vrai », l’émerveillement est toujours le même. Comme quoi, décrypter, comprendre, démontrer un phénomène ne lui enlève rien, bien au contraire. La Science en l’expliquant pare le monde qui nous entoure d’encore plus de d’éclat et cela aussi est un de ses grands mérites.

 

 

 

Sources :

* Wikipedia France

* Science & Vie, 1123, avril 2011

 

Images :

1. la planète Saturne et ses anneaux (sources : beaulieu.free.fr)

 2. Galilée (sources : lafoliedeperrier.blogspot.com)

3. un télescope primitif (sources : www.bookdrum.com)

4. la planète Titan (sources : linternaute.com)

5. les anneaux de Saturne photographiés par la NASA (sources : www.cosmovisions.com)

6. vue d'artiste de la formation des anneaux saturniens (sources : futurasciences.com)

pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus

 

 

Mots-clés : Galilée - Cronos - Christian Huygens - Jean Dominique Cassini - géantes gazeuses- planètes telluriques - planètes extrasolaires - Titan (pl.) - Rhéa - Hypérion - Japhet ou Japet - Pierre-Simon de Laplace - James Clerk Maxwell - disque d'accrétion - Camille Flammarion

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mise à jour : 20 juillet 2013

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27 mars 2012 2 27 /03 /mars /2012 17:02

 

 

neandertal-femme-Wilma.jpg 

 

     

 

     En 1993 (presque vingt ans déjà !), avec « Jurassic Park », Steven Spielberg nous gratifia d’un film remarquable qui connut un succès mondial. Bourré d’effets spéciaux (pour l’époque), on y voyait s’ébattre, dans un parc d’attractions dédié, une foule de dinosaures plus « vrais que nature ». Jurassic-Park--Brachiosaurus.jpgOn y expliquait que, à partir d’ADN dinosaurien retrouvé dans l’estomac de moustiques fossilisés dans de l’ambre, on était arrivé à reconstituer dans son intégralité le génome de ces immenses disparus. Toutefois, il s’agissait bien de science-fiction puisqu’on sait que cette manipulation est impossible, l’ADN se dégradant inexorablement au fil des années. Pourtant, avec l’avancée continue de la Science, certains chercheurs se remettent à croire réalisable ce prodige, quoique, évidemment, par d’autres techniques. Rêves fous ou réalité à venir ?

 

 

 

Le génie génétique change la donne

 

 

     C’est vrai : depuis quelques années, ce que l’on appelle le génie - ou ingénierie – génétique a fait de tels progrès qu’il paraît à présent possible d’agir directement sur les chromosomes du vivant. Comment ? En se fondant sur les nombreuses études déjà effectuées en génétique, cette nouvelle discipline se propose de reproduire ou de modifier le génomeGénome humain des êtres vivants (le génome est l’ensemble du matériel génétique compris dans l’ADN d’un individu) et ce quels qu’ils soient.  En réalité, cet ensemble de sciences concerne bien des domaines : par exemple, la médecine en corrigeant le gène porteur d’une mutation responsable d’une maladie ou en assurant la production de protéines thérapeutiques, la recherche fondamentale en analysant les fonctions de tel ou tel gène, l’agriculture en créant des plantes modifiées génétiquement, etc.

 

    De ce fait, des opérations autrefois utopiques deviennent aujourd’hui envisageables (à défaut d’être encore totalement réalisables). Faire revivre des espèces depuis longtemps disparues paraît donc à la portée des scientifiques mais, bien entendu, tout dépend de l’ancienneté de cette disparition et des matériels à disposition. Voici deux exemples pour comprendre de quoi il s’agit :

 

 

*  les mammouths, disparus il y a environ 5000 ans

 

     Il s’agit peut-être là de l’opération la plus réalisable de celles que nous allons évoquer car la disparition de cette espèce d’éléphant laineux est en fait récente au regard de l’évolution. Et ce d’autant qu’il existe des cadavres de mammouths parfaitement bien préservés dans la glacemammouth_940x705.jpg sibérienne : des documentaires nous montrent leur extraction (et leur nouvelle conservation) presque chaque mois. Compte-tenu de ces facilités, la technique retenue est celle du clonage cellulaire, une opération déjà tentée avec succès avec la brebis Dolly il y a maintenant plus de quinze ans. L’ADN de ces animaux est en partie détruit par le froid ? Un scientifique japonais a réussi ce type de clonage en 2008 avec une souris conservée seize ans dans un congélateur alors… Certains scientifiques avancent sans sourciller que cette résurrection venue du néolithique pourrait se faire dans les cinq ans à venir !

 

     On comprend aussi que ce qui est possible avec les mammouths l’est également avec des espèces disparues plus récemment : je pense au Dodo de l’Ile de la Réunion ou au chien marsupial appelé loup de Tasmanie (Thylacine) dont le dernier représentant fut abattu dans les années 1930.

 

 

*  l’Homme de Néandertal disparu il y a environ 30 000 ans

 

     Nous sommes ici un peu plus loin dans le temps et, bien sûr, il est totalement impossible de retrouver la moindre cellule nucléée suffisamment préservée sur les seuls restes accessibles, les squelettes de cette espèce d’homo. Une autre technique s’impose donc : la modification de l’ADN humain. Expliquons-nous. Certains os néandertaliens nous sont parvenus en assez bonne condition, suffisamment en tout cas pour qu’on ossement-neandertaliens.jpgtente de reconstituer à partir d’eux leurs ADN. C’est ainsi que, en 2010, une équipe du Max Planck Institute (Allemagne) a réussi à reconstituer 70% du génome de l’homme de Néandertal. Le premier stade est donc de disposer de ce génome complet.

     On sait par ailleurs que Néandertal et Homo Sapiens possèdent 99,7 % de patrimoine génétique en commun. Dès lors, il « suffirait » de prendre de l’ADN humain, de le modifier afin de le « néandertaliser », d’introduire cet ADN modifié dans une cellule humaine préalablement dénucléée et de l’injecter dans l’ovule d’une mère porteuse… A priori relativement faisable… sauf que, plus encore que pour le mammouth, se posent d’énormes problèmes éthiques sur les quels nous reviendrons en deuxième partie de ce sujet.

 

 

 

Le cas très spécial des dinosaures

 

 

     Et les dinosaures (qui font l’objet de cet article) dans tout ça ? Avec eux, nous sommes encore plus loin dans le passé. Beaucoup plus loin puisqu’il ne faut alors plus compter en milliers mais en dizaines de millions d’années. Les os des dinosaures sont de véritables restes fossilisés et depuis longtemps transformés en pierre. Impossible bien sûr d’en tirer la moindre trace biologique ! C’est là qu’intervient une autre facette du génie génétique. Puisque l’on ne peut pas s’appuyer sur un matériel résiduel exploitable, pourquoi ne pas chercher les éléments survivants de ces grands sauriens dans le monde d’aujourd’hui… Or, quels sont les actuels descendants des dinosaures ? Les oiseaux, évidemment !

 

     L’idée ne semble pas si utopique que ça si l’on considère que les embryons d’une espèce vivante renferment dans leur ADN les traits de leurs ancêtres. Simplement, l’Evolution étant passée par là, ces gènes ne s’expriment pas car ils ont été inhibés au cours de l’histoire de l’espèce. Par exemple, chez l’Homme, l’embryon présente transitoirement des ébauches de branchies lors de la gestation, témoignage – heureusement réprimé – de notre passé aquatique.

 

     Les scientifiques ont donc cherché un oiseau qui pourrait être un bon candidat à ce type d’étude et les plus avancés d’entre eux se sont intéressés… au poulet. En effet, lors de son développement, l’embryon de poulet présente des caractéristiques rappelant sérieusement ses ancêtres dinosauriens : des dents (!), des mains avec des griffes, une queue, etc. Supposons que l’on puisse inactiver les gènes inhibiteurs de ces caractères très spéciaux et notre poulet possédera une queue lui servant de balancier,velociraptors.jpg des ailes qui ne se formeront pas (puisqu’elles sont la résultante de la fusion des doigts ancestraux) et resteront des pattes à trois doigts, une mâchoire où s’implanteront des dents. A l’arrivée, notre volatile aurait plus l’air d’un petit vélociraptor que d’un poulet fermier !

 

     Les recherches concernant les possibilités d’inhiber certains gènes afin de faire (ré)apparaître des caractères ancestraux oubliés dans les profondeurs de l’Evolution sont, semble-t-il, plus avancées qu’il n’y paraît. Certaines équipes, à l’aide de facteurs de croissance, de protéines spécifiques, de stimulations diverses ont réussi, par exemple, à faire surgir durablement des dents rudimentaires chez des embryons de poulet. En somme, ce qui fait défaut, ce n’est pas la technique mais l’information car manque encore à l’appel l’identification de nombreux gènes intervenant dans ces étranges expérimentations. On peut parier que, le temps passant, on en découvrira de plus en plus jusqu’à posséder le descriptif de tous les gènes nécessaires à l’opération. Revoir des dinosaures – ou des animaux qui leur ressembleraient étrangement – n’est pas si loin de la réalité et Michael Crichton, qui écrivit Jurassic Park, n’était peut-être qu’un précurseur en la matière.

 

     Reste un aspect - non scientifique cette fois – qui mérite certainement d’être évoqué : a-t-on moralement le droit de poursuivre dans ces directions ? Où se situe la limite entre la connaissance scientifique et l’éthique ? A-t-on, par exemple, le droit de faire vivre un homme de Néandertal dans le monde d’aujourd’hui ?

 

 

 

L’éthique ou l’anticipation d’effets pervers

 

 

     Les questions qui se posent face à de telles initiatives de « résurrection » (le mot n’est pas trop fort) me semblent – mais cela n’engage que moi – se situer selon trois différents aspects :

 

 

*  du point de vue de l’Evolution elle-même

 

     Tenter de faire réapparaître des espèces disparues peut sembler à beaucoup vouloir aller CONTRE la Nature. En effet, disent ceux-là, si l’Evolution a éliminé tel ou tel, c’est que ces individus n’étaient plus adaptés au monde dans lequel ils vivaient : on évoque alors la sélection naturelle qui est précisément un des principaux moteurs de cette Evolution. Dès lors, au-delà de la prouesse technique, quel peut bien être l’intérêt de ressusciter des sujets destinés à se retrouver dans un univers inapproprié ?

 

    Ce n’est pas si simple, rétorquent leurs opposants qui contestent le caractère inadapté de telle ou telle espèce. Par exemple, avancent-ils, les grands sauriens ont certes disparu totalement mais n’est-ce pas (au moins en grande partie) le résultat d’une catastrophe imprévisible, relevant exclusivement du hasard (la météorite géante du crétacé aurait pu éviter la Terre… et nous ne serions pas là pour en parler) et non d’un changement du milieu terrestre ? Que dire aussi des espèces de plus en plus nombreuses disparues par la faute de l’Homme ?

 

     Il n’est pas faux de dire que ces arguments sont tous valables et qu’ils sont plus ou moins réels selon les espèces concernées.

 

 

*  du point de vue de la morale

 

     A-t-on le droit de ramener à la Vie des individus qui, qu’on le veuille ou non, auront fatalement des problèmes d’adaptation dans notre monde d’aujourd’hui ? Je n’insisterai pas sur le parc aux dinosaures du film Jurassic Park qui n’est, en somme, qu’un zoo très spécial de la taille d’une île et où l’on a cherché à rétablir une flore en rapport avec les nouveaux occupants (mais des occupants d’époque et de milieux différents !). Il s’agit là d’un travail considérable en temps et en argent qui me semble – et pour longtemps encore – hors de notre portée.

 

     En revanche, ressusciter un Néandertalien pose des problèmes autrement plus fondamentaux : il s’agit là d’un homme dont l’intelligence est certainement voisine de nos ancêtres sapiens de son époque… (On pourrait d’ailleurs tout aussi bien ressusciter un homo sapiens de elephant-man-Joseph_Carey_Merrick.pngl’aurignacien ce qui soulèverait les mêmes interrogations). Car enfin, ce Néandertalien, il faudra bien l’éduquer, l’étudier, l’intégrer à un monde pour lui du futur, avec le risque de, peut-être, en faire une bête curieuse exposée au regard d’un public plus ou moins averti ? Voilà qui rappelle des pratiques du XIXème siècle et Eléphant Man. L’intérêt scientifique – certain – de l’opération compense-t-il cet aspect moins glorieux ?

 

 

* du point de vue de l’écologie

 

     A plusieurs reprises, j’ai évoqué dans ce blog les ravages que l’Homme et ses vertus civilisatrices font courir à l’ensemble de la planète. La recherche du profit à tous crins de certains est heureusement contrebalancée (quoique de façon à l’évidence très insuffisante) par tous ceux qui luttent pour la préservation de la biodiversité. Imaginons qu’on puisse effectivement « recréer » des espèces disparues. Je devine immédiatement ce qu’avanceront ceux qui bétonnent, déforestent, forent, détruisent la vie naturelle sans vergogne : « Ce n’est pas grave puisque, de toute façon, si une espèce disparaît, il suffira de la faire revivre par le génie génétique ! ». En d’autres termes, si on peut faire revivre des espèces, plus aucune n’est en danger ; on aboutit alors au contraire de ce que veulent les partisans de la recréation des espèces disparues…

 

 

     Comme on le voit, rien n’est jamais simple et une avancée scientifique d’envergure est souvent porteuse de son contraire délétère : j’en veux pour preuve l’énergie nucléaire utilisée à la fois en médecine et dans les armes de destruction massive. L’idée de ressusciter des espèces disparues contient forcément des approches contradictoires : il reste à chacun à se faire une opinion sur son utilité.

  

 

 

 

Sources

.  Wikipédia France

.  Science & Vie, n° 1131, déc. 2011

 

 

Images

 

1. Wilma, femme de Néandertal (sources : astrosurf.com

2. film Jurassic Park 3 - 2001 (sources : jurassicpark.wikia.com

3. fraction de génome humain (sources : larousse.fr)

4. mammouth (sources : geo.fr)

5. ossements de Néandertaliens (sources : sciencesnaturelles.be)

6. vélociraptors (sources : informarmy.com)

7. Joseph Carey Merrick "Elephant Man" (sources : doctorsecrets.com)

  pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus

 


Mots-clés : Jurassic Park - génome - ADN - génie génétique - mammouth - clonage cellulaire - brebis Dolly - homme de Néandertal - dinosaures - théorie de Evolution - Michael Crichton - sélection naturelle - Elephant Man - biodiversité

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 Mise à jour : 19 juillet 2013

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4 mars 2012 7 04 /03 /mars /2012 18:00

 

      lion mange

 

 

 

 

 

     Une chaîne alimentaire est un ensemble d’êtres vivants de niveaux différents au sein duquel chacun se nourrit des organismes de niveau inférieur dans le but de se développer. On comprend donc que le premier niveau de cette chaîne est toujours un organisme de base qui transforme de la matière inorganique en matière organique : c’est, par exemple, le cas chaine-alimentaire.jpgdu phytoplancton en milieu maritime ou des bactéries dites thermophiles  dans les profondeurs abyssales où ne pénètre pas la lumière du Soleil. En réalité, il existe de nombreuses chaînes alimentaires différentes selon les milieux et, au total, on devrait plutôt parler de « réseau trophique » pour caractériser l’ensemble des relations existant entre différents organismes dans un espace défini, le biotope. Quoiqu’il en soit, il existe une sorte d’interaction pyramidale entre les différents intervenants d’un même milieu, la base étant constituée par l’organisme le plus simple et le sommet par des « superprédateurs » en principe à l’abri des autres organismes  (l’Homme est souvent ce superprédateur).

 

     Lorsqu’on considère une chaîne alimentaire donnée, l’idée couramment admise est que, en supprimant le superprédateur, on permet un plus grand développement de tous les animaux de niveau inférieur. Par exemple, on avance souvent que pour permettre la survie d’une espèce comme les castors, il suffit de limiter (ou d’éliminer) son superprédateur, le loup. En fait, rien n’est plus faux et c’est sur ce point bien particulier que j’aimerais revenir aujourd’hui.

 

 

 

Quelques idées reçues sur les chaînes alimentaires

 

 

     Durant des siècles, on a pensé qu’une pyramide alimentaire se comprend dans le sens ascendant : par exemple, les plantes nourrissent les herbivores ; les herbivores nourrissent à leur tour les carnivores au sommet desquels les superprédateurs règnent en maîtres. Dès lors, supprimer le prédateur situé au sommet de la pyramide permet de « libérer » toutes les catégories situées en dessous de lui, catégories qui peuvent alors prospérer. Il s’agit à l’évidence d’une approche très intuitive, d’ailleurs devenue l’idée couramment admise, mais est-elle vraiment exacte ?

 

     Au début du XXème siècle, certains scientifiques de l’écologie commencent à se poser des questions : et si le sommet de la pyramide, le prédateur suprême, par sa présence régulait harmonieusement tout l’ensemble ? En d’autres termes, se pourrait-il que la pyramide alimentaire ne soit plus viable si l’on fait disparaitre les animaux occupant son sommet ? Question difficile à trancher car ces grands prédateurs sillonnent des étendues immenses et leur disparition peut éventuellement mettre des années avant de se faire sentir. Comment alors procéder pour comprendre ces interactions ? Il faudra attendre l’heure de l’informatique pour colliger les observations et effectuer des simulations « grandeur nature » pour en savoir plus.

 

 

 

Trois exemples concrets

 

 

     Trois exemples permettent de mieux comprendre ce paradoxe, trois situations, pourtant fort différentes, qui devraient nous faire réfléchir sur les conséquences d’une intervention extérieure à un écosystème.

 

 

* Le corail hawaïen

 

     Les récifs de corail sont un bon exemple d’une chaîne alimentaire au sommet de laquelle on trouve un superprédateur, le requin-tigre. Desrequin-tigre.jpg scientifiques américains ont donc procédé à une simulation informatique dans laquelle ils retirent le requin-tigre de l’écosystème. Au début, tout se passe comme prévu : les victimes potentielles se mettent à prospérer en l’absence du grand prédateur ; les phoques et les tortues de mer prolifèrent de même que les oiseaux de mer habituellement victimes du grand squale. Tout est donc parfait pour la théorie acceptée jusque là ? Non justement car, rapidement, on voit s’effondrer les populations de thons pourtant également chassées par le requin-tigre (elles devraient prospérer !). Dans le même temps, les poissons des profondeurs – qui ne sont pourtant jamais victimes du requin-tigre – augmentent leur population… L’explication ? Les oiseaux de mer qui peuvent à présent chasser en toute tranquillité deviennent les prédateurs du thon d’où sa quasi-disparition… le thon qui, jusque là, régulait les populations des poissons des profondeurs. L’équilibre qui était de mise avec la présence du requin-tigre est rompu et toute la hiérarchie alimentaire est remise en cause jusqu’à provoquer une désorganisation complète du milieu…

 

 

* Les pumas de l’Utah

 

    Un autre exemple des effets de la disparition d’un superprédateur a été observé dans un grand parc naturel de l’Utah, aux USA. Ici, ce sont les pumas qui sont en haut de l’échelle. Avec l’apparition du tourisme de masse, pumaces animaux ont progressivement abandonné les canyons de la rivière locale. Du coup, leur victime habituelle, une variété de cerf, a pu prospérer. Ce qui a été une catastrophe pour tout l’écosystème. En effet, les cerfs revenus en masse (puisque non chassés leur population a fortement progressé) ont commencé à détruire la végétation locale (jeunes arbres, arbustes, etc.) avec pour principale conséquence l’impossibilité du renouvellement de cette végétation et donc moins de racines pour retenir la terre. A chaque inondation nouvelle (et habituelle), les berges de la rivière se sont effritées, l’eau s’étendant sur une plus grande surface forcément moins ombragée… et sa température s’est élevée en conséquence. Au total, ce sont les plantes immergées qui ont disparu, les poissons et les batraciens s’éteignant à leur tour. Seule solution pour rétablir l’équilibre ainsi rompu : faire revenir les pumas !

 

 

* Le rôle bénéfique des coyotes

 

       Le grand tétra est un gros gallinacé appelé également coq de bruyère. tetra-des-armoises.jpgDans l’ouest des Etats-Unis, il en existe une variété, le tétra des armoises ainsi nommé parce qu’il vit dans un habitat bien spécifique, celui où se trouve la sauge buissonnante (de la famille des armoises), une plante aux feuilles vertes toute l’année  qui lui fournit nourriture et couvert pour sa protection. Or cet oiseau est en voie de disparition. Comment enrayer ce phénomène ? Eradiquer son prédateur, le coyote, semblait être la réponse appropriée. Bien entendu, la solution n’est pas aussi simple… En chassant systématiquement les coyotes jusqu’à les faire disparaître de l’habitat du tétra, les hommes ont ouvert la boîte de Pandore. En effet, ce sont les corbeaux et les blaireaux, grands consommateurs d’œufs de notre volatile en danger qui ont prospéré… sans oublier les renards qui mangent les petits de ces volatiles. Autre conséquence désastreuse, la disparition des coyotes a permis le développement d’une autre de ses victimes, le lièvre qui, du coup, s’est miscoyote.jpg à détruire les feuilles d’armoise. Chassé encore plus que du temps des coyotes tandis que son plat préféré devenait plus rare, le tétra a accéléré son déclin. Ajoutons pour être complet que la prolifération des lièvres a attiré un autre superprédateur, l’aigle royal… qui s’est empressé d’attaquer les tétras adultes survivants ! Que faire ? Réintroduire le coyote afin de réguler la pyramide alimentaire… On le voit ici aussi : le remède était pire que le mal.

 

 

 

Le rôle indispensable du prédateur

 

 

     Le superprédateur (ou prédateur alpha), une fois adulte, se retrouve au sommet d’une chaîne alimentaire et son rôle est crucial pour la régulation de toute la pyramide. Cette régulation – et on retrouve ici les lois darwiniennes de l’Evolution – répond au mécanisme universel de la sélection naturelle.

 

     Chaque écosystème représenté par une chaîne alimentaire possède donc un superprédateur à son sommet et dans chaque biotope on peut constater la présence d'un équilibre, équilibre finalement fragile que la disparition d’un de ses éléments – a fortiori l’élément suprême du haut de l’échelle – suffit à perturber et, dans certains cas, à totalement détruire. La présence d’une telle hiérarchie se retrouve aussi bien en milieu marin (le sommet de la pyramide est alors occupé par des mammifères comme les cachalots ou les orques, ailleurs par des poissons comme le grand requin-marteau ou, comme on l’a déjà dit, le requin-tigre) que sur terre. Dans cette dernière éventualité, il peut s’agir d’oiseaux comme les aigles ou les hiboux ou de mammifères comme les loups, les ours, les lions, etc. Dans tous les cas, la présence de ces superprédateurs est indispensable à l’équilibre de l’ensemble. Notons au passage que, s’ils sont à l’abri des représentants des segments inférieurs de leur pyramide, ces superprédateurs peuvent être victimes à leur tour de parasites, de virus, de bactéries ce qui confère à leur « immunité » un aspect relativement théorique.

 

    Un superprédateur est, comme on vient de le voir, indispensable à la régulation d’un écosystème. Prenons, par exemple, l’exemple du loup. Voilà un animal qui – en milieu naturel – se nourrit plutôt de petits ou de jeunes loup-3.jpganimaux (volailles, marcassins, renardeaux, reptiles, etc.) mais qui, notamment en cas de disette, n’hésite pas à attaquer des proies plus conséquentes comme les cerfs ou les chevreuils. La sélection naturelle étant à l’ouvrage, ce sont surtout les individus affaiblis qu’il attaque (animaux malades ou âgés et donc plus faciles à attraper). La présence du loup permet toujours une régulation des populations concernées (voire une sorte « d’eugénisme naturel ») et, de plus, il contribue également à maintenir l’équilibre écologique de son milieu en le préservant des éventuels dégâts causés par la surpopulation de ses victimes.

 

     J’ai jusqu’à présent évoquer le milieu naturel du loup or on vient de voir que cet animal a tendance à chasser ce qui lui est le plus accessible, par exemple un enclos rempli de brebis sans défense, en énergie moins coûteux à attaquer que la longue traque d’un chevreuil : il se confronte alors à son superprédateur, l’Homme.

 

 

 

L’Homme, un superprédateur très spécial

 

 

     Par sa multiplication (presque) sans contrôle et son interventionnisme constant sur son propre écosystème… qui représente – directement ou indirectement – l’ensemble de la planète, l’Homme modifie considérablement et de façon permanente l’environnement de toutes les espèces vivantes. Non seulement par la pêche (intensive) et l’élevage maisLA-la-nuit.jpg également par la pollution chimique de tous les biotopes et surtout l’urbanisation progressive du milieu, l’Homme – dont le seul prédateur efficace semble être lui-même – est un prédateur ultime, celui qui menace tous les autres, superprédateurs ou non. Par sa seule présence, il a contribué à faire disparaître des milliers d’espèces vivantes (surtout depuis une cinquantaine d’années et à un rythme qui s’accélère). Son insatiable soif de toujours plus de biens matériels, fut-ce au détriment de son avenir personnel, en a fait ce que l’on pourrait appeler un « hyperprédateur ». Jusqu’où ira-t-il ? Quelques voix, ici ou là, s’élèvent pour, sinon arrêter, du moins ralentir cette mégalomanie. On lutte contre un pesticide nocif ou une pollution industrielle ; on réintroduit telle ou telle espèce « naturelle » injustement éradiquée pour plus de confort. Efforts louables, évidemment, mais tellement insignifiants face au désastre qui s’annonce. Car, il faut nous en convaincre, la Nature est indifférente et, pour elle, seuls les faits comptent. Or, on l’a vu, si un superprédateur est indispensable pour réguler sa propre pyramide vitale, l’inverse est également vrai. Que restera-t-il à l’Homme lorsqu’il aura détruit l’essentiel de son propre univers de vie ?

 

   

Brêve :  les cervidés manquent de prédateurs

      Faute de grands prédateurs carnivores, comme le loup ou l'ours, les populations de cerfs et de rennes ont atteint des niveaux record et menacent les écosystèmes dans les forêts boréales et tempérées de l'hémisphère nord. C'est ce qui ressort de la compilation par William Ripple et Robert Beschta (université de l'Orégon, Etats-Unis) d'une quarantaine d'études réalisées au cours des 50 dernières années. Ainsi, dans les régions où le loup est absent, les cervidés sont jusqu'à six fois plus nombreux. Les chercheurs notent qu'en contribuant à la déforestation, ces derniers ont un impact sur la capacité de la forêt à séquestrer du carbone et donc sur le changement climatique. Les scientifiques plaident donc pour la préservation ou la réintroduction des grands prédateurs, qui permettrait selon eux une régulation des populations d'herbivores et contribuerait ainsi au maintien de la biodiversité.

(in revue Science & Vie, n° 1137, pp 30 et 31, juin 2012)

 

 

Sources

.  Wikipédia France

. http://www.oiseaux-birds.com/fiche-tetras-armoises.html

. Science & Vie, n° 1133, fév. 2012

http://baladesnaturalistes.hautetfort.com/archive/2011/07/25/strategie-de-predation-chez-le-lo.html

 

 

Images

 

1. le repas du lion (sources :  veganaporamoraosanimais.blog.terra.com.br)

2. chaîne alimentaire en milieu maritime (sources : cotebleue.org)

3. requin-tigre (sources : unrequindanslebocal.blogspot.com)

4. puma (sources : natural-wild-life.blogspot.com)

5. tétra des armoises (sources : lesoiseauxetimbres.free.fr)

6. coyote (sources : true-wildlife.blogspot.com)

7. urbanisation (sources : leroadtripdesfilles.wordpress.com)

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

  

 

Mots-clés : phytoplancton - biotope - bactéries thermophiles - réseau trophique - requin-tigre - puma - tétra des armoises - coyote - sélection naturelle - loup

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Mise à jour : 19 juillet 2013

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3 février 2012 5 03 /02 /février /2012 18:06

 

 

 

 luna-0241.jpg

 

 

 

     

 

     La Lune est l’unique satellite de la Terre : situé à environ 380 000 km d’elle, c’est l’astre le plus proche de nous. Observé par l’homme depuis la nuit des temps, c’est aussi, paradoxalement, un objet assez mal connu puisque, comme on le verra, son origine est encore du domaine de l’hypothétique.

 

     Des satellites, il en existe beaucoup dans le système solaire (par exemple, Jupiter en possède 63 et Saturne 60) mais la Lune est le cinquième satellite en taille du système solaire et sa particularité est d’orbiter autour d’une planète tellurique (rocheuse) la Terre, alors que les autres planètes du même type n’en possèdent pas (ou de minuscules, comme phobos.jpg Mars). Ce grand satellite a donc une influence importante sur notre planète et on peut même penser que, sans elle, la vie n’aurait pas pu y apparaître… (Voir le sujet : Vie extraterrestre 2). Comment se fait-il donc que l’on en sache si peu sur sa formation ?

 

 

Quelques vérités sur la Lune

 

     La lune nous présente toujours une même face : ceci est dû au fait que sa période orbitale (le temps mis pour effectuer une orbite autour de la Terre) est identique à sa période de rotation sur elle-même. Ce n’est pas un hasard mais la conséquence au fil du temps de l’influence de la Terre sur son satellite ; en effet, les frottements induits par les marées terrestres ont progressivement ralenti la Lune jusqu’à cet équilibre. Dans le même ordre d’idées, les marées terrestres, en poursuivant le ralentissement lunaire, entraînent l’éloignement de notre satellite d’environ 3 à 4 cm par an (dans les temps anciens, la Lune se trouvait trois fois plus près d’une Terre qui tournait sur elle-même en quatre heures). On le voit donc, l’intrication entre les deux planètes est importante au point que, sans la présence de la Lune, la Terre serait fort différente… et peut-être même, comme on l’a déjà mentionné, inhabitée.

 

     Contrairement à que qu’on a longtemps cru, on sait aujourd’hui que la Lune est un corps différencié, c'est-à-dire que ses structures, notamment en profondeur, ne sont pas homogènes : elle possède vraisemblablement un petit noyau central, entouré d’un manteau intermédiaire et d’une croûte lunaire (plus épaisse sur la face cachée). Cette structuration ressemble fortement à celle de la Terre, à la différence toutefois de l’absence d’une activité profonde, la Lune s’étant effectivement complètement refroidie.

 

     La surface lunaire est, quant à elle, bien particulière : composée d’un grand nombre d’éléments consécutifs à la formation de l’astre, elle est regolithe.jpgrecouverte de ce que l’on appelle le régolithe, à savoir une couche poussiéreuse variant de 3 à 20 m selon les endroits (les vallées appelées « mers » ou les hauts plateaux au régolithe plus épais). S’ajoutent à cet aspect les nombreux impacts météoritiques (puisque la Lune n’a pas d’atmosphère comparable à notre planète) qui ont profondément modifié sa surface au point que les plus violents d’entre eux ont fait apparaître par endroits le manteau ainsi mis à nu.

 

 

Origine de la Lune : la théorie initiale

 

     Originellement, on a estimé que la Lune se serait formée environ 50 millions d’années après la naissance du Soleil. On a alors évoqué un choc gigantesque entre la Terre encore en fusion et une planète de la taille de Mars. Les multiples débris de cette planète en se mêlant à une partie du manteau terrestre arraché par l’impact auraient alors formé un halo de poussières qui, en s’effondrant sur lui-même, aurait conduit à la formation de notre satellite : c’est la théorie de l’impact géant proposé par leslune-impact-meteorite.JPG chercheurs de Harvard dès les années 1950. Une condition est toutefois indispensable pour accréditer ce modèle : l’absence d’eau. En pareil cas, en effet, la température de formation de la Lune aurait été bien plus importante que celle de la Terre ce qui exclut donc totalement chez elle la présence d’eau. Et c’est bien ce que rapportèrent les premières observations des échantillons des missions Apollo (1975) concluant à une Lune complètement déshydratée.

 

     Toutefois, en 2008, une étude plus approfondie des dits-échantillons découvre de l’eau dans ces roches lunaires vieilles de 3 milliards d’années. Peu, il est vrai mais de l’eau quand même. On s’étonne donc fortement ! On refait les analyses et, en 2011, en étudiant finement des roches lunaires encore plus anciennes (du magma primitif), la découverte est confirmée. Il y a de l’eau sur la Lune… Cette fois, c’est sûr, le scénario de l’impact primitif ne tient plus la route. Problème.

 

 

Une découverte qui change tout

 

     Il y a de l’eau sur la Lune : Tintin et le capitaine Haddock avaient donc raison (relire à ce propos l’album d’Hergé, « on a marché sur la Lune »).

 

      Comment expliquer cette étonnante présence ?

 

     Comment expliquer également un autre élément troublant : les différentes sortes d’oxygène (isotopes) sont identiques sur la Terre et sur son satellite alors que les compositions isotopiques de l’oxygène des différentes planètes du système solaire sont toutes différentes les unes des autres. De là à imaginer que Terre et Lune ont une origine commune, il n’y a qu’un pas… vite franchi par certains scénarios de formation de la Lune. Quels sont donc ces scénarios ? Outre la théorie de l’impact géant (dont on connait à présent les limites), quatre explications sont avancées :

 

. l’hypothèse du corps étranger : la Lune serait un astre formé dans une autre partie du système solaire mais qui se serait approché de la Terre jusqu’à entrer dans son champ gravitationnel et être capturé et satellisé par elle. Invraisemblable ? Pas tant que ça puisqu’on sait avec une quasi-certitude que c’est le sort qui fut réservé à Titan, le plus important en taille des satellites de Saturne. Reste néanmoins à comprendre la trajectoire et la vitesse plutôt fantaisistes de la planète en question. De plus, l’orbite lunaire actuelle ne peut être expliquée par ce modèle (elle devrait être plus allongée) de même que les similitudes de composition des deux astres…

 

. l’hypothèse de la fission : ce scénario fait appel à une Terre des débuts qui, en raison d’une importante force centrifuge engendrée par sa rotation, aurait « perdu » une partie de son manteau. L’énorme masse de matière ainsi libérée dans l’espace se serait alors mise en orbite autour de notre planète jusqu’à former la Lune actuelle. Cette hypothèse présente l’avantage d’expliquer les similitudes de composition entre la Terre et son satellite. Toutefois, là aussi il existe un problème : la vitesse de rotation initiale de la Terre aurait dû être dans ce modèle extraordinairement importante et, en dépit de l’ancienneté du phénomène, on devrait encore en voir les conséquences. Ce qui, à l’évidence, n’est pas le cas.

 

. l’hypothèse d’une naissance commune : ici, au moment de la formation de la Terre, on imagine qu’une partie du nuage qui gravite autour d’elle se Lune-Terre-form-commune.jpgserait agglomérée sous l’effet de sa propre pression, à peu près au moment où notre planète aurait atteint les 2/3 de sa taille finale. Une origine commune donc mais avec un hic : les deux astres devraient avoir une densité identique ce qui est loin d’être le cas. Du coup, même si ce scénario est celui de la formation de la plupart des satellites des planètes gazeuses géantes, il paraît assez difficile à défendre pour l’étrange couple Terre-Lune…

 

. l’hypothèse de l’échange après impact : dans ce scénario, tout commence comme dans celui de l’impact géant ; toutefois, on imagine que, après le fantastique choc avec une planète de la taille de Mars, un gigantesque nuage de poussières entoure le couple Terre-Lune. La Lune représenterait alors les restes encore constitués de la planète étrangère qui aurait pu échanger matière et eau avec notre planète. Là-aussi, toutefois, il persiste un problème : en pareil cas, la Lune aurait été considérablement ralentie par les poussières jusqu’à retomber sur la Terre…

 

     On le constate donc, aucun des scénarios évoqués ne convainc réellement.

 

 

L’apport des météorites

 

     On a dit que ce qui posait problème dans le scénario de l’impact initial était la présence d’eau incompatible avec la chaleur dégagée par le choc. Et si cette eau provenait d’une autre source ? En effet, au début de leur formation et pendant environ 100 millions d’années, les deux astres ont été frappés par d’innombrables météorites provenant de la région située entremeteorite-lunaire-aristarque.jpg Mars et Jupiter (où il en reste encore beaucoup). Ces météorites ont très bien pu amener l’eau en question puisqu’on sait qu’ils en sont fortement pourvus. Néanmoins, ici aussi, il existe une difficulté : pour posséder aujourd’hui autant d’eau, la Terre aurait dû être « bombardée » bien plus que la Lune… ce qui ne semble pas être le cas d’après les études menées sur le sujet.

 

     Reste la possibilité que les échantillons rapportés de notre satellite ne soient pas représentatifs de sa teneur réelle en eau mais, pour le moment, rien ne permet de l’affirmer.

 

 

Trop d’hypothèses trop dissemblables

 

     On le sait bien : dans le domaine scientifique, lorsque trop d’explications différentes sont avancées, c’est qu’on ne sait pas. Quelle que soit la bonne foi des uns et des autres, l’origine de la Lune reste donc un mystère. Il faudra probablement attendre de ramener bien plus d’échantillons de notre satellite pour en savoir plus. Ce qui, selon les meilleures estimations, devrait nous faire attendre jusqu’aux années 2020-2030

 

     Il est toutefois intéressant de constater que, en dépit de la progression constante de nos découvertes, une partie du ciel si proche de nous recèle encore bien des mystères. On sait à peu près comment se sont formées les premières galaxies et les premières étoiles ; on découvre chaque jour de nouvelles planètes extrasolaires ; on comprend mieux l’écologie des quasars ou des étoiles à neutrons ; on sait parfaitement étudier le cycle de vie et de mort des étoiles, etc. Pourtant, on bute encore sur la formation d’un astre, la Lune, qui nous est si proche, astronomiquement parlant, un astre qui fait partie de notre imaginaire quotidien. Cela doit certainement nous conduire à garder beaucoup de modestie.

 

 

 

Sources

. http://fr.wikipedia.org/wiki/Lune

. revue Science & Vie, n° 1129, octobre 2011

. revue Ciel et espace

 

Images

 

1. la Lune (sources : artic.ac-besancon.fr)

2. Phobos, satellite de Mars (sources : mysteredumonde.com)

3. regolithe (sources : de-la-terre-a-la-lune.com)

4. impact de météorite en vue d'artiste (sources : futura-sciences.com)

5. naissance commune Terre-Lune (sources :artivision.fr)

6. le cratère Aristarque (sources : jdc-meteorite.e-monsite.com)

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

 

 Mots-clés :  JupiterSaturne - relation Terre/Lune - planète tellurique - période orbitale - marées - régolithe - présence de l'eau - météorites - mission Apollo 75 - Titan

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

 

 

 Brêve : nouvelle approche de la formation de la Lune (septembre 2013)

 

     Pour que le scénario n°1 (planète percutant la Terre) soit valide, il faut que la planète ayant heurté la Terre des débuts ait échangé suffisamment de matière avec elle de façon à ce que la Lune soit en réalité formée à 90 % de matériaux terrestres (expliquant ainsi les similitudes des deux astres et la présence d'eau sur chacun d'eux). Malheureusement, les calculs montrent alors une rotation  résiduelle de la Terre bien plus importante que celle d'aujourd'hui, même après des millions d'années... On était donc dans la confusion jusqu'à ce que des calculs récents prennent en compte un paramètre jusque là sous-estimé, l'action de freinage du Soleil. Du coup, le scénario d'un "impacteur" de la taille de la moitié de la planère Mars percutant la Terre en formation redevient parfaitement crédible ! Et les spécialistes de la Lune de retrouver le sourire...

 

 

Sujets apparentés sur le blog

 

1. vie extraterrestre (2)

2. météorites et autres bolides

3. origine du système solaire

 

 

 

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mise à jour : 16 décembre 2013

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