l'impact de la météorite sur la Terre (vue d'artiste)
 

     C'était il y a si longtemps que nous avons du mal à nous imaginer comment se présentait la Terre de cette époque. Nos plus anciens souvenirs en tant qu'êtres (presque) civilisés remontent à quelques peintures rupestres trouvées par hasard au fond de grottes oubliées et elles ne datent que de quelques dizaines de milliers d'années. Le temps que nous allons évoquer est tellement plus ancien et la Terre, notre Terre, était si différente que nous ne reconnaitrions ni sa faune, ni sa flore, ni même la forme des continents, la chaleur de l'atmosphère ou la distribution des étoiles dans le ciel. C'était il y a 65 millions d'années, un chiffre que notre esprit a du mal à saisir, et c'est pourtant à cette époque que – pour nous – tout a commencé.

la vie avant

 
     Nous sommes donc il y a 65 millions d'années et, depuis des milliers de millénaires, les grands sauriens règnent sans partage sur le sol qui, bien plus tard, sera le nôtre. L'époque s'appelle le crétacé tardif, dernière portion du mésozoïque (que l'on appelait jadis, quand j'allais encore à l'école, l'ère secondaire) et, plus précisément, à l'exacte jonction entre ères secondaire et tertiaire (qui, elle aussi a été débaptisée pour faire à présent partie du cénozoïque). Rien d'étonnant à cette date : ce sont les hommes qui ont décidé cette classification forcément arbitraire et ils ont choisi, comme point de passage entre les ères, très précisément l'évènement sur lequel nous revenons aujourd'hui.

     Durant le crétacé, le supercontinent que l'on appelle Pangée avait fini par se scinder pour former à peu près les continents actuels, bien que les positions et les contours de ces derniers soient encore très différents de leurs caractéristiques présentes. Vers la fin de cette période, le climat était notablement plus chaud qu'aujourd'hui et les pôles n'étaient pas encore recouverts de glace ce qui fait que la Vie occupait, par exemple, jusqu'à l'Alaska et l'antarctique.

     Comme ce sont les scientifiques américains qui ont particulièrement étudié la question, c'est pour leur continent que l'on a le plus de détails mais la description qui suit est probablement la même pour le reste du monde. Que nous disent-ils ? Qu'une mer séparait les deux Amériques et que les écosystèmes du crétacé tardif alternaient marécages et forêts d'arbres à feuilles caduques. Et plus précisément encore : « Dans la région correspondant aujourd'hui au Sud du Colorado et au Nord du Nouveau-Mexique, plusieurs fleuves descendus des montagnes rocheuses dessinaient de nombreux méandres. Ils irriguaient une plaine côtière située à l'Est. Charles Pillmore et ses collègues, du Service américain d'étude géologique (U.S. Geological Survey) ont effectué le relevé géologique de plusieurs sites sédimentaires de ces anciens paysages, avec les lits d'anciens cours d'eau, leurs dépôts d'alluvions, les plaines inondables et les marécages. Grâce aux feuilles fossiles retrouvées dans ces sédiments, Jack Wolfe et Garland Upchurch ont montré que la végétation principale était constituée de feuillus quasi tropicaux, formant une forêt ouverte à canopée. Plus au Nord, dans la région actuelle du Dakota, Kirk Johnson, du Muséum de Denver, a retrouvé des feuilles fossiles suggérant une végétation forestière plus dense dominée par les angiospermes (plantes à fleurs), essentiellement des arbres de petites tailles (de quelque cinq mètres à une vingtaine de mètres). Encore plus au Nord, les conditions plus humides auraient favorisé la présence de nombreux feuillus, formant une forêt plus dense à canopée probablement impénétrable par endroits. Elle contenait quelques plantes grimpantes à larges feuilles, dont les extrémités pointues permettaient à l'eau de s'égoutter. En revanche, au Canada, les conifères dominaient. » (in Pour la Science, n° 315, janvier 2004)

     C'est ce paysage qui va être totalement bouleversé par la chute d'un bolide extra-terrestre - une météorite gigantesque - un évènement qui, heureusement, se produit de manière rarissime. Le point d'impact semble bien être le Yucatan et plus précisément l'endroit où se situe actuellement le village mexicain de Chicxulub. On a en fait retrouvé là un cratère immense d'un diamètre de 180 km s'étendant en partie sur le Yucatan et dans les eaux peu profondes du golfe du Mexique. Le choc a dû être effroyable puisqu'on évalue l'explosion engendrée à l'équivalent de 100 000 milliards de tonnes de TNT ! On pense que l'astéroïde était si gros (environ 10 km de diamètre) que, alors qu'il frappait la Terre, son arrière se trouvait encore à plusieurs km d'altitude pour une vitesse de l'ordre de 11 km/seconde : il arracha des sédiments du sol sur plusieurs km de profondeur. Inutile de préciser que les dégâts engendrés par un tel choc furent immenses et touchèrent l'ensemble du globe. On en trouve encore les traces dans les couches géologiques correspondant à la charnière crétacé/tertiaire, notamment une fine couche d'iridium, un corps plutôt rare sur Terre mais assez présent dans les matériaux extra-terrestres.

le jour de la catastrophe

 
     On peut imaginer le drame de la manière suivante : l'astéroïde, en se désintégrant, envoya des fragments de croûte terrestre dans toute l'atmosphère. Un formidable panache de débris, de cendre et de cristaux de quartz arrachés profondément du sol - panache d'un diamètre de plusieurs centaines de km - s'éleva pour atteindre la haute atmosphère avant d'envelopper la Terre toute entière. La gravitation étant bien sûr à l'œuvre, ces débris hétéroclites retombèrent en enflammant le ciel sous la forme de millions d'étoiles filantes plus ou moins importantes qui percutèrent à nouveau le sol jusqu'à former la couche de cendre retrouvée par les paléontologues (voir note). En s'abattant violemment, ces matériaux incandescents mirent le feu à la végétation sur la plus grande partie de la Terre. La puissance de ces incendies fut majeure, ceux-ci se déplaçant vers l'ouest (rotation de la Terre oblige) mais ne perdant que peu à peu de leur agressivité. Outre le point d'impact qui fut comme volatilisé (on évoque une température pouvant atteindre 20 000° provoquant la fusion des roches), une autre partie du globe particulièrement exposée fut celle située à l'opposé de la collision, c'est à dire aux antipodes, qui correspondait à cette époque au sous-continent indien (la dérive naturelle des continents explique la situation différente de ces régions par rapport à aujourd'hui). La chaleur intense brûla tout, les zones sèches évidemment mais également les marécages qui furent rapidement asséchés. Où qu'elle se soit trouvée, la végétation ne pouvait pas résister à cette chaleur intense, sauf peut-être, mais de façon très relative, dans le sud de l'Europe et dans le nord de l'Amérique.

     Comment réagirent les animaux face à un tel cataclysme ? Dans un monde jusque là parfaitement équilibré, en dehors du point d'impact où tout fut instantanément vaporisé, la chaleur augmenta soudainement tandis que, dans le silence de la Vie pétrifiée, le ciel s'assombrissait pour prendre des teintes bistres de plus en plus obscures. Libérant une énergie incroyable, l'onde de choc, durement ressentie en tous points, provoqua tremblements de terre (de magnitude 10 pour les plus violents, un indice encore jamais observé à notre époque), inondations gigantesques et raz-de-marée monstrueux. La nuit qui suivit fut étrange : tandis que le ciel s'illuminait de millions de débris embrasés qui s'écrasaient au sol avec grand fracas, les incendies se propageaient rapidement amenant leur lot de chaleur et d'atmosphère irrespirable. Les animaux ont-ils cherché à s'enfuir à la recherche d'un éventuel havre protégé ou bien ont-ils été surpris par ces incendies qui les entouraient et sont-ils morts d'asphyxie avant d'être brûlés ? On ne le saura jamais.

 
les jours suivants

 
     L'air se satura rapidement de poussières dues à l'impact et de suies provenant des forêts en feu. En quelques dizaines d'heures, les immenses nuages de fumées et de débris assombrirent le ciel qui, au fil des jours, demeura perpétuellement d'un bistre sombre ou ardoisé. Car la lumière du Soleil ne revint pas. Bien au contraire, si les fumées des incendies finirent par diminuer en intensité, le nuage de cendre éparpillé dans les hautes couches atmosphériques commença, lui, à s'étaler et, au fil de quelques mois, s'épaissit pour ne plus laisser pénétrer la lumière solaire : bientôt, même en pleine journée, l'obscurité devint totale, comme dans un tombeau ce que, en réalité, était devenue la Terre.

     On ne peut s'empêcher d'évoquer ici les scénarios catastrophistes de « l'hiver nucléaire » tant redouté en cas de conflit atomique... On comprend aisément que, la lumière solaire ne pouvant plus passer à travers ce rideau de poussière, la photosynthèse, base de tous les écosystèmes, s'interrompit (voir note 2). Dès lors les végétaux disparurent et, avec eux, toute la chaîne alimentaire, sur terre comme sur mer. On pense qu'il fallut plusieurs mois pour que cette poussière retombe, probablement sous la forme de pluies toxiques comme on peut en observer localement lors d'une éruption volcanique. Des milliers de milliards de tonnes de méthane, de monoxyde et de dioxyde de carbone s'étaient trouvés libérés ainsi que de nombreux gaz toxiques, comme le chlore et le brome, provenant des incendies auxquels il faut bien sûr ajouter les pluies acides : la Terre, si hospitalière pour les formes de vie que nous connaissons, se transforma subitement en une planète infernale où il ne faisait plus bon vivre...

     Les mois qui suivirent virent l'apparition d'un réchauffement général dû à l'effet de serre. On imagine aisément que, dans une telle fournaise, les grands sauriens avaient totalement disparu. Comment peut-on alors expliquer que certains animaux aient pu malgré tout survivre ? Probablement parce que les incendies – et les destructions – épargnèrent relativement certaines zones et qu'il existait toujours de la Vie au fond de tel marécage plus ou moins bien conservé ou d'une mer partiellement protégée...

     Mais la Terre n'était plus la même. Ce qui devait dominer, quelques mois après la catastrophe, ce dut être le silence. On n'entendait plus que les bruits naturels de quelque ruisseau ou le gémissement du vent. C'en était fini du bourdonnement des insectes ou des barrissements des dinosaures s'appelant à travers l'épaisse végétation qui bruissait sous la pluie ou au gré des vents. Insistons sur le fait que l'écosystème présent à cette époque souffrit considérablement du décalage existant entre les différentes sources de pollution : la retombée des débris se compte en jours, la présence oblitérante des poussières dans la stratosphère en mois et la suspension de l'acide sulfurique dans l'air en années. De ce fait, les animaux les plus massifs, comme les dinosaures, disparurent en premier, dès le début de la catastrophe, tandis que les changements climatiques et les pluies acides ne détruisirent la vie dans les océans que plus tard...

     Mais, comme souvent, quelques individus avaient réussi à survivre dans une anfractuosité de roche ou au fond d'un marais approximatif et, petit à petit, ils recolonisèrent l'espace ainsi libéré. Certains auteurs s'appuyant sur les incendies de forêts de l'époque actuelle pensent que la végétation se reconstitua en une centaine d'années tandis que d'autres parlent de plusieurs millénaires. Quoi qu'il en soit, la lumière du soleil baignant à nouveau ces paysages tourmentés, les survivants repeuplèrent le territoire, d'abord les insectes puis, progressivement, les mammifères, petits animaux fouisseurs pour la plupart, qui purent alors se risquer, les grands prédateurs ayant disparu. C'est donc très certainement grâce à cette catastrophe immense que nos lointains précurseurs purent se développer : leur règne venait d'arriver, qui conduisit jusqu'à nous.

 

les scénarios alternatifs

 
     Rappelons tout d'abord que, bien que la catastrophe que je viens de décrire paraisse incroyablement destructrice, des extinctions massives d'espèces animales s'étaient déjà produites dans un passé lointain (voir sujet extinctions de masse). Certaines d'entre elles détruisirent encore plus d'espèces : 95% des espèces maritimes et 70% des espèces terrestres, par exemple, au Permien contre « seulement » 50% des vertébrés il y a – 65 millions d'années.

     Il est permis de penser que, pour ce qui concerne cette dernière extinction, plusieurs phénomènes intriqués sont responsables de la disparition des dinosaures, la météorite géante venant en quelque sorte porté le coup de grâce à des espèces d'animaux déjà affaiblies. D'ailleurs, on sait, par exemple, que les crocodiles et les tortues ont assez bien passé cette crise tandis que les oiseaux (qui descendent de certains dinosaures) s'en sont également bien sortis. En fait, le début du déclin des grands sauriens remonte probablement longtemps avant la fin du crétacé et il est sans doute en rapport avec de grands phénomènes géologiques comme le refroidissement observé les quatre millions d'années précédents (qui s'est accompagné d'une baisse du niveau de la mer de plus de 200 mètres et l'appauvrissement des plateaux continentaux correspondants) ou encore, 400 000 ans avant l'impact, avec « les trapps du Deccan », immenses épanchements basaltiques qui ont entraîné, à l'inverse, un réchauffement global, celui là même qui prévalait au moment de la catastrophe.

     Quoi qu'il en soit, je me demande ce qu'il resterait de notre civilisation si, d'aventure, un météorite de ce type venait nous percuter aujourd'hui. A moins que notre technologie puisse anticiper le phénomène en, par exemple, détournant la course du monstre, les dégâts seraient considérables sur une organisation aussi interdépendante que la nôtre et il faudrait bien du temps pour que nous puissions remonter la pente, si tant est évidemment que cela soit possible.

     Le ciel, en somme, est à observer car il peut, parfois réserver des surprises : la dernière catastrophe nous a été favorable en permettant l'essor des mammifères. Il ne faudrait pas que la prochaine, qui immanquablement aura lieu, inverse le processus.

Note 1 : des simulations sur ordinateur ont montré que certains de ces débris ont été projetés à grande vitesse jusqu'à une distance correspondant à la moitié de l'espacement Terre-Lune avant de retomber sur notre globe. Dix pour cent des matériaux échappèrent probablement à l'attraction terrestre pour se perdre dans le système solaire, certains d'entre eux finissant peut-être par percuter une des autres planètes. (A l'inverse, c'est par de tels mécanismes que l'on explique sur Terre la présence de matière attribuée, par exemple, à la Lune ou à Mars).

Note 2 : 620. c'est le nombre de jours durant lesquels la Terre a été plongée dans l'obscurité et donc que toute photosynthèse a été bloquée, suite à la chute de l'astéroïde Chicxulub , tueur des dinosaures il y a 66 millions d'années. De récents prélèvements réalisés dans le Dakota (USA) montrent que les poussières de roches émises par l'explosion étaient microscopiques, entre 0,8 µm rt 8 µm : elles seraient restées en suspension dans l'atmosphère pendant 15 ans.

(revue Science et Vie, n° 1276, janvier 2024)

Images
 

1. l'impact du météore sur Chicxulub (sources : http://www.astrosurf.org)

2. carte de l'impact (sources : www.sunstar-solutions.com)

3. la fin des dinosaures (sources : www.journaldunet.com)

4. la fin d'un monde (sources : fr.ohmyglobe.com/)

5. l'hiver nucléaire (sources :www.planete-powershot.net/)

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

Mots-clés : dinosaures - crétacé tardif - mésozoïque - cénozoïque - Pangée - Yucatan - Chicxulub - iridium - hiver nucléaire - photosynthèse - pluies acides - effet de serre - permien - trapps du Deccan 

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

Sujets apparentés sur le blog

1. les extinctions de masse

2. l'empire des dinosaures

3. ressusciter les dinosaures

4. météorites et autres bolides

5 dinosaures : approche chronologique

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Mise à jour : 3 janvier 2024

La nébuleuse planétaire "l'oeil du chat" (cateye)

     Le Soleil brille depuis toujours dans notre ciel et, compte tenu de la brièveté de la vie humaine – et même des civilisations – il nous apparaît comme quelque chose d'immuable, au point que, à l'aube de l'Humanité, il fut vénéré comme un Dieu immortel. Ce n'est évidemment qu'une illusion d'optique ou, plutôt, de temps. Comme toutes choses dans l'Univers, le Soleil évolue et se transforme : nos vies sont tout simplement trop courtes pour que nous nous en rendions compte. Toutefois, c'est un des grands mérites du cerveau humain que de pouvoir, comme ici grâce à la science, comprendre et imaginer des évènements hors de notre portée immédiate. Et nous pouvons savoir.

     Le Soleil et son cortège planétaire se sont créés voilà approximativement 4,5 milliards d'années, un temps si ancien que la perception de ce chiffre échappe à l'esprit humain. Notre étoile a surgi rapidement (en terme de temps galactique bien sûr) à partir d'un nuage de gaz intersidéral, par contraction puis embrasement nucléaire sous l'effet des forces de gravitation (peut-être grâce à la présence d'une supernova voisine ayant à cette époque engendré les ondes de choc nécessaires à l'embrasement gazeux; voir : le sujet "origine du système solaire"). En raison de ces phénomènes locaux et de la quantité de gaz disponible, l'étoile naissante s'est révélée être de type G2-V (voir glossaire), c'est à dire une étoile assez commune comme il en existe des milliards de milliards dans l'univers (et plus de cent millions dans la seule Voie lactée). Le Soleil en est à peu près au milieu de sa vie prévisible et il brillera encore longtemps mais, un jour incroyablement lointain à imaginer pour nos esprits, il sera inéluctablement voué à disparaître et cette disparition cataclysmique sera extraordinaire.

 

Le Soleil : quelques précisions

 
     Le Soleil est une naine jaune, c'est à dire de type assez commun puisque l'on estime que 10 % des étoiles de la galaxie sont de ce genre : elles sont moins fréquentes que les naines rouges qui sont un peu plus petites et un peu moins chaudes (d'où leur couleur) et représentent le gros du bataillon stellaire (près de 80 %) . En revanche, les naines jaunes sont bien plus nombreuses que les étoiles géantes ou supergéantes, voire des astres encore plus atypiques.

     Notre étoile est composée de 25 % d'hélium, de 74 % d'hydrogène et de quelques traces d'éléments plus lourds comme le fer ou le carbone. Ces éléments lourds attestent d'ailleurs du fait que le Soleil n'est bien sûr pas une étoile de la première génération (celles que l'on appelle les étoiles « primordiales ») puisque ces éléments n'ont pu se trouver dans le nuage gazeux à partir duquel s'est formé le Soleil que parce que d'autres étoiles, bien plus anciennes, ont précédemment vécu et sont mortes... On trouvera de plus amples informations sur ces étoiles très particulières dans le sujet qui leur est dédié : les étoiles primordiales.

     Le Soleil représente 95% de la masse du système solaire (les 5% restants étant principalement concentrés dans Jupiter). C'est dire combien notre planète est minuscule par rapport à lui. Je me souviens encore de ces images que, enfant, je contemplais dans les manuels de vulgarisation astronomique : on y montrait notre Terre comme une tête d'épingle sur une page où notre étoile ne pouvait figurer que partiellement ! Et que dire alors des étoiles géantes comme Antarès ou Bételgeuse... Oui, notre monde terrestre, si vaste à nos yeux, est en réalité un grain de poussière.

     Le Soleil tourne sur lui-même selon une période de 27 jours mais, comme ce n'est pas un objet solide, cette rotation imprime des vitesses différentes selon l'endroit que l'on observe : 25 jours à l'équateur solaire contre 35 jours aux pôles, cette déformation ne l'empêchant évidemment pas d'être parfaitement homogène et de brûler à peu près régulièrement.. Comme nous l'avons déjà dit dans un sujet précédent (voir sujet place du Soleil dans la Galaxie), notre étoile se déplace par rapport à notre galaxie (la Voie lactée appelée aussi LA Galaxie), riche de 200 milliards d'étoiles, dont il fait le tour en environ 220 millions d'années tout en se situant à quelques 26 000 années-lumière de son centre.

     Comme très certainement la majorité des étoiles de l'Univers, le Soleil est entouré d'un système planétaire ; le nôtre comprend huit planètes (depuis la rétrogradation de Pluton en 2006 par l'Union Astronomique Internationale) et, donc, trois planètes naines que sont : Pluton, Cérès et Éris. Ajoutons à cela une ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter et une autre à la périphérie du système (ceinture de Kuiper), des comètes, des météorites (voir glossaire) et de la poussière interstellaire. Bref, rien de très particulier.

     Comme toutes les étoiles, le Soleil doit son éclat à la fusion nucléaire : lui, il transforme son hydrogène en hélium et, ce faisant, produit une énergie considérable qui se transmet à son enveloppe externe pour y être émise sous la forme d'un rayonnement électromagnétique (lumière et rayonnement solaire) et d'un flux de particules qu'on appelle le vent solaire. On estime que la chaleur à la surface de la Terre est due pour près de 99,98 % au Soleil et pour seulement 0,02 % par la Terre elle-même (essentiellement la radioactivité naturelle) : c'est dire l'importance pour notre planète d'éventuelles variations de l'activité solaire...

     Cette transformation de l'hydrogène solaire en hélium est considérable : chaque seconde qui s'écoule, le Soleil « brûle » plus de quatre millions de tonnes de matière. Chaque seconde ! Et pourtant, sa masse est si considérable qu'il continuera ce petit jeu durant environ quatre à cinq milliards d'années... Tout, pourtant, a une fin. Celle du Soleil est si lointaine à nos yeux qu'elle ne nous préoccupe guère : lorsqu'elle surviendra, nous ne serons plus – et depuis si longtemps – que des atomes éparpillés et réincorporés à une quelconque structure elle-même transformée et modifiée tant de fois ! Mais elle surviendra.

 
La fin du système solaire

 
     Nous savons exactement de quelle manière cette fin arrivera (sauf impondérables assez improbables). Il est vraisemblable que si d'éventuels êtres vivants assistent (de loin) à ce spectacle ils n'auront pas grand chose à voir avec ceux que nous connaissons. Stephen Jay Gould, le paléontologue bien connu, écrit quelque part dans un des ses livres que les différentes espèces de mammifères ne vivent que quelques dizaines de millions d'années chacune au plus avant de disparaître. Alors, les hommes, avec leur développement hyperaccéléré en quelques millénaires... Quoi qu'il en soit, le scénario est prévisible.

     Le Soleil, on l'a déjà dit, est une naine jaune et on sait que seules les étoiles d'une taille huit fois supérieure aboutissent à une supernova (voir le sujet mort d'une étoile). Notre étoile, elle, épuisera progressivement sa réserve d'hydrogène, augmentant sa lumière d'un peu moins de 10% chaque milliard d'années. A terme, lorsque l'équilibre sera rompu, le noyau solaire se contractera en se réchauffant. De ce fait, les couches externes de l'étoile se dilateront progressivement et celle-ci se transformera en géante rouge (rouge puisque l'enveloppe extérieure de l'astre, plus loin du centre, se refroidira partiellement). Le diamètre du Soleil englobera alors les premières planètes du système, Mercure et Vénus, qui seront désintégrées tandis que la Terre sera définitivement brulée. L'hélium accumulé dans le cœur de l'étoile commencera ensuite à fusionner en formant du carbone et de l'oxygène tandis que, en périphérie, dans la coquille qui entoure le cœur, l'hydrogène restant sera lui aussi en fusion. L'énergie libérée sera alors considérable.

     Deux cent cinquante millions d'années s'écouleront encore avant que l'étoile ne devienne une supergéante rouge, 10 000 fois plus lumineuse que le Soleil actuel. Cet équilibre sera évidemment très instable et le noyau solaire va finir par s'effondrer sur lui-même éjectant dans l'espace intersidéral les couches externes de l'étoile mourante sous la forme d'une nébuleuse (dite improprement planétaire) aux formes multiples et changeantes. Il s'agit là de ces objets superbes et très impressionnants que l'on peut découvrir au télescope : je pense, entre autres, à la magnifique nébuleuse de l'œil du chat (NGC 6543) aux formes étranges - voir photo en début de sujet - ou encore à la nébuleuse de la boule de neige bleue (NGC 7862) qui affiche en périphérie de sa coque bleutée des éclaboussures de gaz rouge.

 
Vu de la Terre

 
     Il n'y aura – du moins je l'espère - plus personne pour contempler le spectacle sinistre et magnifique. Imaginons-le néanmoins.

     L'immense Soleil rouge aura englobé et détruit ses deux premières planètes mais la Terre sera probablement relativement épargnée. En effet, si le globe solaire parviendra bien jusqu'à l'orbite actuelle de notre planète, celle-ci aura été repoussée sur une orbite plus lointaine et cela en raison de l'attraction plus faible exercée par le Soleil qui aura à ce stade perdu environ 40% de sa masse. Le Soleil rouge sera plus froid que notre Soleil actuel (2000 kelvins contre 5800 aujourd'hui) mais il sera également bien plus proche. Du coup, la Terre verra la chaleur de sa surface portée à près de 1 000° ! Les océans se seront rapidement évaporés tandis que les continents ne seront plus identifiables (de toute façon, ceux que nous connaissons actuellement auront bien changé...).

     Il n'y aura, bien entendu, plus aucune trace de l'Humanité qui aura disparu depuis longtemps. Quoiqu'il en soit, pour peu qu'un observateur soit présent, il assistera à un spectacle extraordinaire : le Soleil rouge envahira presque tout le ciel et il n'y aura que quelques minutes d'obscurité relative entre son coucher à l'ouest et son lever à l'est. Cette situation durera encore près d'un milliard d'années, le temps que le noyau du Soleil éjecte ses couches externes sous la forme d'un vent stellaire incroyablement puissant pour aboutir, comme on l'a déjà dit, à une nébuleuse planétaire que la Terre verra se former de l'intérieur. Comme un oignon, le Soleil rouge sera « pelé » de ses enveloppes externes successives pour ne plus subsister que sous l'aspect d'une boule de gaz brûlante de couleur bleue à l'éclat 10 000 fois plus intense que celui du Soleil actuel. L'atmosphère terrestre ayant été détruite, les rayons ultraviolets émis par l'astre agonisant pourront encore plus facilement transformer les roches en une lave d'où s'élèvera une légère brume irisée bleutée.

     Le Soleil épuisera petit à petit ce qui lui reste d'énergie et deviendra une naine blanche (voir sujet mort d'une étoile) qui s'éteindra peu à peu au fil des millions d'années pour ne plus subsister que sous la forme d'une naine noire à la luminosité rémanente à peine visible, à la manière d'une lanterne sourde s'éteignant doucement. Enfin, ce qui restera du système solaire perdurera sous la forme d'une matière inerte et perpétuellement glacée dérivant dans l'espace. Le froid éternel après la chaleur infernale en quelque sorte. 

     Cette fin apocalyptique ne se produira pas avant très longtemps et il est certain que nous n'avons guère à nous en soucier. Notre planète bleue aura auparavant abrité ces espèces vivantes qui en font certainement un astre à part. Parmi ces espèces, l'Homme, probablement, aura poursuivi sa domination sans partage. Qu'en aura-t-il fait ? A cette question, la science ne peut pas répondre et c'est tant mieux. L'avenir, s'il est probable, n'est jamais totalement écrit par avance pour peu qu'une intelligence essaie de l'interpréter : un soupçon de (relative) liberté au sein d'un Univers purement mécanique.

Glossaire

 
     * type spectral G2-V : c'est le groupe auquel appartient le Soleil, un groupe assez banal faisant partie des naines jaunes. G2 veut dire que l'étoile est plus chaude que la moyenne des autres étoiles (qui sont, rappelons-le, pour la plupart des naines rouges) ; la chaleur de surface de ce type d'étoiles est d'environ 5770 Kelvins ce qui confère au Soleil une couleur jaune tirant sur le blanc. Le suffixe V, appelé classe de luminosité, rappelle que notre étoile est une naine qui se situe sur la branche principale du diagramme de classification des étoiles, appelé diagramme de Hertzsprung-Russel (cf sujets mort d'une étoile et la couleur des étoiles).

 
     * météorites : une météorite est un corps matériel extra-terrestre de taille comparativement petite qui atteint la surface de la Terre. On appelle astéroïde le corps céleste dans l'espace et météorite lorsqu'il s'écrase sur la Terre (in Wikipedia France). Pour plus d'informations, consulter le sujet : météorites et autres bolides)

Images

1. La nébuleuse planétaire NGC 6543, "l'oeil du chat", observée en 2004 par le télescope spatial Hubble,qui présente au moins 11 coquilles concentriques de matière éjectée.  

(sources : NASA/ESA/HEIC/STScI/AURA In www.astronomes.com)

2. Dans plusieurs milliards d'années, le soleil deviendra une géante rouge et attirera la Terre dans son atmosphère ardente (sources : www.techno-science.net/) 

3. géante rouge (sources : friendsweb.free.fr) 

4. naine blanche au sein de sa nébuleuse planétaire (sources : pagesperso-orange.fr/)

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

Mots-clés : naine jaune - naine rouge - géante - supergéante - étoiles primordiales - Antarès - Bételgeuse - Voie lactée - ceinture d'astéroïdes - fusion nucléaire - rayonnement électromagnétique - vent solaire - supernova - géante rouge - supergéante rouge - nébuleuse planétaire - naine blanche - naine noire

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

Articles connexes sur le blog :

* mort d'une étoile

* novas et supernovas

* la couleur des étoiles

* origine du système solaire

* place du Soleil dans la Galaxie

*  les étoiles primordiales

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Mise à jour : 22 février 2023

     Ce qu'il y a d'extraordinaire avec ces nouveaux moteurs d'indexation, c'est qu'ils peuvent scruter votre disque dur et y retrouver des documents que l'on avait totalement oubliés. Récemment, dans l'idée de rédiger un nouveau sujet et cherchant ce que j'avais bien pu écrire sur les mécanismes de l'Evolution, je suis tombé sur un de mes anciens courriers échangé en 1993 avec la revue « Valeurs actuelles ». Je me fais un plaisir de reproduire ces quelques lignes, preuve que le combat mené contre les obscurantistes de tout poil ne date – hélas – pas d'aujourd'hui...

13 novembre 1993

                                              

     C'est d'ailleurs    toute la grandeur de la connaissance scintifique, un des rares domaines où l'objectivité reste totale. Remise en cause permanente des acquis, réexamen constant des résultats, certes. Il n'en reste pas moins que de grandes assurances demeurent parce qu'incontournables et mille fois démontrées : qui se risquerait à nier la gravitation universelle, même reprécisée par la Relativité Générale d'Einstein ? Il est ainsi de grandes certitudes : l'évolutionnisme est l'une d'entre elles au même titre que nous savons maintenant que la Terre n'est pas plate. Le nier est absurde. Seuls les néocréationnistes (essentiellement d'origine américaine) le font pour des raisons religieuses qui n'ont ici rien à voir avec la Science. Je veux croire que tel n'est pas le but avoué de votre lecteur dont l'exemple (la souris et le Boeing) est des plus farfelus (confusion entre la matière inerte et la matière organique, par essence évolutive) et ne tient absolument pas compte de la pression de sélection exercée sur une durée inimaginable pour l'esprit humain, à savoir des centaines de millions d'années.
     En matière scientifique, la discussion est nécessaire et indispensable mais à la condition toutefois de ne pas constamment remettre en question les acquis solides et bien démontrés. Nous n'en sommes plus, que Diable !, au temps où l'on croyait que les étoiles n'étaient que des pierres précieuses accrochées sur une sphère extérieure tournant autour de la Terre ...
    Voilà, Monsieur, les quelques réflexions que m'ont inspiré l'étrange lettre de votre correspondant et je souhaitais vous en faire part.
     Je profite de ce courrier pour vous féliciter de l'excellence de votre publication et vous prie de croire en l'expression de mes sentiments sincères.

     Afin de mieux appréhender les phénomènes astronomiques abordés précédemment dans le blog, il m'a semblé important de revenir sur la théorie de la Relativité Générale formulée en 1915 par Einstein (la même approche paraît nécessaire pour la mécanique quantique, voir sujet mécanique quantique). J'ai longtemps hésité pour choisir le chapitre dans lequel faire figurer ce sujet : la physique ou l'astronomie ? En définitive, puisque la théorie de la Relativité Générale permet de comprendre et d'expliquer nombre de phénomènes astronomiques, j'ai retenu l'astronomie bien que, stricto sensu, cette théorie relève en réalité de la physique fondamentale. Il va de soi que je n'aborderai pas ici l'aspect mathématique de la question (j'en serais bien incapable) et c'est essentiellement son aspect applicatif que je vais m'efforcer de résumer.

 
origine de la théorie

 

     Nous connaissons tous le phénomène de la gravitation qui nous permet – c'est l'exemple le plus simple – de rester soudés à notre bonne vieille Terre. C'est également cette « force » qui explique que les planètes tournent autour des étoiles ; elle qui attire les galaxies pour peu qu'elles soient suffisamment proches et elle encore qui, d'une manière plus générale, permet l'expansion de l'univers. Dès la fin du XVIIème siècle, Newton, on le sait, proposa une explication au phénomène. Il bâtit une théorie de la mécanique qui, au lieu de s'appuyer exclusivement sur la vitesse comme ses prédécesseurs, se fondait sur l'accélération. Il spécula sur l'existence d'une force agissant à distance entre deux objets, par exemple entre la Terre et la Lune ; il affirma que cette force résultait de la position relative, à un instant donné, des deux intervenants et qu'elle dépendait de leurs propriétés sur le moment, cela quelle que soit la distance les séparant. La gravitation, selon Newton, était donc une force instantanée, se propageant à une vitesse infinie. C'est ce caractère instantané, immédiat qui rebutait Einstein : pour lui, aucune information ne pouvait se propager à une vitesse supérieure à celle de la lumière et c'est ce qu'il chercha à démontrer des 1905 dans sa théorie de la Relativité Restreinte. Sa théorie stipule que la simultanéité ne peut pas être définie puisqu'elle diffère d'un observateur à l'autre si ceux-ci sont animés d'une vitesse non nulle. Problème : comment dès lors intégrer la notion de gravitation ? Dès l'énoncé de sa loi de Relativité Restreinte, Einstein s'acharna à trouver une explication de la gravitation coïncidant avec sa théorie et cela l'amena, une dizaine d'années plus tard, à présenter une extension de sa première théorie afin de passer à un échelon plus vaste : c'est la théorie de la Relativité Générale.
 

 
relativité restreinte

 
 
     Commençons tout d'abord par la Relativité Restreinte. Pour résumer, on peut distinguer dans la théorie les principes fondamentaux suivants :

  
          * dans le vide, la vitesse de la lumière est constante et approximativement égale à 300 000 km par seconde. Elle est toujours la même et cela ne dépend pas des observateurs, que ceux-ci soient ou non en mouvement.

  
           * il existe une stricte équivalence matière-énergie, cette équivalence étant résumée dans la formule célèbre : E = mc² où E représente précisément l'énergie et m la masse, c correspondant à la vitesse de la lumière. On peut le dire d'une autre façon : l'énergie (E) d'une molécule libre et au repos est égale à sa masse (m) que multiplie dans le vide le carré de la vitesse de la lumière (c).

 
          * l'espace et le temps sont indissociables : l'univers, que l'on pensaitjusque là à trois dimensions, en compte en réalité quatre puisqu'on doit y intégrer le temps.

 
     On vient de dire que le temps et l'espace sont indissociables et que la vitesse de la lumière est constante dans tous les référentiels inertiels, c'est à dire par rapport à des points de référence qui ne subissent aucune accélération. On peut donc en déduire que, si la vitesse de la lumière est en tout point constante, c'est le temps qui varie. Le temps peut donc ralentir, « se dilater » ou au contraire s'accélérer, « se contracter » et être donc « différent » d'un endroit à un autre, passant plus vite ici ou plus lentement ailleurs.

 
     A notre échelle, les dimensions étant très petites, ces différences ne nous sont pas perceptibles mais c'est une toute autre affaire dès que l'on s'intéresse, comme en astronomie, aux grands espaces. C'est la raison pour laquelle la physique newtonienne a paru longtemps parfaitement exacte tant qu'elle s'intéressait aux phénomènes terrestres mais apparemment légèrement imprécise dès que l'on regardait vers le système solaire et les étoiles : il s'agissait d'une espèce d'approximation des lois physiques.

 
     En fait, la Relativité Restreinte ne s'applique qu'aux phénomènes utilisant des vitesses constantes. Elle ne restait qu'une approche locale des phénomènes physiques tant que n'y était pas intégrée l'explication de la gravitation : c'est ce qu'Einstein s'ingénia à mettre en équations pour finalement aboutir à la généralisation de sa théorie.
 

 

relativité générale

 
     La théorie de la Relativité Générale est, on vient de le dire, une généralisation de la théorie de la Relativité Restreinte puisqu'elle intègre la gravitation qui y était absente. Résumons-là brièvement :

 
 
          * l'espace est déformable : toute masse peut le courber autour d'elle en formant ce que l'on appelle une géodésique, c'est à dire le chemin le plus court qui relie deux points d'une surface. Si l'espace est courbé par une masse, la liaison entre deux points ne sera évidemment pas une ligne droite mais l'adaptation d'une ligne droite à un espace courbe (on peut en voir un exemple sur l'image d'introduction). Imaginons pour mieux comprendre un tapis élastique épais sur lequel se trouve une balle de tennis. Si un petit chien vient s'allonger près d'elle, celui-ci va déformer légèrement le tapis et la balle va rouler vers lui. Le maître vient à son tour s'asseoir près de son chien et, cette fois-ci, le poids étant bien plus élevé et la déformation plus importante, c'est le chien qui risque de glisser vers lui avec la balle. Les objets de l'univers déforment donc l'espace et ce d'autant plus que leurs masses sont importantes : c'est ainsi que le Soleil déforme l'espace obligeant la Terre à tourner autour de lui, ce que fait d'ailleurs la Terre avec son satellite.

 
 
          * les objets qui se trouvent dans l'espace courbe créé par un objet plus volumineux s'approchent de lui en suivant des géodésiques mais comme il s'agit justement de géodésiques ils ne tombent jamais vers l'élément le plus massif mais se mettent en orbite autour de lui.

 
 
          * la courbure engendrée par une masse plus importante ne se propage pas vers les objets plus légers de manière instantanée mais à la vitesse de la lumière.

 
 
          * il s'ensuit de ces phénomènes que l'espace ne peut pas être quelque chose d'absolu et fixé une fois pour toutes : tout objet transforme l'espace en fonction de sa propre masse et crée donc des conditions locales particulières. L'espace est la résultante de l'ensemble de toutes les déformations et se modifie sans cesse.

 
 
     Restait à valider tout cela car les équations aussi remarquables soient-elles ne suffisaient pas et c'est Einstein lui-même qui suggéra trois expériences susceptibles de démontrer le bien-fondé de sa théorie.
 

 
preuves de la théorie de la relativité générale

 
     Einstein proposa trois expériences sur des phénomènes qui n'avaient jamais pu être expliqués par la théorie de la gravitation de Newton.

 
 
          * la première concernait un problème qui agaçait depuis des lustres la communauté astronomique : l'anomalie de l'avance du périhélie de Mercure (voir glossaire) ou, pour le dire plus simplement, l'existence d'un léger décalage dans la trajectoire de cette planète, une observation qui échappait à la physique newtonienne. En 1915, Einstein, calculs à l'appui, démontra que sa théorie correspondait parfaitement aux observations.

 
 
          * la deuxième, fondée sur l'aspect relativiste de sa théorie, postulait l'existence de mirages gravitationnels : la masse du Soleil courbe l'espace autour de lui ce qui entraîne la déviation des rayons lumineux des étoiles situées derrière lui. En absence du Soleil, la position apparente des étoiles sera strictement identique à leur position réelle. En revanche, la présence du Soleil donnera l'impression que les étoiles sont plus écartées qu'en réalité puisque les rayons lumineux provenant d'elles suivront la courbure accentuée de l'espace autour de lui. Pour pratiquer l'expérience, il faut donc des étoiles dont la position est parfaitement documentée, une éclipse de soleil... et un beau temps sans nuages. En 1919, Eddington observa ce mirage gravitationnel comme le prévoyait la théorie. Ce fut, on s'en doute, un énorme émoi dans la communauté scientifique que d'obtenir un tel résultat.

 
 
          * la troisième expérience était plus difficile à mettre en œuvre car un peu trop complexe pour les outils de l'époque. Il s'agissait de montrer un décalage dans la fréquence des atomes en fonction de la masse d'une étoile. C'est en 1960 seulement que l'expérience fut réalisée et couronnée de succès.

 
 
     Ces trois tests emblématiques ont définitivement validé la théorie.
 

 

pour quelles conséquences ?

 
     La première observation que l'on peut faire est que, en introduisant dans le corps de la théorie le principe dit de relativité (voir glossaire), Einstein a pu démontrer que, toutes conditions étant par ailleurs les mêmes, les lois de la physique sont applicables à l'ensemble de l'univers et qu'elles aboutiront par conséquent à des mesures identiques. C'est la raison pour laquelle on parle pour la Relativité Générale d'une théorie universelle. Du coup, l'espace lointain nous devient compréhensible, à l'exception notable du tout début, la singularité du Big Bang (voir sujets fond diffus cosmologique et matière noire et énergie sombre) où la gravitation n'existe plus (ou n'existe pas encore). Des phénomènes jusque là mystérieux ont pu commencer à recevoir un début d'explication. En effet, si la théorie newtonienne restait suffisante pour décrire la plupart des phénomènes observés à l'échelle des étoiles ainsi qu'au niveau du système solaire (sauf, comme on l'a vu plus haut, l'avance de la trajectoire de Mercure), pour certains objets observés, la théorie d'Einstein était absolument nécessaire. On peut en citer quelques uns :

 
 
          * les mirages gravitationnels :

 
     Comme on l'a déjà dit, un mirage gravitationnel est une déformation de l'image provenant d'une source lointaine à la suite de la présence entre cette source et l'observateur d'un objet très massif (par exemple un groupe de galaxies) qui modifie l'espace-temps. Depuis la première expérience de 1919, le phénomène a été identifié à de nombreuses reprises (notamment par le télescope spatial Hubble) dès lors que l'on étudie l'univers lointain et il sert même à la détection de la matière noire. On trouvera une illustration récente de ces mirages gravitationnels dans la note située en fin de cet article.

 
 
          * les étoiles à neutrons :

 
     Nous avons déjà eu l'occasion d'évoquer ce stade terminal de la vie de certaines étoiles (voir sujet mort d'une étoile). Rappelons brièvement qu'il s'agit de la mort d'étoiles massives sous l'effet de leur gravité propre, une fois qu'elles ont épuisé leur combustible nucléaire. Après avoir explosé en supernova, l'étoile ne se présente plus que sous la forme de son noyau extrêmement dense qui peut se mettre à tourner à grande vitesse sur lui-même en émettant un champ magnétique puissant : on parle alors de pulsar. Le plus souvent, les étoiles à neutrons, en raison de leur très petite taille, restent invisibles.

 
 
          * les trous noirs :

 
     Il s'agit ici d'objets supermassifs possédant un champ gravitationnel si intense que rien ne peut s'en échapper. C'est ce à quoi conduit la mort des très grosses étoiles puisque le noyau résiduel est ici si massif qu'il ne peut même pas conduire à une étoile à neutrons. Prédits par la théorie de la Relativité Générale, les trous noirs ne peuvent évidemment pas être observés (ils sont « noirs » puisque aucune matière ne s'en échappe, pas même la lumière) mais soupçonnés par leur action sur leur environnement (par exemple, une quantité importante de rayons X provoquée par la surchauffe de la matière avant d'être engloutie). Leur existence est à présent une certitude pour la communauté scientifique.
 

 
     La théorie de la Relativité Générale est donc, comme on vient de le voir par ces quelques exemples, l'outil idéal pour expliquer de nombreux phénomènes cosmiques. Elle donne une excellente explication de la gravitation, même pour l'univers lointain difficilement déchiffrable, et elle n'a jamais été prise en défaut. Pour autant, la situation n'est pas parfaite car jamais on n'a pu faire coexister cette théorie avec la mécanique quantique, seule à même d'expliquer les phénomènes subatomiques. Et cela fait désordre.
 

 
la théorie du tout

 
     Pour résumer l'étendue du problème qui se pose aux scientifiques, rappelons qu'il existe dans l'univers quatre forces fondamentales : la gravitation qui concerne tout l'univers visible, et trois autres – électromagnétisme, interaction faible et interaction forte – qui concernent le monde de l'atome et sont expliqués par la mécanique quantique (voir aussi le sujet constituants de la matière). Impossible jusqu'à présent d'unifier ces quatre forces : on a eu beau faire – Einstein le premier - la gravitation ne peut pas être décrite dans un cadre quantique. Il est certain que, quelque part, une pièce du puzzle est absente... à moins qu'une erreur ne se soit glissée quelque part, soit dans la Relativité Générale, soit dans la mécanique quantique. Mais cette éventualité est finalement peu probable, ni l'une, ni l'autre des deux approches n'ayant jamais été prises en défaut alors que toutes deux ont considérablement fait avancer nos connaissances théoriques et se sont prolongées dans une foule d'applications pratiques.

 
     Les scientifiques sont donc toujours à la recherche d'une « théorie du tout » qui unifierait Relativité Générale et mécanique quantique. Il existe des pistes mais essentiellement théoriques et qui demandent à être approfondies : je pense à la « théorie des cordes » qui permettra peut-être d'intégrer la gravitation à l'univers des quanta. Pour le moment, cette approche reste du domaine de la recherche pure. Une chose est néanmoins sûre : la Relativité Générale nous a permis de commencer à comprendre comment s'organisait et interagissait l'univers immense qui nous entoure : ce n'est déjà pas si mal.

 
Glossaire (in Wikipedia France)

 
* périhélie : le périhélie est le point de l'orbite d'un corps céleste (planète, comète, etc.) qui est le plus rapproché du Soleil. Cela se dit aussi de l'époque où l'objet a atteint ce point. La Terre décrit une orbite elliptique dont le Soleil occupe un des foyers. Elle est au périhélie vers le 3 janvier, à une distance de 0,983 ua (nota : une unité astronomique ou ua correspond à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil)
 
* principe de relativité : dans son expression moderne, le principe de relativité affirme que les lois physiques sont les mêmes pour tous les observateurs. Cela ne signifie pas que les événements physiquement mesurables dans une expérience sont les mêmes pour les différents observateurs, mais que les mesures faites par les différents observateurs vérifient les mêmes équations. Toutefois, pour deux expériences préparées de manière identique dans deux référentiels distincts soumis aux mêmes contraintes gravitationnelles (tous les deux inertiels par exemple) les lois sont rigoureusement identiques et donnent des mesures identiques dans leurs référentiels respectifs. On dit que les lois sont « invariantes par changement de référentiel », ou encore qu'elles sont « covariantes ».
 
 

Images :

1. il s'agit d'une représentation bidimensionnelle de la distorsion spatio-temporelle. La présence de matière modifie la géométrie de l'espace-temps. De ce fait, la ligne qui unit deux objets est adaptée à la courbure de l'espace : ce n'est plus une ligne droite comme dans la géométrie classique mais une géodésique. (sources : www.arcanes.org/)

2. Albert Einstein (source : www.futura-sciences.com)

3. lentille gravitationnelle (source : wikipedia.org)

     A l'aube de l'Humanité, dès qu'il eut une conscience, l'Homme s'est cru le centre du Monde. Il se considérait, à tort ou a raison, comme plus développé et mieux organisé que les autres êtres vivant sur sa planète et nul doute pour lui que la Terre avait été créée pour sa convenance, une Terre évidemment au centre d'un Univers dont il ignorait presque tout. 

     Cet anthropocentrisme rappelle, toutes proportions évidemment gardées, les premières années d'un enfant : lui-aussi a d'abord l'impression qu'il est le centre du monde. L'enfant ignore longtemps qu'il existe des lieux et des gens en dehors de son petit univers. Ce sont ses parents d'abord, puis l'école et la pression sociale qui lui font comprendre sa place réelle qui n'est pas aussi importante qu'il le pensait au départ. Si l'on poursuit cette analogie, on comprend assez vite que l'école, pour l'Humanité, c'est la Science. C'est elle qui explique que l'univers est bien plus vaste que primitivement pensé et, surtout, que l'Homme n'est qu'une minuscule partie d'un tout qui ne lui est pas dédié.

    Cette impression que la Terre est le centre du monde (géocentrisme) a longtemps marqué les esprits, au moins jusqu'aux temps modernes, et on peut même parfois se demander si, de nos jours, tous les hommes se sont bien affranchis de cette illusion.

les temps historiques

 
     Si l'astronomie fut très tôt développée (essentiellement pour des raisons religieuses), parfois de matière assez précise, par les grandes civilisations de l'antiquité (Chine, Babylone, Égypte, Inde, etc.), ce sont les Grecs qui ont été les premiers à tenter d'expliquer les lois de la Nature à partir de véritables expériences, et non plus d'après les récits traditionnels.

  
     Au début, vers – 600 ans av. JC., les penseurs grecs, comme Thales ou Anaximandre (voir glossaire), imaginent une Terre plate entourée de sphères où sont accrochées les étoiles. Un peu plus tard, vers – 500 ans av. JC, les pythagoriciens (voir glossaire) développent le concept en incluant un assemblage de sphères dont la dixième, la plus extérieure, supporte le champ étoilé : ils proposent même de faire coïncider le son (harmoniques) avec ces sphères d'où l'idée de « sphères musicales ».

  
     Platon (voir glossaire), par la suite, imagine une terre ronde, centre du Monde, entourée d'une sphère d'eau, d'une sphère d'air et, pour la plus extérieure, d'une sphère de feu : c'est sur cette dernière que sont accrochées les étoiles...

 
   C'est avec Aristote, au quatrième siècle av. JC, que ce système géocentrique se complexifie : l'univers est fini et la Terre (sphérique) est toujours le centre du Monde. Deux parties composent cet univers : celle située sous l'orbite lunaire (et donc infralunaire) et l'autre, supralunaire, qui comprend un grand nombre de sphères (55) dont la dernière, la plus extérieure, est ici aussi celle des étoiles. Tout ce qui est supralunaire est considéré comme immuable et parfait, à l'inverse du monde infralunaire, celui de la Terre et des humains, où l'on meurt et où tout semble se transformer.

 
     Puis vient Ptolémée qui, dans l'Almageste, un de ses ouvrages les plus célèbres, va organiser l'ensemble des connaissances mathématiques et astronomiques de son temps : le géocentrisme qui y est défendu sera la référence durant près de 1300 ans.

 
     Il faut en effet attendre Copernic, au seizième siècle, pour voir la Terre déchue de son rôle central. Encore n'est-ce qu'un début puisque, si le système copernicien retire à la Terre son immobilité et la fait tourner autour du Soleil, ce dernier reste encore le centre du monde. De plus, si pour Copernic la Terre et les autres planètes tournent autour du Soleil, le savant conserve la vieille image des sphères aristotéliciennes. Peu après, Tycho Brahé, un astronome pourtant des plus réputés, bâtira un système revenant sur une Terre immobile, la Lune et le Soleil tournant autour d'elle tandis que les autres planètes gravitent autour du Soleil.

 
     C'est à partir de Galilée (et grâce à sa lunette astronomique) que les temps changent vraiment, plutôt lentement d'ailleurs si l'on songe aux difficultés bien réelles que le savant eut avec les autorités religieuses de son époque. Le géocentrisme moribond vivra encore quelques péripéties éparses mais, la connaissance de notre univers progressant, il sera bientôt définitivement abandonné. Gardons-nous néanmoins de tout triomphalisme en nous rappelant que, jusqu'aux travaux de Hubble (voir sujet céphéides), dans les années 1920 (et plus exactement en 1924 soit il n'y a que 83 ans !), bien des scientifiques excluaient la présence d'étoiles hors de notre galaxie...

 
     On constate donc combien il est difficile de se débarrasser des idées erronées tant elles paraissent acquises à une multitude d'esprits qui, par intérêt, facilité ou complaisance, cherchent avant toutes choses à ne pas remettre en cause un ordre estimé établi une fois pour toutes, montrant ainsi un état d'esprit exactement à l'opposé de celui nécessaire à une authentique approche scientifique.
  

La Terre, aujourd'hui

 
     Eh bien, c'est une planète toujours aussi merveilleuse – parce que c'est la nôtre – mais au fond bien banale. Il est probable que des millions (des milliards ?) de planètes semblables existent jusqu'aux confins de l'univers et que, peut-être, certaines d'entre elles abritent la Vie. La Terre est la troisième planète d'un système qui en compte huit (plus quelques gros planétoïdes comme Pluton et Charon en périphérie). Elle tourne autour d'une étoile, elle-aussi des plus banales, cataloguée comme naine jaune, et qui en est arrivée à peu près à la moitié de sa vie. Cet astre assez petit est situé dans le bras d'Orion, plutôt en périphérie de la galaxie qui nous abrite, la Voie lactée (voir sujet place du Soleil dans la Galaxie). La Galaxie – avec un grand « G », autre nom donné à la Voie lactée – contient environ 300 milliards d'étoiles et le Soleil est l'une d'entre elles.

 
     Et au delà ? On trouve, près de la Voie lactée, quelques galaxies qui forment ce que l'on appelle le Groupe local. La galaxie d'Andromède (un objet superbe à regarder par une nuit propice pour peu qu'on soit suffisamment équipé et dont la photo sert d'introduction à l'article) est assez semblable à notre propre galaxie et les forces gravitationnelles étant à l'œuvre puisque les objets sont proches, on prédit que ces deux entités dominantes devraient se télescoper dans environ deux milliards d'années : nous ne serons plus là pour le voir et c'est bien dommage parce que les ciels nocturnes de cette époque seront très sûrement extraordinaires. Ce groupe local (un terme inventé par Edwin Hubble) renferme une grosse trentaine de galaxies, la plupart satellites des deux galaxies principales.

     Les galaxies ne sont donc pas uniformément réparties dans l'univers ; elles sont regroupées en amas qui ont tendance à s'éloigner les uns des autres en raison de l'expansion - dont on sait d'ailleurs à présent qu'elle s'accélère - de l'univers : c'est la fameuse « fuite » des galaxies que l'on met en évidence par le décalage vers le rouge de leurs spectres lumineux en fonction de l'effet Doppler, un phénomène que les anglo-saxons appellent « Redshift ». Toutes les galaxies de l'univers visible semblent donc nous fuir, à la notable exception des quelques habitantes de notre groupe local pour la raison déjà évoquée, la gravitation.

     Entre les amas de galaxies, il n'existe que d'immenses (mais je devrais dire incommensurables !) zones vides, à l'exception parfois d'un peu de gaz et, peut-être de matière encore inconnue. Ces amas se regroupent eux-mêmes en superamas, puis les superamas en des sortes de filaments ou de grilles qui occupent tout l'espace que nous pouvons voir et/ou deviner. Des milliards de galaxies contenant chacune des centaines de milliards d'étoiles. Impossible de se représenter, de comprendre un tel chiffre... Et le Soleil n'est que l'une de ces étoiles (voir note de bas de page).

 
     Mais alors, si le Soleil n'est pas le centre de l'univers, où se trouve donc celui-ci ? Passionnante question qui a occupé des milliers de discussions scientifiques et opposé tant de grands savants !

Le centre du « monde »

 
     Avant de localiser où se trouve le centre de l'univers, il convient au préalable de se poser la question de savoir s'il en existe un... La réponse est d'emblée troublante : aux yeux de la cosmologie moderne, le centre de l'univers est partout... et nulle part ! En effet, depuis Einstein et la théorie de la relativité générale (voir le sujet correspondant), on considère qu'aucun repère absolu n'existe et, de ce fait, tout observateur, où qu'il soit, peut toujours prétendre être au centre du monde...

     Pour essayer de comprendre cet apparent paradoxe, revenons sur ce que nous savons (ou croyons savoir) sur notre univers et ses origines.

 
     * le Big bang

 
     Depuis Hubble et sa découverte de la fuite des galaxies, nous savons donc que l'univers est en expansion, une expansion qui dure depuis à peu près 13,7 milliards d'années. (On trouvera un exposé plus détaillé sur l'âge et la formation de l'univers dans le sujet Big bang et origine de l'univers). Supposons que, à l'instar d'un film, nous puissions rembobiner l'histoire du cosmos : l'espace se contracte et les groupes de galaxies se rapprochent les uns des autres pour, à la fin, ne plus former qu'un seul point minuscule appelé singularité. Toute la matière de l'univers se retrouve alors dans un espace nul où la température, la courbure de l'espace-temps, la densité sont infinies et où les lois physiques que nous connaissons ne peuvent pas s'appliquer. La singularité est le cataclysme originel au delà duquel nous ne pouvons plus remonter : c'est le point de départ de notre univers, là où va se produire le Big bang qui déclenchera l'expansion. Impossible de savoir ce qu'il y avait avant et même s'il y avait un « avant ». Toutefois, les cosmologistes modernes proposent certaines solutions à ce paradoxe (voir : avant le Big bang)

 
     D'autre part, lorsque nous regardons l'univers visible autour de nous, nous lui reconnaissons une certaine homogénéité : dans toutes les directions, on trouve des galaxies regroupées en amas et réparties globalement de la même façon ; on dit que l'univers apparaît homogène quelle que soit sa partie observée. Pour qu'il y ait un même aspect de l'univers quel que soit le lieu, il faut bien qu'il y ait eu à un moment donné une interaction entre ces régions éloignées les unes des autres afin d'avoir assuré l'homogénéité de leurs propriétés.

     Or c'est là que le bât blesse : le fond diffus cosmologique (voir sujet), qui est le résidu du big bang, est visible dans toutes les directions à 13,7 milliards d'années-lumière (dans le passé puisque c'est la lumière de cette époque qui nous parvient aujourd'hui) et on observe des galaxies vieilles de 13 milliards d'années de tous côtés. Cela veut dire que les plus éloignées d'entre elles sont séparées par 25 milliards d'années-lumière et donc qu'elles n'ont pas pu être en contact puisque la lumière n'existe que depuis 13 milliards d'années environ et que rien ne va plus vite que la lumière... Leurs propriétés n'ont pu être homogénéisées (par exemple, la densité de la matière, la chaleur et, d'une manière générale, toutes les propriétés physiques) or elles sont quand même homogènes. Où est donc l'erreur ?

     Comme il est vraiment peu probable que tout ceci soit dû au hasard, deux explications sont envisageables :

a. l'Univers est beaucoup plus vieux que ce que l'on croyait ou

b. il était au début beaucoup plus petit que ne nous le laisse supposer l'expansion actuelle. C'est cette dernière explication qui a la faveur des astronomes : l'univers était au début très petit puis il a subi une accélération vertigineuse de son expansion (les objets cosmiques étaient alors « en contact ») avant de revenir au rythme actuel. Cette accélération fantastique est appelée « inflation ».

 
     L'autre hypothèse (l'univers plus vieux) n'est pas réellement abandonnée : elle expliquerait la singularité et ce qu'il y avait avant mais impossible d'aller plus loin. La théorie de la relativité générale ne peut répondre (dans la singularité, la gravitation n'existe pas puisque la matière y est confinée) et il faudrait la remplacer par une théorie quantique de la gravitation qui n'existe pas (ou pas encore).

 
          * le centre de l'univers

 
     On vient de voir que le big bang, point de départ (mais pas forcément de début) de notre univers a eu lieu partout et en même temps dans la singularité. On peut dire les choses autrement : tout l'espace-temps était déjà contenu dans ce point originel. Il faut bien comprendre ce que cela veut dire : tout l'espace était dans ce point et il n'y avait donc rien en dehors parce qu'il n'y a pas de « dehors ». L'espace s'est simplement dilaté, partout et dans toutes les directions.

     Que peut-on en conclure? Eh bien que le « centre » est partout. Supposons, en effet, un observateur situé à, disons, 1 million d'années-lumière de nous (nous, nous ne le verrions seulement que dans 1 million d'années, lorsque la lumière qui l'éclaire nous parviendrait). Cet observateur verrait en ce moment le fond diffus cosmologique à 13,7 milliards d'années. Et les mêmes images décalées dans le temps des galaxies lointaines. Comme nous. Il aurait comme nous l'impression d'être au centre d'une sphère s'étendant dans toutes les directions jusqu'à 13,7 milliards d'années dans le passé... On peut donc avancer qu'il n'y a pas de « bord » : en ce moment, tous les objets existant dans l'univers sont effectivement à 13,7 milliards d'années-lumière du fond diffus cosmologique. Et s'il n'y a pas de bord, c'est partout le centre... et nulle part. Simple, non ?

L'homme est si petit et si facile à tromper

 
     Nous nous trouvons sur une planète, la Terre, qui a eu le grand mérite de voir apparaître la Vie. Cette vie a suffisamment évolué pour se poser la question de sa place dans la grande machinerie de l'univers. Au début, comme c'est souvent le cas quand on ignore à peu près tout, nous nous sommes pris pour le nombril du monde : non seulement l'univers, si grand qu'il ne peut être réellement appréhendé par l'esprit, nous était destiné mais notre planète, immobile, voyait tourner autour d'elle les milliards de milliards d'étoiles accrochées à on ne sait quelle tapisserie cosmique.

     Il en aura fallu des discussions, des controverses, des excommunications mais également des observations longues et minutieuses mâtinées de spéculations géniales pour en arriver à la conclusion que, non, décidément, la Terre n'est pas – au sens antique - le centre du monde. Vanitas vanitatum, omnia vanitas...

Glossaire (in Wikipedia France)

* Anaximandre : Anaximandre de Milet (en grec ancien (ναξίμανδρος / Anaxímandros) (610 av. J.-C. – vers 546 av. J.-C.) est un philosophe grec présocratique. Il succéda à Thalès comme maître de l'école milésienne, et compta Anaximène et Pythagore parmi ses élèves. Anaximandre passe pour le premier philosophe à avoir consigné ses travaux par écrit. Seul un fragment est parvenu jusqu'à nous, mais les témoignages antiques permettent de se faire une idée de leur nature et de leur étendue, qui couvre la philosophie, l'astronomie, la physique, la géométrie mais aussi la géographie.

 
 * Thalès : Thalès de Milet appelé communément Thalès (en grec ancien Θαλής / Thalês), était un philosophe présocratique ionien né à Milet vers l'an 625 et mort vers l'an 547 av. J.-C. Il fut l'un des Sept sages de la Grèce et le fondateur présumé de l'école milésienne. Il est souvent considéré comme le premier philosophe de l'Occident.

 
* pythagoriciens : Pythagore (en grec Πυθαγόρας / Pythagóras, annoncé par la « Pythie »), né vers -580 et mort vers -490, était un mathématicien, philosophe et astronome de la Grèce antique. L'école pythagoricienne était une école philosophique de l'Antiquité fondée par lui. L'enseignement pythagoricien était divisé en deux parties : une partie pour les acousmaticiens, les non encore initiés, et une pour les initiés, les mathématiciens. Cet enseignement était oral et secret. La transmission du savoir entre disciples était indissociable du respect des règles morales de la fraternité (philias) dans son ensemble : règle du silence, respects du grade d'initiation des disciples. L'école pythagoricienne était ainsi une confrérie tant religieuse que scientifique, s'intéressant principalement à l'enseignement des mathématiques, de l'astronomie, de l'éthique et de la politique.

 
* Platon : Platon (en grec ancien Πλάτων / Plátôn, Athènes, 427 av. J.-C. / 348 av. J.-C.) est un philosophe grec, disciple de Socrate. Surnommé le « divin Platon », il est souvent considéré comme un des premiers grands philosophes de la philosophie occidentale. La philosophie platonicienne se caractérise par son extrême richesse. On a l'impression qu'il n'y a pas de problèmes ou de questions que Platon n'ait déjà soulevés. Platon s'est tourné aussi bien vers la philosophie politique que vers la philosophie morale, la théorie de la connaissance, la cosmologie ou vers l'esthétique. Ses positions sont encore souvent discutées ou défendues par la philosophie contemporaine.

 

Note : le nombre des étoiles (in Science & Vie, n° 1031, août 2003)

 
     Leur nombre n'est pas si facile à estimer : les astronomes reconnaissent que cette question n'a pas encore de réponse. Simplement parce que nous ne pouvons pas voir au delà d'un horizon de 14 milliards d'années-lumière (la limite fixée par l'âge de l'Univers). Mais il est possible d'évaluer le nombre des étoiles dans l'Univers observable. D'abord, compter les étoiles dans une galaxie moyenne : jusqu'à 200 milliards (soit 2x10¹¹) dans un spécimen moyen comme notre Voie Lactée. Le chiffre est ensuite à multiplier par le nombre de galaxies observables, soit environ 100 milliards (10¹¹), dont 100 millions vues par le télescope du Mont Palomar (USA). On obtient, au final, le chiffre (astronomique !) de 20 000 milliards de milliards (2x10²²). Il s'agit d'une estimation à quelques milliers de milliards de milliards près...

Images

1. la galaxie d'Andromède M31 (sources : klmt.club.fr/hddp/)

     Plus grande galaxie de notre groupe local (plus grande mais, semble-t-il, moins dense que la Voie lactée), elle donne une image assez fidèle de ce à quoi ressemble notre galaxie.

2. Galilée (sources : pagesperso-orange.fr/)

3. redshift ou décalage vers le rouge par effet doppler (sources : snap.lbl.gov/science/)

     Note : moving toward you = se rapprochant de vous; at rest = statique; moving away from you = s'éloignant de vous

4. l'expansion de l'univers : observer les objets astronomiques, c'est regarder dans le passé jusqu'à un mur pour l'instant infranchissable : le fond diffus cosmologique, situé 300 000 ans après le big bang, soit à 13, 5 milliards d'années dans le passé. Un passé qui s'accroit plus vite que le temps sur Terre en raison de l'expansion de l'univers et de la fuite des galaxies (sources : snap.lbl.gov/science/)

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

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

cellules-souches

     Précisons tout d'abord qu'une cellule-souche est une cellule indifférenciée capable de donner naissance à des cellules spécialisées et possédant par ailleurs la particularité de pouvoir se multiplier de manière quasiment illimitée, notamment quand elles sont cultivées en laboratoire (cette propriété étant également le cas des cellules cancéreuses). On comprend immédiatement leur intérêt si l'on espère régénérer un organe, voire en créer un nouveau... et les problèmes éthiques s'y rapportant : nous aurons l'occasion d'y revenir.

  
     Les cellules-souches sont présentes chez tous les êtres vivants (on pense à la salamandre capable de régénérer une de ses pattes si nécessaire), les mammifères comme les autres. On les trouve surtout au stade embryonnaire de l'individu et aussi, mais dans une moindre mesure, chez l'adulte dont les tissus possèdent, en effet, presque toujours des cellules-souches, celles-ci étant seulement capables de régénérer le tissu composant l'organe auquel elles appartiennent. En résumé, plus on est près des premières divisions cellulaires après la fécondation, plus les cellules-souches présentes ont la faculté d'engendrer des cellules potentiellement multi-spécialisées.

 

     C'est la raison pour laquelle, on classe ces cellules en quatre grandes catégories :

 

  
* les cellules-souches totipotentes : elles sont capables de donner un individu complet (totipotent = tous les pouvoirs) et sont issues des premières divisions de l'œuf (en fait, jusqu'au stade de la morula, c'est à dire un embryon débutant comprenant environ de 2 à 8 cellules). Lorsqu'on décide de provoquer le clonage d'un individu entier, c'est évidemment à ce stade qu'il faut le faire.

 

  
* les cellules-souches pluripotentes : présentes chez l'embryon un peu plus âgé (vers 40 à 50 cellules), elles ne peuvent plus donner un individu entier mais sont encore capables d'engendrer chacun des tissus de l'organisme.

 

 
* les cellules-souches multipotentes : celles-ci sont présentes bien sûr chez l'embryon mais aussi chez l'adulte. Leurs capacités sont un peu plus limitées puisqu'elles peuvent produire différentes cellules spécialisées mais de nature voisine : on parle alors de cellules déterminées. C'est le cas, par exemple, des cellules-souches du système hématopoïétique de l'homme qui peuvent donner naissance à toutes les cellules du système sanguin (y compris les globules blancs les plus spécialisés) mais sont incapables de former, par exemple, des cellules osseuses ou pancréatiques.

 

 
* les cellules-souches unipotentes : ces dernières ne peuvent donner qu'un type cellulaire et un seul, tout en gardant comme les autres la possibilité de s'autorenouveler. Elles sont présentes dans la plupart des organes mais pas tous : par exemple, le cœur n'en possède pas et est donc incapable de se réparer si besoin.

 

 
     On voit donc qu'il existe différentes sortes de cellules-souches, plus ou moins opérantes, plus ou moins recherchées et donc plus ou moins faciles à trouver. Précisons également que d'autres cellules sont capables de se différencier et de donner naissance à des lignées cellulaires particulières mais elles ont perdu la faculté de se reproduire à l'infini : en pareil cas, on ne parlera pas de cellules-souches mais de cellules progénitrices (on en trouve un peu partout dans l'organisme d'un être vivant) beaucoup moins intéressantes.

 

 

 

Intérêt des cellules-souches

 

 
     Les cellules-souches, et ce d'autant qu'elles se situent plus tôt dans la vie de l'individu, sont une  extraordinaire richesse potentielle puisque, à partir d'elles, on est en droit d'espérer la réparation de n'importe quel tissu déficient ou abimé, voire plus peut-être. On comprend la frénésie qui s'est emparée d'une partie des spécialistes de la question (et des politiques mais sans doute pour d'autres raisons). Qui n'a jamais rêvé de voir, à l'instar de la salamandre citée plus haut, repousser un membre accidentellement disparu ? Est-ce possible ? Et, au fait, que peut-on espérer de ces cellules « miracles » ? La liste est longue et certainement pas exhaustive.

 
     En théorie, il paraît parfaitement envisageable de mettre en culture des cellules pluripotentes (les plus prometteuses) et obtenir une source quasi-illimitée de tissus cellulaires. Du coup, la thérapie cellulaire devient possible dans un grand nombre d'affections qui se caractérisent précisément par l'altération de telle ou telle lignée cellulaire : on pense, bien sûr, à la maladie d'Alzheimer, à la maladie de Parkinson, aux maladies de la moelle osseuse mais aussi, pourquoi pas, à toutes celles qui bénéficieraient d'une réinjection de cellules « normales » comme les maladies cardiovasculaires, le diabète (cellules pancréatiques), la polyarthrite rhumatoïde, les atteintes cérébrales diverses, etc. etc. Ailleurs, on évoquera évidemment tous les types de brûlures, les nécroses par ischémie, les destructions post-radiothérapiques, les déficits enzymatiques... La liste est longue... et la mariée peut-être trop belle !

 
     L'intérêt de ces cellules ne s'arrête pourtant pas là : nous venons d'évoquer quelques unes des applications thérapeutiques venant spontanément à l'esprit mais les cellules-souches présentent également un intérêt majeur dans le domaine de la recherche fondamentale. On pourrait citer – entre autres – les avancées majeures qu'elles permettent d'entrevoir dans la sphère des anomalies génétiques où elles permettraient d'étudier les processus de développement cellulaire et, par voie de conséquence, leurs anomalies : je pense ici d'abord à la trisomie 21, si fréquente, mais il existe, comme on s'en doute, bien d'autres sujets d'études génétiques. Les recherches sur le cancer, par la proximité de leurs caractéristiques (vitesse de reproduction, expression des gènes, etc.) avec les cellules néoplasiques pourraient également bénéficier de réelles pistes d'étude. On peut également citer la recherche sur le développement des premiers stades de l'embryogénèse ou, ailleurs, l'étude grandement facilitée des nouveaux médicaments puisque que l'on disposerait en pareil cas d'un matériel sûr et pratiquement illimité.

 
     Alors, ces cellules-souches sont-elles vraiment cette panacée tant recherchée ? Ce n'est hélas pas certain pour au moins deux types de raisons.

 

 

 

limitations potentielles à l'utilisation des cellules-souches

 

 
     La première des incertitudes concernant l'intérêt véritable des cellules-souches, et donc de leur utilisation à grande échelle, est d'ordre strictement médical. J'évoquais plus haut les similitudes existant entre ces cellules primordiales et les cellules cancéreuses : divisions rapides et illimitées, expression de certains gènes « réprimés » chez les cellules normales, activité biochimique cellulaire intense. Certaines études ont montré que les cellules-souches sont très certainement à l'origine des cancers : ce sont, en effet, les seules à vivre assez longtemps pour pouvoir muter (ces mutations survenant au terme d'un certain nombre d'années d'évolution) alors que les cellules « normales » de l'organisme ne survivent que quelques semaines, un temps trop court.

 

     On sait à présent qu'il existe dans toutes les cellules des tissus de l'organisme un système d'autorégulation, appelé apoptose, qui les oblige à s'autodétruire après un certain temps d'activité, comme si l'Evolution avait introduit ce paramètre pour éviter d'éventuels dérapages. Ce mécanisme est en parfait équilibre avec la prolifération cellulaire normale et est indispensable à la survie des organismes pluricellulaires.

 

     Les cellules-souches, de part leur caractéristiques propres, ne sont pas inhibées par ce phénomène de mort cellulaire naturelle et ne sont donc pas limitées dans le temps : l'enjeu est par conséquent de contrôler cette apparente anarchie. Il s'agit là d'un problème sérieux qui nécessite encore beaucoup de travail, d'abord pour être certain du phénomène, ensuite pour le contenir s'il est vraiment effectif... On voit donc qu'il convient d'être prudent pour ne pas recréer, par exemple, des tissus dont la qualité irait exactement à l'inverse du but recherché.

 
     La seconde limitation à l'utilisation des cellules-souches est d'ordre éthique et c'est d'ailleurs celle qui suscite le plus d'interrogations et de débats dans la communauté scientifique (et ailleurs !).

 

 

 

Problèmes éthiques

 

 
* le premier groupe de problèmes éthiques concerne l'obtention des cellules-souches

 

     Comme on l'a déjà vu, ces cellules sont d'autant plus intéressantes que l'embryon sur lequel elles seront prélevées est jeune. Or, la technique de prélèvement détruit l'embryon d'origine afin d'obtenir et de mettre en culture les cellules visées. Que ce prélèvement provienne d'embryons surnuméraires (pour une FIV ou fécondation in vitro) et destinés à être secondairement détruits ou qu'il soit pratiqué d'emblée sur un embryon créé pour cela, les détracteurs de la technique dénoncent le fait que l'embryon est en pareil cas considéré comme un objet, un produit marchand et s'insurge « contre l'intolérable atteinte à la vie » tandis que les partisans de la technique proposent de considérer avant tout le résultat qui est la guérison de maladies autrement incurables.

 

     On a bien proposé d'utiliser des cellules-souches présentes dans le cordon ombilical d'un nouveau-né mais, outre que cette technique reste encore en développement, il est à peu près sûr, nous l'avons déjà évoqué, que les cellules obtenues n'auront probablement pas le potentiel de développement multiple des cellules prélevées plus tôt dans le développement embryonnaire.

 

     Alors, pourquoi pas des prélèvements à partir de "chimères" homme-animal, comme on peut le voir sur la photo ci-dessus (dont je reconnais qu'elle est volontairement provocatrice) ? En tout cas, un tournant éthique semble avoir été franchi puisque la Grande-Bretagne les autorise depuis 2007

 

 
     * deuxième type de problèmes : des cellules-souches, en définitive, pour quoi faire ?

 
     On a déjà évoqué la création (ou recréation) de tissus endommagés ainsi que la mise en culture de lignées cellulaires destinées à compenser les déficits de certaines maladies dégénératives. Hors l'obtention des dites cellules (voir paragraphe précédent), il n'existe guère d'opposition à ces thérapies. De la même manière, le développement du génie tissulaire (qui consiste à implanter des néofibres sur certains organes comme le cœur et ses vaisseaux) ne soulève pas de problèmes éthiques particuliers.

 
     Les tentatives de thérapie génique sont plus discutées : corriger des organes anormaux par présence d'un gène muté est déjà plus contesté mais le vrai problème concerne les maladies génétiques transmises à l'œuf par ses parents. Dans ce dernier cas, pour éviter la maladie, on a recours à un clonage (transfert de noyaux cellulaires sur l'ovocyte de la mère) qui conduit au développement d'un embryon indemne de la maladie. Certaines personnes pensent ici qu'il s'agit d'une porte ouverte vers l'eugénisme, c'est à dire la sélection d'individus sur des critères particuliers à telle culture ou tel régime politique. Les autres, au contraire, expliquent qu'une telle technique serait forcément très encadrée pour empêcher les dérapages et que nombre de drames humains, atrocement douloureux pour les individus et fort coûteux pour la communauté, seraient alors évités. Le débat fait rage.

 
     Toutefois, un élément sur lequel s'accordent toutes les parties (pour le moment en tout cas) est l'interdiction nécessaire de tout clonage reproductif (reproduction d'un individu exactement identique à lui-même) : l'ONU a d'ailleurs délibéré dans ce sens.

 

 

 

 
la situation actuelle

 

 
     Le moins que l'on puisse dire est qu'elle n'est pas claire. Il existe en réalité quatre types de positions adoptés par les différents pays :

 

 

 
* ceux qui autorisent les recherches sur l'embryon (et donc les cellules-souches) et le clonage thérapeutique (on a déjà dit que le clonage reproductif est, en théorie, interdit partout) ; il s'agit principalement des USA, du Canada, d'Israël, de la Chine et, en Europe, du Royaume-Uni, de la Belgique et de la Suède. Le Japon, tout en n'interdisant pas explicitement le clonage thérapeutique, le déconseille fortement.

 

 
* ceux qui interdisent tout : en Europe, c'est le cas de l'Allemagne, de l'Italie, de l'Autriche, de la Pologne et de la Norvège. C'est également le cas de pratiquement tous les états d'Amérique du sud à l'exception du Brésil.

 

 
* ceux qui, tout en interdisant le clonage thérapeutique, autorisent des recherches fortement encadrées : on trouve dans cette catégorie, l'Australie, le Brésil (interdiction du clonage mais autorisation des études sur les embryons congelés depuis au moins trois ans). En Europe, certains pays autorisent les recherches sur les cellules-souches embryonnaires : le Danemark, la Grèce, la Finlande, l'Estonie, la Lettonie, la Slovénie et la Suisse. Les Pays-Bas ont choisi d'instaurer un moratoire de 5 ans à l'issue duquel les recherches seront autorisées si les avancées médicales sont démontrées (mais ont déjà indiqué que par « être humain », il faut entendre un être « humain qui est né »...). L'Espagne et le Portugal cherchent à faire évoluer rapidement leur législation dans un contexte difficile, pour des raisons religieuses notamment. Quant à la France, elle a autorisé un dispositif dérogatoire de cinq ans. Pour notre pays, un rapport a été transmis au Premier Ministre de l'époque, Dominique de Villepin. Réalisé sous l'autorité du député du Val-de-Marne, le Professeur Fagniez, il conclue à la nécessité de réviser tous les cinq ans la loi relative à la bioéthique (www.enseignementsup-recherche.gouv.fr/rapport/rapportfagniez.pdf).

 

 
     * ceux qui hésitent et sont encore en recherche de leur législation.

 

 

 

au total

 

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

 

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

 

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

 

 

 

 

 

 

Images

 

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

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

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

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

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

 

 

 

 

Addendum : cellules souches artificielles

 

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

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

 

 

 

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

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

 

 

 

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Mise à jour : 7 juillet 2009

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

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

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

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

systèmes d'étoiles multiples

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

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

  
nombre et formation des étoiles multiples

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

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

observation et classification des étoiles multiples

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

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

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

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

 
          devenir des systèmes d'étoiles multiples

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

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

 
beauté des étoiles doubles

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

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

Glossaire

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

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

Images

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

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

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

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

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

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

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

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Mise à jour : 19 février 2023