Le blog de cepheides

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

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

Une stratégie évolutive

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

Il existe différentes sortes de parasites :

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

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

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

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

Avantages et inconvénients du parasitisme

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

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

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

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

L’art subtil de la manipulation

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

* une guêpe machiavélique

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

*  la douve du foie

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

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

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

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

* le champignon tueur de fourmis

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

* le protozoaire modifiant le comportement des rats

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

* la mouche anti-ruches

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

Une stratégie de survie comme une autre

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

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

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

Sources

. Wikipedia France (fr.wikipedia.org)

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

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

Brève : toxoplasma gondii, le parasite qui incite au suicide

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

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

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

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

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

     Depuis quelques semaines, la presse, généraliste et spécialisée, bruisse autour d’une étrange appellation : le boson de Higgs. Cette particule, découverte au CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) le 4 juillet 2012 (avec 99,9% de certitude !) était le chaînon manquant du « modèle standard » expliquant la physique des particules : nous aurons l’occasion d’y revenir. Auparavant il convient de « tordre le cou » à une fausse dénomination. En effet, de temps à autre et certainement pour la recherche de sensations extrêmes, on trouve dans la presse la terminologie : « le boson de Higgs ou la particule de Dieu ». Il s’agit là d’un contresens et d’une stupidité. La réalité est la suivante : le prix Nobel de physique (1988), Léon Lederman, qui s’impatientait de ne pas pouvoir trouver cette particule insaisissable voulait l’appeler dans un livre « the Goddamn particle » ce qui veut dire la « satanée » ou la « fichue » particule. Son éditeur, de peur que le titre soit considéré comme grossier ou injurieux, décida de supprimer la deuxième syllabe (damn) de l’adjectif qui devint dès lors… God. D’où l’erreur colportée ensuite par un ensemble d’ignorants. Non, le boson de Higgs n’est pas la particule de Dieu mais c’est quoi, au juste ?

Les constituants de la matière

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

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

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

Quatre forces dans l’Univers

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

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

* l’interaction faible qui permet la désintégration radioactive,

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

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

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

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

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

Le boson de Higgs

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

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

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

Quel est l’intérêt de cette découverte ?

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

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

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

Sources

. Wikipedia France (fr.wikipedia.org)

. 1jour1actu.com

. www.agoravox.fr

. www.lalsace.fr

. public.web.cern.ch

Glossaire

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

Images

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

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

 3. Peter Higgs (sources : 72.29.68.249)

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

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

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

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

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

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

Sujets apparentés sur le blog

1. théorie de la relativité générale

2. mécanique quantique

3. les constituants de la matière

4. Big Bang et origine de l'Univers

5. juste après le Big bang

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

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

Retour sur le Big bang

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

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

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

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

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

Un mur théorique

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

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

Avant le big bang : les scénarios possibles

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

. une contraction de l’univers avant le Big bang

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

. les branes

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

. la théorie des trous noirs

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

. le temps infini sans espace

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

. les méta-univers

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Brêve : le cliché du satellite Planck

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

 Sources

. Wikipedia France (fr.wikipedia.org)

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

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

Images

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

2. Edwin Hubble (sources : astronomes.com)

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

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

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

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

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

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

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

Sujets apparentés sur le blog

1. les étoiles primordiales

2. la théorie des cordes ou l'Univers repensé

3. Edwin HUBBLE, le découvreur

4. juste après le Big bang

5. les premières galaxies

6. Big Bang et origine de l'Univers

7. mécanique quantique

8. trous noirs

9. théorie de la relativité générale

10. fond diffus cosmologique

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 Mise à jour : 9 mars 2023

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

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

Autonomie de la science

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

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

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

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

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

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

Créationnisme et Dessein intelligent

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

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

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

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

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

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

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

Créationnisme et évolutionnisme

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

le créationnisme est une idéologie

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

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

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

 Annexe : le postulat d’objectivité

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

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

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

Sources

. Wikipédia France

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

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

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

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

Images

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

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

3. Spinoza (sources : lemondedesreligions.fr)

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

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

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

7. Claude Bernard (sources : cosmovisions.com)

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

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

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

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1. les mécanismes de l'évolution

2. intelligent design

3. réponses aux créationnistes

4. indifférence de la Nature

5. les extinctions de masse

6. distances et durées des âges géologiques

7. le hasard au centre de la Vie

8. la dérive des continents ou tectonique des plaques

9. le mimétisme, une stratégie d'adaptation

10. placentaires et marsupiaux, successeurs des dinosaures

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mise à jour : 9 mars 2023

 Il est morne et taciturne.

Il préside aux choses du temps.

Il porte un joli nom, Saturne,

Mais c’est un dieu fort inquiétant (bis)

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

Jadis

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

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

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

Saturne, une géante gazeuse

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

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

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

Les satellites saturniens

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

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

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

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

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

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

Les anneaux de Saturne

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

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

Origine des anneaux saturniens

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

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

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

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

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

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

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

Saturne, un bijou dans l’espace

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

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

Sources :

* Wikipedia France

* Science & Vie, 1123, avril 2011

Images :

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

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

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

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

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

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

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

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

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1. l'énigme de la formation de la Lune

2. origine du système solaire

3. planètes extrasolaires

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mise à jour : 9 mars 2023

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

Le génie génétique change la donne

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

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

*  les mammouths, disparus il y a environ 5000 ans

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

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

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

     Nous sommes ici un peu plus loin dans le temps et, bien sûr, il est totalement impossible de retrouver la moindre cellule nucléée suffisamment préservée sur les seuls restes accessibles, les squelettes de cette espèce d’homo. Une autre technique s’impose donc : la modification de l’ADN humain.

Expliquons-nous. Certains os néandertaliens nous sont parvenus en assez bonne condition, suffisamment en tout cas pour qu’on tente de reconstituer à partir d’eux leurs ADN. C’est ainsi que, en 2010, une équipe du Max Planck Institute (Allemagne) a réussi à reconstituer 70% du génome de l’homme de Néandertal. Le premier stade est donc de disposer de ce génome complet.

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

Le cas très spécial des dinosaures

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

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

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

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

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

L’éthique ou l’anticipation d’effets pervers

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

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

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

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

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

*  du point de vue de la morale

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

     En revanche, ressusciter un Néandertalien pose des problèmes autrement plus fondamentaux : il s’agit là d’un homme dont l’intelligence est certainement voisine de nos

ancêtres sapiens de son époque… (On pourrait d’ailleurs tout aussi bien ressusciter un homo sapiens de l’aurignacien ce qui soulèverait les mêmes interrogations). Car enfin, ce Néandertalien, il faudra bien l’éduquer, l’étudier, l’intégrer à un monde pour lui du futur, avec le risque de, peut-être, en faire une bête curieuse exposée au regard d’un public plus ou moins averti ? Voilà qui rappelle des pratiques du XIXème siècle et Eléphant Man. L’intérêt scientifique – certain – de l’opération compense-t-il cet aspect moins glorieux ?

* du point de vue de l’écologie

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

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

Sources

.  Wikipédia France

.  Science & Vie, n° 1131, déc. 2011

Images

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

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

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

4. mammouth (sources : geo.fr)

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

6. vélociraptors (sources : informarmy.com)

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

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

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

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2. l'empire des dinosaures

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 Mise à jour : 10 mars 2023

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

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

Quelques idées reçues sur les chaînes alimentaires

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

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

Trois exemples concrets

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

* Le corail hawaïen

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

* Les pumas de l’Utah

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

* Le rôle bénéfique des coyotes

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

Le rôle indispensable du prédateur

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

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

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

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

L’Homme, un superprédateur très spécial

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

Brêve :  les cervidés manquent de prédateurs

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

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

Sources

.  Wikipédia France

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

. Science & Vie, n° 1133, fév. 2012

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

Images

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Mise à jour : 10 mars 2023

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

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

Quelques vérités sur la Lune

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

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

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

Origine de la Lune : la théorie initiale

     Originellement, on a estimé que la Lune se serait formée environ 50 millions d’années après la naissance du Soleil. On a alors évoqué un choc gigantesque entre la Terre encore en

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

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

Une découverte qui change tout

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

      Comment expliquer cette étonnante présence ?

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

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

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

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

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

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

L’apport des météorites

     On a dit que ce qui posait problème dans le scénario de l’impact initial était la présence d’eau incompatible avec la

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

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

Trop d’hypothèses trop dissemblables

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

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

Sources

. fr.wikipedia.org/wiki/Lune

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

. revue Ciel et espace

Images

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Sujets apparentés sur le blog

1. vie extraterrestre (2)

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mise à jour : 10 mars 2023

     La théorie de l’Evolution explique la transformation des espèces au fil des âges mais, en réalité, c’est bien plus qu’une simple théorie tant les preuves abondent en son sens. De ce fait, on devrait plutôt dire les lois de l’Evolution (c’est également le même problème pour la théorie de la relativité générale d’Einstein).

     C’est Darwin, on le sait tous, qui fut le pionnier de cette nouvelle approche. Homme du XIXème siècle, il ne pouvait évidemment connaître ni la génétique, ni la biologie moléculaire, etc., toutes disciplines qui contribuèrent par la suite à approfondir son hypothèse. C’est la raison pour laquelle l’Evolution fut « revisitée » par les modernes pour aboutir à la théorie synthétique de l’Evolution, encore en vigueur aujourd’hui.

     En 1972, deux éminents chercheurs, Gould et Eldredge, bousculèrent le monde jusque là très tranquille de l’Evolution en proposant une approche complémentaire - la théorie des équilibres ponctués – qui fit alors grand bruit. Aujourd’hui que le calme est revenu, il n’est pas inutile de rappeler les grandes lignes théoriques et historiques de ce débat qui permit d’asseoir définitivement l’approche scientifique de la transformation des espèces face à l’obscurantisme d’un créationnisme irrationnel et puéril mais toujours renaissant de ses cendres.

La théorie synthétique de l’Evolution

     Comme l’a très bien expliqué Darwin, la transformation des espèces se déroule sur un temps très long, proche des temps géologiques, c'est-à-dire portant sur des centaines de milliers, voire des millions d’années. L’apparition de différences entre

individus, différences se maintenant chez leurs descendants, explique cette évolution ; les individus les mieux adaptés dans leur milieu (surtout si celui-ci se transforme rapidement) sont les plus aptes à survivre et donc à se reproduire : c’est la sélection naturelle (voir sujet : les mécanismes de l’Evolution). Rappelons que ces transformations se font surtout par mutations mais pas seulement puisque d’autres mécanismes génétiques, quoique moins fréquents, sont également à l’œuvre (échange de matériel génétique, épimutations, etc.). Il paraît également justifié de mentionner qu’il ne faut jamais considérer ces transformations d’un point de vue généalogique mais phylogénétique : les espèces ne descendent pas les unes des autres mais se transforment en parallèle. Par exemple, deux populations d’une même espèce longtemps séparées l’une de l’autre finissent par « diverger », c'est-à-dire que leurs représentants sont devenus incapables de se reproduire entre eux, formant alors des espèces distinctes mais coexistant encore dans un environnement voisin (c’est le phénomène de dérive génétique). En pareil cas, on pourra affirmer que ces

deux espèces ont un « ancêtre commun » (l’espèce de départ) et, par exemple, c’est bien le cas de l’Homme qui ne descend pas du singe  (comme l’ont un peu stupidement déclaré certains antidarwiniens) mais possède un lointain ancêtre commun avec lui.

     Quoi qu’il en soit c’est par l’intermédiaire des gènes que ces transformations opèrent mais Darwin ne pouvait que le supposer puisque la génétique était à son époque encore inconnue. C’est la raison pour laquelle, dès les années 1930-40, de nombreux scientifiques cherchèrent à compléter la théorie de Darwin avec des acquisitions plus récentes : la génétique évidemment mais aussi la biologie, l’embryologie, la paléontologie, la génétique des populations, la systématique, etc. Du fait, on s’intéressa non plus seulement aux individus mais à des groupes entiers et c’est la fréquence des mutations dans une population qui devint le critère principal. La grande majorité de ces mutations - rappelons-le - sont déclarées neutres (elles n’ont aucune incidence sur les individus), quelques unes sont létales ou très défavorables (et leurs porteurs n’ont pas de descendants), quelques unes enfin apportent un avantage sélectif et se transmettent aux générations suivantes. Lorsque la fréquence de ces mutations devient élevée, on peut assister à la modification de l’espèce.

        Quelques décennies plus tard (1960), grâce à la  compréhension de le nature des chromosomes et des gènes, la biologie moléculaire vint compléter le néodarwinisme (autre appellation de la théorie synthétique) en donnant les bases expérimentales qui manquaient.

      On peut résumer l’affaire de la façon suivante : les espèces vivantes se transforment au fil du temps à la suite de mutations survenant chez certains individus de façon aléatoire et c’est la sélection naturelle qui tempère quelque peu cette grande loterie du hasard en permettant l’adaptation de l’espèce à un milieu et à un temps particuliers. Aucun finalisme n’entre ici en jeu puisque seul le déterminisme adaptatif canalise cette évolution.

     Pour les néodarwiniens d’alors, les transformations ne pouvaient se produire que progressivement, sur des durées de temps immenses et on avança alors le terme de gradualisme pour bien souligner cette progressivité.

Les équilibres ponctués

     En relisant avec attention l’ouvrage principal de Darwin (l’origine des espèces au moyen de la sélection naturelle, 1859), on se rend compte que le grand scientifique s’était interrogé sur un fait qui lui paraissait curieux : si l’on pense à une transformation graduelle, comment se fait-il que les fossiles jusqu’alors retrouvés (et la même remarque prévaut encoreaujourd’hui) ne concernent presque toujours que des espèces déjà formalisées et très peu d’espèces dites « intermédiaires » chez lesquelles on pourrait reconnaître une partie seulement des caractères définitifs de l’espèce considérée. La réponse, pour lui évidente, est  simplement que ces fossiles n’ont pas encore été trouvés… Il le dit de la façon suivante : « …/… que l'accumulation de dépôts riches en espèces fossiles diverses, et assez épais pour résister aux dégradations ultérieures, n'étant guère possible que pendant des périodes d'affaissement du sol, d'énormes espaces de temps ont dû s'écouler dans l'intervalle de plusieurs périodes successives ; qu'il y a probablement eu plus d'extinctions pendant les périodes d'affaissement et plus de variations pendant celles de soulèvement, en faisant remarquer que ces dernières périodes étant moins favorables à la conservation des fossiles, le nombre des formes conservées a dû être moins considérable…/… ». Il ne resterait donc plus qu’à trouver ces fameux « chaînons manquants »…

     En 1972, deux paléontologues, Stephen J. Gould et Niles Eldredge, publièrent un article qui prit tout le petit monde néodarwinien à contrepied : selon les deux chercheurs, ces fameux fossiles intermédiaires ne pouvaient pas être retrouvés pour la bonne raison qu’ils n’existent pas ! La raison en est que, pour eux, le gradualisme n’est qu’une supposition et que les transformations apparaissent en fait d’un coup, très rapidement, sur quelques milliers d’années (un temps infime à l’échelle géologique) ; survient ensuite pour les espèces une longue période d’équilibre, dite de stase, au cours de laquelle il ne se passe rien. Gould explique ainsi pourquoi on peut trouver des espèces n’ayant pas changé durant des millions d’années. Il avance que, loin d’une transformation progressive, une espèce peut disparaître rapidement car remplacée par l’espèce mutante qui recolonise la niche écologique jusque là occupée par celle dont elle est issue ; parfois, il peut même arriver, ajoute-t-il, que les deux espèces continuent d’exister l’une à côté de l’autre.

     C’était le retour à une certaine forme de catastrophisme, la théorie qui prévalait avant le gradualisme (voir le sujet : la querelle sur l'âge de la Terre) et, bien entendu, les néodarwiniens classiques furent consternés au point qu’ils crièrent au retour d’un certain créationnisme. Il s’agissait là certainement d’un mauvais procès fait à Gould et Eldredge qui estimaient, bien au contraire, qu’ils ne faisaient que compléter – ou affiner – le darwinisme qui restait à leurs yeux la seule explication possible. Certains créationnistes, notamment religieux, s’emparèrent sans la comprendre de la nouvelle idée pour asseoir leurs propres arguments antidarwiniens ce qui ne contribua pas, on le comprend, à la sérénité du débat ! Il n’y avait pourtant pas là une idée véritablement révolutionnaire puisque, à bien le relire, on s’aperçoit que Darwin lui-même avait évoqué cette hypothèse sans s’y arrêter définitivement…

     En somme, le ponctuationnisme (équilibres ponctués) n’est qu’une autre façon d’interpréter le transformisme et la

sélection naturelle  gradualisme ne voit qu’une transformation progressive apparue par petites touches sur un temps très long, Gould penche plutôt pour l’apparition brutale de mutations importantes permettant d’un seul coup la transformation d’une espèce qui se met alors à concurrencer celle dont elle est issue et, le plus souvent, la supplante en quelques milliers d’années grâce à son avantage sélectif. On est toujours dans le cadre d’un darwinisme bien compris.

Le darwinisme aujourd’hui

     N’en déplaise aux créationnistes, jamais la théorie de Darwin ne s’est si bien portée. L’apparition des nouvelles techniques a même renforcé ce qui n’était au début qu’une théorie (au sens d’une hypothèse scientifique). A la manière d’une autre théorie célèbre

(que j’ai déjà citée), la théorie de la relativité générale, les nouvelles approches d’observation et d’analyse sont venues la conforter progressivement. A ce titre, Gould et Eldredge ont apporté leur propre pierre à l’édifice commun, démontrant au passage qu’il est fondamental pour toute science quelle qu’elle soit de ne pas se cantonner à une position définie une fois pour toutes, de ne pas se rigidifier. La qualité première d’une discipline scientifique est en effet de savoir se remettre en cause ce que ne peuvent (ou ne savent) pas faire ceux qui défendent des idées fondées sur un apriori de départ, par définition incritiquable. Je pense évidemment aux créationnistes qui, rejetant toute observation objective, cherchent avant tout à faire entrer le monde qui est le nôtre dans le cadre d’idées préconçues définies une fois pour toutes.

      En ce début de millénaire, les scientifiques s’accordent pour reconnaître la validité à la fois du gradualisme et du ponctuationnisme : certaines espèces se transforment lentement au gré du temps (géologique) mais d’autres semblent apparaître en un laps de temps très court suivi d’une longue période d’absence de changement. La grande majorité des espèces ayant un jour vécu sur Terre ont aujourd’hui disparu (99% d’entre elles avancent les spécialistes). Certaines ont été emportées, comme les dinosaures du Crétacé, par un événement cataclysmique. D’autres se sont transformées en de nouvelles espèces mieux adaptées à un milieu donné. Dans tous les cas, le hasard est à l’œuvre puisqu’il entraîne aussi bien mutations soudaines qu’extinctions massives accidentelles. Et, on le sait bien, le hasard est imprévisible.

Sources

* Wikipedia

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 * The Structure Of Evolutionary Theory (Stephen J. Gould, Belknap-Harvard, 2002). On trouvera une intéressante analyse de cet ouvrage ICI

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1. combat entre un allosaure et un stégosaure (sources: www.linternaute.com/science/)

2. Charles Darwin (sources : www.jason-22.eu/darwin.html)

3. dérive génétique artificielle (sources : e-sante.futura-sciences.com/)

4. chromosome (sources : www.beltina.org/health-dictionary)

5. Stephen Jay Gould (sources : www.vetopsy.fr/)

6. Niles Eldredge (sources : www.amnh.org/exhibitions/darwin)

7. strates du temps (sources : fr.wikipedia.org/wiki/Tronc)

8. slection naturelle (sources : us2.harunyahya.com)

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

 Mots-clés : Charles Darwin - théorie synthétique de l'Evolution - Stephen J Gould - Niles Eldredge - sélection naturelle - mutations - phylogénétique - dérive génétique - extinctions de masse - génétique des populations - systématique - avantage sélectif - gradualisme - période de stase - catastrophisme

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mise à jour : 11 mars 2023

     Les étoiles dites primordiales sont les toutes premières étoiles ayant jamais existé dans l’univers. Elles étaient sensiblement différentes de celles que nous observons aujourd’hui dans notre ciel : leur rôle fut majeur car elles permirent d’ensemencer les générations stellaires suivantes pour aboutir, entre autres, à l’apparition de la Vie sur la troisième planète d’un système stellaire périphérique de la Voie lactée, le nôtre (et peut-être même ailleurs). Il n’est pas inintéressant de revenir sur cette première génération d’étoiles afin d’essayer de comprendre comment tout a commencé. Nous avons déjà abordé dans ce blog plusieurs aspects de ces débuts fort anciens : pour de plus amples informations, des liens avec les articles spécifiques seront chaque fois précisés.

L’Univers primitif

     De nos jours, la théorie dite du Big bang (voir : Big Bang et origine de l’Univers) n’est plus réellement remise en question : il subsiste certes encore des inconnues (notamment les tout premiers instants de l’Univers) mais des preuves directes sont venues conforter le schéma logique, au premier rang desquelles la découverte du rayonnement fossile sur lequel nous reviendrons. Résumons sommairement l’affaire :

. Les premiers instants

     Ce qui est ennuyeux avec l’appellation « Big bang » (à l’origine une boutade), c’est qu’elle laisse supposer une sorte d’explosion gigantesque ce qui est totalement faux puisque, par définition, une explosion se produit dans l’espace et que de l’espace, il n’y en avait pas : celui-ci s’est créé au fur et à mesure de l’expansion du tout nouvel univers. Mais enfin, usage fait force de loi…

     Sans revenir sur les éléments détaillés dans le sujet concerné, rappelons que les atomes se sont formés environ trois minutes après le point de départ initial (que l’on peut aussi nommer « singularité » puisque la physique classique ne peut y avoir cours) et que c’étaient forcément des atomes simples (hydrogène ou hélium). Toutefois, la température du magma originel était si intense que les électrons (négatifs) ne pouvaient pas encore se lier aux noyaux atomiques (positifs). De la même manière, les photons lumineux ne pouvaient pas encore s’échapper, d’où l’obscurité totale. Il faudra attendre environ 380 000 ans pour que la matière refroidisse suffisamment et que la lumière commence à voyager.

. Le rayonnement primitif

     Vers 380 000 ans et environ 3000°, un énorme « flash » est émis : la trace résiduelle de cet évènement est le fonds diffus cosmologique découvert en 1964 par Penzias et Wilson (ce qui leur valut le prix Nobel de physique), une observation qui fit définitivement pencher la balance du côté de la théorie du Big bang (voir : fonds diffus cosmologique). Visible depuis la Terre dans toutes les directions, ce rayonnement fossile possède une caractéristique remarquable : il semble parfaitement homogène… du moins à première vue.

. Les premières galaxies

     Quand on l’étudie de près, ce rayonnement, on s’aperçoit qu’il présente de subtiles et infimes variations - des irrégularités nommées par les spécialistes des « fluctuations » -

et c’est tant mieux. Parce que ce sont elles qui expliquent l’organisation actuelle de la matière et la formation des premières galaxies. Il n’existe évidemment aucune certitude mais la théorie la plus en vogue est la suivante : à mesure que la matière jusque là réduite à un volume encore minuscule s’est refroidie, de la matière noire s’est condensée (voir : matière noire et énergie sombre) entraînant l’accumulation de gaz. Les infimes variations que nous venons d’évoquer ont attiré gaz et matière noire vers les endroits les plus denses (les « filaments cosmiques », voir : juste après le Big bang) d’où la naissance de conglomérats qui, secondairement, ont conduit à la formation des premières galaxies et des premières étoiles exclusivement composées d’hydrogène et d’hélium, des étoiles dites « primordiales ».

     A quel moment apparurent ces premières structures ? Lors de récentes observations de l’espace lointain, le télescope spatial Hubble a pu mettre en évidence la présence de galaxies très tôt dans l’histoire de l’Univers : environ 600 000 ans après le Big bang (Ce fut une surprise pour les astronomes qui pensaient à une apparition progressive vers 1 à 2 milliards d’années). La formation de notre Univers, on le sait à présent, date d’environ un peu moins de 14 milliards d’années et la constitution des premières étoiles vite regroupées en galaxies s’est donc faite très tôt.

Les étoiles du début

     Il est finalement plus facile de comprendre l’évolution des nuages primordiaux parce que ces derniers ne possèdent aucune chimie compliquée ; ils sont en effet composés d’hydrogène et d’hélium, donc sans atomes lourds ou molécules complexes et donc sans non plus de champs magnétiques : ce sont des structures simples. A cette époque (très) ancienne, les régions les plus denses formaient assez peu d’hydrogène moléculaire mais cela a suffi pour refroidir l’ensemble. On pense que, au début, seules des étoiles supermassives (souvent d’une masse cent fois plus importante – voire plus - que celle du Soleil) se sont formées : les étoiles primordiales.

      Or les étoiles géantes, on l’a déjà mentionné, ont une espérance de vie très courte (voir : mort d’une étoile), peut-être un million d’années (à comparer avec la naine jaune qu’est notre Soleil dont la vie peut durer jusqu’à 10 milliards d’années). Leurs fins de vie sont cataclysmiques et les gigantesques explosions terminales de ces premières étoiles ont pu libérer dans l’espace nombre de corps jusque là absents (soufre, fer, oxygène, or, etc.). C’est cette particularité évolutive qui fait dire que les étoiles primordiales ont ensemencé l’Univers, permettant à celles qui leur ont succédé d’intégrer des matériaux nouveaux… des matériaux sans lesquels la Vie (telle qu’on la connaît) n’aurait pas pu apparaître.

Les plus anciennes étoiles de notre Galaxie

     Notre galaxie, la Voie lactée (également appelée « la Galaxie ») s’est formée il y a environ 12 à 13 milliards d’années à partir d’un gigantesque nuage de gaz. Douze à treize milliards d’années, c’est presque le début de l’Univers et, à défaut d’y trouver des étoiles primordiales déjà depuis longtemps éteintes, est-il possible d’y repérer des étoiles très anciennes, celles de la deuxième génération, qui succédèrent aux étoiles primordiales ? Et si oui, où faut-il chercher ?

     Rappelons tout d’abord la structure d’une galaxie, par exemple celle d’une galaxie spirale comme la nôtre (voir : les galaxies et place du Soleil dans la Galaxie). Le centre d’une galaxie est occupé par un bulbe composé d’étoiles certes anciennes mais riches en éléments lourds. Autour de ce centre, se trouve le disque galactique qui est, quant à lui, un lieu de formation de nouvelles étoiles car il s’y trouve beaucoup plus de gaz et de poussières. Au-delà du disque et de ses bras en spirales, un certain nombre d’étoiles habitent ce que l’on appelle le « halo » galactique et c’est ce halo qui nous intéresse. Signalons au passage que nous ne voyons que la partie visible de ce halo mais qu’existe une région périphérique encore plus étendue composée de matière noire à la nature inconnue.

     C’est dans la zone visible du halo galactique que se trouvent les étoiles les plus anciennes dont la métallicité (les atomes secondairement acquis de plomb, de soufre, etc. déjà cités) est la plus faible car c’est là que se sont formés les premiers éléments galactiques. Effectivement, lorsque le gaz s’est rassemblé pour engendrer le disque galactique, certaines étoiles ont été repoussées en périphérie de l’ensemble et – point important – c’était les premières à avoir été ensemencées par les étoiles primordiales. Toutefois, la plupart de ces étoiles ont dû être de taille bien plus petite que celles de la première génération stellaire ce qui sous-entend qu’elles ont pu vivre plus longtemps… et qu’elles sont donc encore peut-être présentes et observables.

      Et c’est bien ce que rapportent les observations : on a ainsi découvert une étoile dont les quantités de fer sont 100 000 fois moindres que celles du Soleil. Très certainement une étoile de seconde génération. La découverte en revient à Elisabetta Caffau et sonéquipe de recherche européenne (article paru dans la revue Nature en septembre 2011) grâce au VLT (Very Large Telescope européen, installé au Chili). Il s’agit d’un astre situé à 4000 années-lumière de nous, dans la constellation du Lion, et qui, d’après les données du VLT, est pratiquement composé uniquement d’hydrogène et d’hélium puisqu’il ne renferme que 0,00007% d’atomes lourds (contre 2% pour le Soleil). C’est probablement un des astres les plus âgés de la Galaxie, né 8 milliards d’années… avant le système solaire.

     Identifier de tels objets suppose aussi que des étoiles très massives ont dû exister à proximité, des astres depuis longtemps disparus. A contrario, quand on se rapproche du disque galactique, puisqu’il s’y forme encore des étoiles (environ 4 à 5 par an), on trouve très logiquement une proportion plus importante d’étoiles massives.

Les autres galaxies

     Depuis peu, on peut également observer des galaxies très lointaines (et donc très anciennes puisque, rappelons-le, plus on observe loin, plus on voit dans le passé). En 2010, le télescope spatial Hubble nous a ainsi gratifié d’une très intéressante photographie de galaxies fort anciennes (à plus de 13 milliards d’années-lumière, soit presque le début de l’Univers). On y distingue de plus petites galaxies que celles d’aujourd’hui, ces structures possédant des populations d’étoiles très bleues ou, dit autrement, d’étoiles jeunes très primitives et déficitaires en éléments lourds : des étoiles primordiales ou, à tout le moins, de seconde génération. Voilà qui conforte encore plus l’image d’un Univers en expansion créé à partir d’une singularité initiale extraordinairement petite.

Un Univers en expansion

     Notre Univers est immense : des milliards de galaxies renfermant chacune des centaines de milliards d’étoiles… On sait depuis quelques années que cet univers s’étend sans cesse, créant l’espace au fur et à mesure et, plus encore, que cette expansion s’accélère. On le sait en effet depuis Hubble (l’astronome, pas le télescope spatial) : les galaxies s’éloignent les unes des autres et ce d’autant plus vite qu’elles sont éloignées de la nôtre. Il n’existe qu’une exception à cette règle universelle : les groupes locaux, c'est-à-dire des galaxies suffisamment proches les unes des autres (tout est relatif) pour que ce soit la gravité qui règle leurs mouvements ; c’est par exemple, le cas de notre Voie lactée et de la trentaine de galaxies qui lui sont proches, comme celle d’Andromède M31 avec laquelle elle fusionnera dans quelques milliards d’années. Il s’agit là d’exceptions dite locales puisque, à terme, ces groupes de galaxies voisines ne finiront plus par former qu’une seule et même entité… s’éloignant de toutes les autres.

     L’univers continuera-t-il son expansion ? La réponse est pour l’instant inaccessible. Il est possible que cette fuite vers l’immensité soit sans fin et que ce formidable déploiement de l’espace aboutisse à un vide incommensurable peuplé de quelques ilôts de matière qui finiront par s’effilocher dans le néant. A l’inverse, on peut imaginer que cette expansion cessera à l’arrivée d’un point d’équilibre encore inconnu pour s’inverser dans une contraction qui ramènera la matière à son point d’origine (les cosmologistes ont baptisé cette éventualité du nom de Big crunch). Certains avancent même l’idée d’une sorte « d’effet de balancier » de l’Univers s’étendant sur des dizaines de milliards d’années en une sorte de pulsation perpétuelle.

     Les lois de la physique étant immuables, le seul moyen d’approcher une réponse crédible est l’étude de notre passé galactique, notamment celle de ses premiers instants. Il reste tant de mystères à découvrir (matière noire, énergie sombre, singularité initiale, etc.) que l’observation, encore et toujours, du cosmos est pour l’Homme le seul moyen de satisfaire sa curiosité. Simple curiosité, toutefois, car la durée de ces phénomènes dépasse totalement son espérance de vie, même en terme de civilisations ou d’espèce…

Images

1. Rigel et la nébuleuse de la Tête de Sorcière

(sources : fredofenua.blogspot.com/2008_10_01_archive.html)

2. vue d'artiste du Big bang (sources : paleodico.wifeo.com)

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

4. vue d'artiste d'une explosion de supernova (sources : dreamstime.com)

5. Voie lactée (sources : fr.wikipedia.org)

6. plus vieille étoile de la Voie lactée (sources : ciel.science-et-vie.com)

7. plus anciennes galaxies photographiées par le télescope spatial Hubble

(sources : hubblesite.org/newscenter)

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

Mots-clés : Big bang - rayonnement fossile - singularité initiale - photons - satellite COBE - télescope spatial Hubble (site en anglais) - étoiles supermassives - naine jaune - Voie lactée - halo galactique - accélération de l'expansion - groupe galactique local - Big crunch

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1. juste après le Big bang

2. les premières galaxies

3. Big bang et origine de l'Univers

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5. matière noire et énergie sombre

6. fonds diffus cosmologique 

7. mort d'une étoile

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