Le blog de cepheides

    Observer l’Univers qui l’entoure, depuis le plus petit grain de sable jusqu’à l’étoile lointaine, a, de tout temps, passionné l’Homme. Une manière certaine de se situer, d’expliquer sa présence, d’anticiper son avenir peut-être. Mais l’observation n’est que le début : homo sapiens, grâce à son cerveau capable d’abstraction, a presque aussitôt cherché à le comprendre, cet Univers, à le décrypter, à l’interpréter. Pour cela, il devait identifier les grandes lois physiques et mathématiques qui expliquent son agencement. Durant des siècles, s’affranchissant peu à peu des obscurantismes et des préjugés, les scientifiques ont bâti des théories, accumulé des expériences, édifié des modèles, amassé patiemment certitudes et probabilités. Après Newton, c’est Albert Einstein qui, le premier, réussit à expliquer de façon convaincante l’une des quatre grandes forces de notre environnement, la gravitation, dans sa théorie de la relativité générale (voir sujet : théorie de la relativité générale). Les trois autres forces fondamentales (interaction faible, interaction forte et électromagnétisme : voir sujet : les constituants de la matière) furent unifiées par la mécanique quantique (voir sujet : mécanique quantique) quelques années plus tard. Tout est donc parfait ? Hélas non car ces deux théories, la relativité einsteinienne et la physique des quantas, sont complètement incompatibles... Or, si l’on veut vraiment connaître les mécanismes régissant l’Univers dont nous faisons partie, il est indispensable d’avoir une explication physique globale : il est en effet peu probable que l’Univers réponde à des lois différentes selon l’endroit ou les niveaux d’où on l’observe. Vers la fin du siècle dernier, un certain nombre de théories unificatrices ont vu le jour et la plus prometteuse d’entre elles semble être la théorie des cordes.

Genèse de la théorie des cordes

     Vers 1950, il n’était toujours pas possible de comprendre vraiment la physique des particules plus petites que l’atome, particules que l’on appelle des hadrons (il s’agit en fait de particules élémentaires comme les quarks constituant protons et neutrons eux-mêmes formant le noyau des atomes, les gluons responsables de l’interaction forte entre les quarks, etc.). Tout ce petit monde fort complexe est bien régi par la mécanique quantique mais sans que l’on ait d’explication véritable sur leurs interactions. Il faudra attendre 1973 et l’arrivée d’une nouvelle théorie, la chromodynamique quantique, pour y voir un peu plus clair mais de façon encore partielle.

     C’est environ 10 ans plus tard que l’on entend réellement parler de la théorie des cordes qui se propose – puisque les particules restent en grande partie mystérieuses – de les penser autrement : dans cette théorie, les entités basiques de la physique, ces fameuses particules subatomiques, ne sont plus considérées comme des objets ponctuels mais comme des cordes infinitésimales formant des boucles qui vibreraient en possédant une tension, tout comme un élastique dont la tension s’accroit au fur et à mesure qu’on l’étire. Rappelons-nous que chaque particule subatomique est identifiée par son spin, c'est-à-dire une caractéristique particulière qui lui est propre (comme, également, la charge électrique ou la masse) représentant ici l’énergie cinétique de la particule tournant sur elle-même autour d’un axe. La théorie des cordes prétend que ce sont ces vibrations à des fréquences diverses qui expliquent les variations de spins observées et donc les différentes particules. Du coup, les divers types de cordes et leurs vibrations multiples seraient à l’origine de toutes les particules élémentaires de notre univers. Bien entendu, la théorie s’appuie sur de savantes équations mathématiques (notamment la théorie des surfaces de Riemann) que je serais bien en peine ici d'expliquer… Quoi qu’il en soit, il s’agit là d’une remise en cause complète, et de notre perception, et de notre compréhension de la physique subatomique.

Une théorie séduisante mais pas encore démontrée

     Les spécialistes de la question le disent et on les croit : pour permettre l’unification des deux grandes physiques, la théorie des cordes doit satisfaire à trois conditions principales :

    1. toutes les particules subatomiques sans exception doivent entrer dans le cadre de la théorie ;

     2. la théorie doit parfaitement décrire la gravitation 

     3. ce qui entraîne le fait qu’il doit s’agir d’une théorie géométrique, seul moyen de prendre en compte  cette gravitation.

     Que disent les équations de la théorie des cordes ? Que les trois conditions qu’on vient de voir lui sont tout à fait accessibles… à la condition qu’on considère un espace-temps à au moins dix dimensions ! Ce qui pose problème puisque dans notre univers (en tout cas pour sa partie visible) il n’existe que quatre dimensions ! L’ennui est que lorsqu’on revient à quatre dimensions, l’unicité de la théorie si intéressante disparaît… La cohérence mathématique de la théorie exige donc plus de dimensions qu’il ne semble y en avoir dans notre monde : ses partisans nous affirment que, en réalité, ces dimensions supplémentaires existent bel et bien mais qu’elles sont enroulées au niveau microscopique, un niveau des millions de fois inférieur à celui de l’atome. Cette affirmation doit être évidemment prouvée avant de valider la théorie : le retour (mathématique) à un espace-temps à quatre dimensions est donc le grand défi que s’efforcent de vaincre les chercheurs actuels de la théorie des cordes.

Une théorie unificatrice et ses conséquences

     Une chose est en tout cas certaine : la théorie des cordes (qui est en fait l’amalgame de plusieurs théories prenant en compte des cordes de natures différentes) semble être l’entreprise conceptuelle actuellement la plus à même d’associer la gravitation à la mécanique quantique et il est donc normal que cette aventure – extraordinairement théorique – passionne non seulement les chercheurs de physique fondamentale mais également les mathématiciens… et les astronomes.

     D’ailleurs, comme le lecteur l’aura certainement remarqué, j’ai fait figurer ce sujet non pas en physique (comme la mécanique quantique, par exemple) mais dans la catégorie des sujets d’astronomie et il y a de bonnes raisons à cela : de grandes interrogations existent toujours sur des phénomènes astronomiques importants tout simplement parce qu’on ne sait pas associer mécanique quantique et relativité générale.

          *  C’est par exemple, le cas des trous noirs. Voilà des objets dont on connait l’existence et dont on peut même mettre en évidence la réalité (du moins de façon indirecte puisque, par sa seule présence, un trou noir modifie la partie d’univers qui l’entoure) mais qu’on ne sait pas expliquer complètement (voir sujet : trous noirs).

      Pour mémoire, je rappelle qu’un trou noir est le stade évolutif terminal de très grosses étoiles : en effet, si la masse d’une étoile dépasse quarante fois celle de notre Soleil (MS), son noyau résiduel dégénéré peut dépasser les trois MS. En pareil cas, les forces de répulsion des composants atomiques dégénérés (neutrons et protons) ne peuvent plus s'opposer à la compression des forces gravitationnelles et la matière s’écrase sur elle-même sans que plus rien ne s’y oppose : on aboutit alors à la formation d’un trou noir dont la principale caractéristique est qu’aucune matière – pas même la lumière – ne peut s’en échapper. Avant l’anéantissement, on peut observer le disque d’accrétion, sorte de dernier ballet de la matière appelée à disparaître et qui dessine les abords du trou noir par l’échauffement gigantesque qu’elle subit (ce qui permet de repérer le phénomène). Puis, cette matière est absorbée par le trou noir, sans espoir de retour, et le moment où elle bascule vers l’inconnu se situe à ce que l’on nomme l’horizon du trou noir, dernière ligne encore visible avant le néant. Que devient-elle ensuite ? Ni la physique quantique, ni bien sûr la relativité ne peuvent répondre. Voilà donc un domaine où la théorie des cordes pourrait nous rendre de sérieux services…

          * Un autre sujet – et non des moindres – qui passionne les astronomes, notamment ceux qui s’intéressent à la cosmologie, est le Big-Bang. Ou, pour être encore plus général, le début de notre univers. Dans le sujet dédié (voir : Big bang et origine de l’Univers), nous avions vu que, en remontant le temps jusqu’aux origines, à partir d’un certain moment appelé temps de Planck, très précisément à 10^-43 seconde après le début, les quatre forces fondamentales que nous avons évoquées plus haut sont fusionnées en une force unique, la supergravité. A cet instant, très court mais si important, les lois de la physique classique ne s’appliquent plus (ou pas encore). La théorie des cordes serait elle susceptible de nous aider à comprendre comment tout a commencé ?

     D’autres problèmes d’astronomie restent – si j’ose dire – en souffrance et on aimerait bien une théorie (en fait un ensemble de lois mathématiques conduisant à un modèle qu’il serait possible d’expérimenter par la suite) nous permettant de les expliquer…

La théorie des cordes a-t-elle un intérêt autre que… théorique ?

     La réponse est à l’évidence oui ! S’acharner à unifier des théories physiques compliquées en une théorie encore plus complexe ne relève pas d’un simple jeu mathématique pour quelques initiés, fussent-ils géniaux. Les retombées d’une telle entreprise, si elle devait aboutir, seraient considérables. Evidemment, comme on vient de le voir, ou pourrait en apprendre énormément sur notre Univers (et donc sur nous-mêmes) mais pas seulement. Il suffit de se rappeler combien la physique quantique a été décriée à ses débuts : certains scientifiques criaient à la mystification, ne pouvant comprendre comment on pouvait tirer des lois à partir du pur hasard ; d’autres riaient à la lecture de qu’ils considéraient comme un salmigondis. D’autres encore, plus sages peut-être comme le grand Einstein lui-même, préféraient attendre dans une prudente réserve teintée de scepticisme. Et pourtant ! Sans mécanique quantique, pas de contrôle de l’électron et donc ni transistors, ni informatique. Pas non plus de supraconduction et d’imagerie médicale de type résonnance magnétique nucléaire (IRM). Sans elle, on ne saurait toujours pas contrôler la lumière pour réaliser les faisceaux laser de nos lecteurs de DVD. Même chose pour les centrales nucléaires… La mécanique quantique, si mal comprise car si imprévisible et apparemment si contraire à notre logique, a transformé notre monde.

      Si l’on arrive à écrire des équations universelles de la théorie des cordes et à formaliser la théorie unificatrice, les conséquences pratiques – impossibles évidemment à imaginer aujourd’hui - en seront certainement considérables. Au-delà de la satisfaction d’avoir compris un peu plus notre univers, les transformations de notre quotidien seront telles qu’il faut souhaiter de l’intuition, beaucoup de patience et peut-être un peu de chance à ces chercheurs si particuliers.

Images

1. galaxie NGC 4945 (sources : www.eso.org)

2. constituants de l'atome (sources : abyss.uoregon.edu)

3. cordes (sources : hypersite.free.fr/)

4. univers multidimensionnel (sources : techno-science.net) 

5. dessin d'un trou noir (sources ; paturage.files.wordpress.com)

6. simulation des premiers instants de l'Univers (sources : irfu.cea.fr/)

7. homecinema (sources : le-showroom.ecranlounge.com)

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

Mots-clés :  relativité générale - mécanique quantique - hadron - quark - gluon - chromodynamique quantique - trou noir - Big bang - supergravité  - temps de Planck - théorie unificatrice de la physique - théorie des cordes (compléments)

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

Articles connexes sur le blog :

* Big bang et origine de l'Univers

* théorie de le relativité générale

* mécanique quantique

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

 Mise à jour : 8 mars 2023

      La disparition des grands sauriens date de – 65 millions d’années et elle s’est faite rapidement, en quelques milliers d’années, ce qui est très court comparé à leur règne qui s’étale sur plus de 150 millions d’années. On a expliqué dans des sujets précédents combien il était probable que cette disparition a été hâtée par la chute d’une météorite géante sur des populations déjà en déclin (voir sujets : la disparition des dinosaures et l'empire des dinosaures). Quoi qu’il en soit, une niche écologique majeure s’est trouvée libérée pour des successeurs potentiels qui vivaient jusque là dans l’ombre, les mammifères.

     Il est néanmoins intéressant de noter qu’une compétition s’engagea assez rapidement entre deux types de mammifères : les placentaires et les marsupiaux, l’Evolution ayant donné dans chacun de ces deux groupes des individus également armés comme on le verra ensuite (on parle alors d’évolution parallèle, c’est-à dire l’acquisition de caractéristiques semblables dans deux espèces occupant un même espace, à ne pas confondre avec une évolution convergente qui donne des attributs identiques à deux populations existant à des époques ou dans des écosystèmes différents).

Placentaires et marsupiaux

     Les mammifères sont pratiquement contemporains des dinosaures. Toutefois, dès le début, la suprématie des grands sauriens se révèle indiscutable et les mammifères doivent se contenter de la portion congrue : à cette époque, ils sont représentés par de petits vertébrés à sang chaud (dont certains possèdent une fourrure) et qui, vivant principalement la nuit, se nourrissent d’insectes, de vers et parfois… d’œufs de dinosaures.

     Tout change pour les mammifères à la fin du crétacé, très précisément lors de ce que l’on nomme la " limite KT ", où une extinction massive touche nombre d’espèces vivantes, au premier rang desquelles les dinosaures. On entre alors dans le cénozoïque (ancienne époque tertiaire) dont les premiers millions d’années sont le paléogène et c’est à partir de cette époque lointaine que va se développer la « radiation » des mammifères, c'est-à-dire leur conquête de tous les milieux laissé vacants par leurs gigantesques prédécesseurs. Rapidement deux sous-classes de mammifères apparaissent, les placentaires et les marsupiaux, vraisemblablement à partir d’une souche commune originaire d’Amérique du nord, et probablement en raison, à cette époque, de l’isolement  des continents (voir le sujet : dérive des continents ou tectonique des plaques), ils ne rentreront véritablement en compétition que plus tardivement.

          *  mammifères marsupiaux

     Chez les marsupiaux (du grec marsipos = sac), la femelle possède une poche ventrale dans laquelle, peu après sa naissance, se développe son petit. En effet, point important, après environ 3 semaines,  l’enfant marsupial se retrouve extériorisé sous la forme d’un fœtus très primitif au point que certains scientifiques l’ont baptisé « larve marsupiale ». L’enfant devra donc procéder à son développement définitif dans la poche externe de sa mère. C’est dire que cette croissance - qui prendra plusieurs mois - laisse la femelle et son petit très vulnérables à la prédation.

     Il existe encore aujourd’hui un peu moins de 300 espèces différentes de marsupiaux, notamment des kangourous (mais dont le nombre d’espèces est passé en 150 ans de 42 à moins de 15). Les kangourous sont les plus grands marsupiaux toujours vivants mais, au paléogène et jusqu’à assez récemment, existaient des espèces bien plus grandes, parfois de la taille d’un hippopotame, herbivores (comme le diptrodon ou le Nototherium) ou carnivores comme le thylacosmilus qui était une sorte de tigre à dents de sabre marsupial dont le poids pouvait dépasser les 100 kg.

          *  mammifères placentaires

     Ils représentent l’immense majorité des mammifères et c’est de ce groupe d’animaux dont nous sommes issus. A la différence des marsupiaux que nous venons d’évoquer, les placentaires – comme leur nom l’indique – ont une gestation totalement intra-utérine : les petits sont ainsi bien plus longtemps protégés de toute agression extérieure en  se développant au sein d’un sac interne à la mère, le placenta. La liaison avec celle-ci se fait au moyen du cordon ombilical et du liquide amniotique dans lequel baigne le petit : il s’agit donc là d’une protection maximale mais pas seulement car le placenta a bien d’autres rôles. Il permet en effet une nutrition complète en différents éléments (sucres, minéraux, acides aminés, etc.) mais aussi une certaine fonction respiratoire, le recyclage des déchets (fonction excrétrice) et une activité hormonale (fonction endocrine). Signalons aussi que le placenta a un rôle majeur en immunologie en assurant une barrière entre l’enfant et le monde extérieur. On comprend donc aisément que la gestation paraît mieux protégée chez les placentaires que les marsupiaux. Cela explique-t-il la plus grande réussite des placentaires dans leur colonisation de la Terre ? En effet, ils sont présents partout dans le monde, non seulement sur la terre ferme mais aussi dans les océans (cétacés) et même dans l’air (chauve-souris ou chiroptères dont on oublie souvent que c’est le deuxième « ordre » de mammifères le plus nombreux, juste derrière les rongeurs).

Compétition entre mammifères

     A la fin du crétacé n’existaient probablement que 200 à 300 espèces de mammifères regroupées en un peu moins de 30 familles dont 1/3 était représenté par les placentaires, 1/3 par les marsupiaux, le dernier tiers relevant d’espèces n’ayant pas survécu. A cette époque, les donnes étaient équivalentes entre les deux grands groupes de mammifères. Survient alors la disparition des dinosaures et la radiation évolutive (on peut même parler « d’explosion évolutive ») des mammifères qu’on retrouve partout en quelques dizaines de milliers d’années. D’un point de vue très schématique, on peut dire que les placentaires ont surtout dominé les continents du nord tandis que les marsupiaux se trouvent en position de force dans l’hémisphère sud (à l’exception du continent africain où ils n’ont jamais été présents).

     C’est à la fin du trias que le supercontinent occupant jusque là la Terre, la Pangée, commence à se fractionner. On peut supposer que cette dislocation a permis durant longtemps la non-communication et donc l’absence de compétition entre les deux grands groupes de mammifères. Vient alors la formation de l’isthme de Panama qui permet l’irruption des placentaires vers le sud où ils vont progressivement remplacer les marsupiaux. D’un point de vue anatomique, les marsupiaux n’étaient pas réellement désavantagés ; le tigre marsupial à dents de sabre (thylacosmilus) devait certainement être aussi redoutable que son cousin placentaire, le smilodon. Pourtant rapidement les placentaires triomphent, ne laissant en Amérique du sud que quelques rares niches écologiques aux marsupiaux. Pour expliquer ce succès, la seule explication qui vient à l’esprit est celle de la différence liée à la gestation des petits qui, comme on l’a vu, semble plus performante chez les placentaires.

     L’Australie, restée isolée, est le dernier continent où dominent les marsupiaux. C’est à l’Homme que l’on doit la triste réalité du déclin des marsupiaux sur ce continent. La colonisation humaine coïncide avec l’introduction de mammifères placentaires tels certains herbivores, le chat, le lapin, etc. qui vont progressivement faire régresser les espèces autochtones endémiques. Ajoutons à cela une lutte sans discernement, pour des raisons essentiellement économiques, contre les marsupiaux : ces espèces sont aujourd’hui protégées mais il est déjà trop tard pour nombre d’entre elles (on pense notamment au chien marsupial dit loup de Tasmanie dont le dernier représentant fut exterminé en 1936).

La compétition interspécifique, fer de lance de l’Evolution

     Si l’on met de côté le rôle néfaste de l’Homme en Australie dont la prédominance exclusive a rompu la stabilité de l’écosystème naturel, force est de constater que partout où les marsupiaux ont rencontré les placentaires, ce sont ces derniers qui ont pris le dessus. Certes, il s’est parfois agi de dissemblances morphologiques et comportementales : le tigre marsupial à dents de sabre par exemple, était dans l’ensemble moins rapide et moins lourd que le smilodon, son concurrent placentaire. Cela n’explique toutefois pas tout. La vraie différence entre ces différentes espèces réside dans le mode de gestation, forcément défavorable comme on la vu, aux marsupiaux. L’Evolution, on l’a souvent répété, entraine la survie du plus apte, celle de l’individu le mieux adapté à son milieu et, de ce point de vue, les marsupiaux partaient avec un handicap.

     La gestation marsupiale, par exemple, oblige à une ossification plus précoce de la boîte crânienne ce qui limite forcément le développement du cerveau de l’individu. De la même façon, la croissance de l’embryon dans une poche externe empêche l’apparition d’individus de grande taille : impossible d’imaginer une baleine marsupiale ! Or, on sait que le développement de la taille d’un individu est un élément important dans la compétition interspécifique…

     C’est également la raison pour laquelle on ne retrouve pas de grands primates marsupiaux (je ne dis pas que cela était impossible – il existe des marsupiaux d’assez grande taille – mais seulement bien plus improbable). On peut affirmer au bout du compte que, si les marsupiaux avaient pour une raison quelconque dominé leurs cousins placentaires, jamais l’Homme et son gros cerveau n’auraient vu le jour. L’Evolution se serait dirigée dans une autre direction et nous ne serions pas là pour en parler.

Images

1a. loup (canis lupus) (sources : fr.academic.ru)

1b. kangourou (sources : www.dinosoria.com)

2. dinosaures (sources : s2.e-monsite.com)

3. larve marsupiale (sources : www.mnhn.fr/)

4. foetus dans son placenta (sources : medicalimages.allrefer.com)

5. dislocation de la Pangée (sources : www2.ggl.ulaval.ca)

6. Thylacosmilus ou tigre marsupial à dents de sabre (sources : fr.wikipedia.org)

7. primate (gorille) (sources : pin.primate.wisc.edu)

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

Mots-clés : disparition des dinosaures - mammifères placentaires - mammifères marsupiaux - évolution parallèle - évolution convergente - crétacé - limite K-T - cénozoïque - paléogène - radiation évolutive - larve marsupiale - thylacosmilus - Pangée - smilodon - loup de Tasmanie (thylacine)

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

  Articles connexes sur le blog :

* l'empire des dinosaures

* la disparition des dinosaures

* les mécanismes de l'évolution

* la dérive des continents ou tectonique des plaques

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

 Mise à jour : 8 mars 2023

Pour admirer les étoiles, la recette est simple : il faut choisir une belle nuit sans Lune et sans nuages et s’installer confortablement dans un coin sombre, à l’abri des lueurs dérangeantes de la civilisation. Durant cinq à six minutes environ on laisse alors ses yeux s’habituer peu à peu à l’obscurité. De cette noirceur où flottaient difficilement quelques étoiles émergent progressivement des millions de points lumineux comme autant de diamants scintillants… Des millions ? Non, seulement quelques milliers, même pour l’œil le mieux aguerri, mais l’impression de foisonnement de ces minuscules lumières est si impressionnante que l’on se sent incroyablement petit sur notre coin de Terre.

Beaucoup d’anciens pensaient d’ailleurs qu’une sphère de velours sombre entourait notre planète en un écrin constellé de pléiades de pierres précieuses auxquelles, par leur proximité apparente, ils appliquaient des géométries compliquées en rapport avec leurs croyances d’éternité. On sait aujourd’hui que ces figures, les constellations, ne sont que des constructions imaginaires uniquement reliées par leurs luminosités relatives… Mais le bestiaire cosmique ainsi inventé est si riche que, encore de nos jours, on y fait souvent référence.

Si, au moyen d’un outil amplificateur comme, par exemple, une paire de jumelles, on tente d’explorer un par un ces astres lointains, il nous apparaît subjectivement qu’ils ne sont pas tous identiques  et que leur éclat semble variable. Et, en fait, leurs aspects sont dissemblables car, c’est vrai, les étoiles nous parlent : elles chantent et leurs mots sont en couleur.

 Des interrogations anciennes

Deux siècles avant J.C. les savants grecs se posaient déjà des questions sur la répartition des astres dans le ciel. C’est à Hipparque (vers 190 av. J.C. - 120 av. J.C.) que revint le mérite de chercher à classer les étoiles en 6 grandeurs par ordre d’éclat décroissant (étoiles de première grandeur pour les plus brillantes jusqu’à la sixième grandeur pour les moins lumineuses). Toutefois, ce classement pouvait prêter à confusion puisque se rapportant à la taille de l’étoile. On abandonna donc cette approche pour parler de magnitude apparente, des magnitudes séparées par un écart de brillance d’un échelon de 2,5. En d’autres termes, une étoile de magnitude 2 est 2,5 fois plus brillante qu’une étoile de magnitude 3 ce qui revient à dire que plus la magnitude d’une étoile est élevée, moins elle est brillante.

Ce système de magnitude apparente est trompeur car il ne correspond pas à la luminosité véritable de l’astre étudié en raison de sa distance qui est variable par rapport à la Terre : un astre peu lumineux peut, en réalité, l’être beaucoup mais c’est son éloignement qui le rend difficile à discerner. On introduisit en conséquence la notion de magnitude absolue en imaginant l’éclat de l’étoile observée si, comparée à ses sœurs, elle se trouvait à la même distance de la Terre que toutes les autres. On décida de retenir le chiffre de 10 parsecs (32,61 années-lumière) comme étalon standard de distance.

C’était assurément un progrès mais on décida de compléter le calcul avec celui de la couleur des étoiles qui donne, comme on le verra, une indication sur la chaleur de leur surface. On obtint ainsi les caractéristiques spectrales de chaque groupe d’astres, une classification encore en usage aujourd’hui, classification codifiée au début du XXème siècle par deux astronomes américains de l’observatoire d’Harvard, Antonia Maury (1866-1952) et Annie Cannon (1863-1941). Ajoutons que, pour tenir compte des différences de luminosité et de taille, les astronomes décidèrent de classer les astres selon leur éclat dans chacun des groupes identifiés.

Aujourd’hui, on sait donc plutôt bien « classer » réellement les étoiles d’après leurs caractéristiques : taille, éloignement, éclat et couleur. Mais justement pourquoi nos amies les étoiles peuvent-elles être de couleurs différentes ?

La couleur des étoiles

De la même façon que les étoiles sont de taille variable, elles ne sont pas toutes de la même couleur et cette couleur dépend de leur température et de leur âge. Au premier abord, c’est vrai, elles semblent blanches mais, comme nous le remarquions précédemment, si l’on observe plus attentivement chacune d’entre elles, on retrouve des teintes très souvent différentes : bleu, blanc, rouge, orangé, blanc-vert parfois et, d’une façon plus générale, nombre de nuances intermédiaires. Longtemps, cette disparité est restée sans explication et ce n’est qu’au début du XXème siècle qu’on a pu mieux la comprendre en définissant la physique du corps noir. Qu’est-ce qu’un corps noir, me direz vous ? Il s’agit en fait d’un objet idéal qui absorbe toute l’énergie électromagnétique sans n’en rien retransmettre : puisque la lumière est une onde électromagnétique, elle sera donc totalement absorbée par un corps noir. Considérons à présent une étoile comme un corps noir (un corps noir – c’est parfois difficile à saisir – n’est pas forcément noir mais seulement un objet qui ne réfléchit rien) : les courbes lumineuses émises par l’étoile elle-même lui sont donc propres, intégralement créées par elle. Puisque que l’on a remarqué que le spectre des étoiles était très semblable aux courbes de radiations d’un corps noir porté à différentes températures, la conclusion s’impose d’elle-même : les variations de couleur des étoiles sont la conséquence directe de leur température de surface et uniquement de cette température.

Plus une étoile sera chaude, plus elle aura un spectre important dans le bleu. A l’inverse, une étoile plus froide émettra dans le rouge et sera perçue comme telle.

Revenons un instant sur ces questions basiques d’optique physique : le spectre « continu visible » s’étend de 400 nm à 800 nm (nm signifiant nanomètre soit le milliardième du mètre). Vers 400 nm, on observe une couleur bleue (en dessous, c’est l’ultraviolet, non visible par l’œil humain mais accessible à l’œil de l’abeille) tandis que vers 800 nm on est dans la couleur rouge (et, au-delà dans l’infrarouge non visible). L’étude du spectre stellaire donnera donc une longueur d’onde dominante associée à la couleur et caractérisant la température de l’étoile étudiée. Prenons quelques exemples :

* Bételgeuse (alpha orionis) est une supergéante rouge de magnitude 1, située dans la constellation d’Orion à environ 500 années-lumière de la Terre, et accessoirement la 9^ème plus brillante étoile du ciel. Mille fois plus grosse que le Soleil, elle rayonne comme 100 000 Soleils réunis. Bien que jeune, elle est en fin de vie et explosera dans quelques milliers d’années en supernova. Son cœur s’effondre lentement, provoquant une gigantesque expansion de son rayon et donc la baisse de sa température de surface ce qui explique sa couleur rouge.

* Rigel (beta orionis) est une supergéante bleue qui fait également partie de la constellation d’Orion et est située à plus de 900 années-lumière de la Terre (ce qui, au passage, démontre l’absurdité de la notion de constellation). Septième étoile la plus brillante du ciel, elle est bien plus petite que Bételgeuse (84 fois la taille du Soleil) ce qui explique sa chaleur de surface notoirement plus élevée et donc sa belle couleur bleue. Pour l’anecdote, remarquons que cette supergéante fait partie d’un système ternaire puisque deux autres étoiles, Rigel B et Rigel C, gravitent avec elle en un système compliqué. Elle aussi a une espérance de vie courte et explosera probablement en un trou noir.

* le Soleil : la dominante spectrale de notre Soleil se situe vers 500 nm et donc dans le vert. Toutefois, l’ensemble de son spectre lui confère une couleur blanche (tirant légèrement sur le vert) qu’on lui connait… en dehors de la Terre ! En effet, depuis notre planète, bien que sa lumière soit blanche, en raison de la plus grande diffusion du bleu (d'une longueur d'onde de 400 nm) dans l'atmosphère que du rouge (longueur d'onde 800 nm), il apparaîtra jaune (et le ciel bleu).

Les astronomes se sont donc retrouvés face à un véritable kaléidoscope de couleurs et, dès le XXème siècle, ils ont cherché à y mettre un peu d'ordre. Première méthode logique retenue : classer les étoiles selon les éléments chimiques identifiés à leurs surfaces. Ils ont ainsi répertorié sept groupes distincts qu'ils ont ensuite décliné en ordre décroissant de température et désigné par les lettres O, B, A, F, G, K et M. Difficile de s'en rappeler ? Les scientifiques américains ont proposé l'amusant petit moyen mnémotechnique suivant : " Oh Be A Fine Girl, Kiss Me ! "...

De ce fait, une étoile comme Lambda d'Orion, une géante bleue dont la température de surface atteint les 35 000°, est classée dans le groupe O tandis que le Soleil (naine jaune à la température de surface égale à 5 000°) est de classe G et les étoiles rouges comme Antarès (3 600°) sont rassemblées dans le groupe M.

Toutefois - rien n'est jamais simple - tout cela était encore un peu imprécis et, du coup, chaque groupe a été subdivisé en 9 sous-groupes de telle façon que le Soleil est en fait une étoile classée de type G2 (plus froide qu'une G1 mais plus chaude qu'une G3)... Comme on va le voir, cette classification, certes pratique, n'est pas la seule.

Le fait de connaître la couleur (et donc la chaleur) d’une étoile corrélée à sa taille permet de connaître sa durée de vie, le stade où elle se trouve et, bien sûr, la manière dont elle mourra.

La vie des étoiles

On peut également classer les étoiles selon les différents stades de leurs existences. Dans un sujet précédent (voir : mort d'une étoile), j’avais décrit les différents types d’étoiles et leur avenir : en voici les principales lignes (pour plus de détails, on se reportera au texte indiqué).

* les étoiles peuvent être (sommairement) classées de la façon suivante :

a. les naines rouges, soit environ 80% des étoiles : elles sont relativement petites (moins de 0,8 masse solaire) et d’une grande longévité ; si grande même que, depuis le Big bang elles n’ont pas encore eu le temps de mourir. Leur chaleur est faible ce qui explique leur couleur. A titre d’exemple, Proxima du Centaure, notre plus proche voisine, est l’une de ces naines rouges.

b. les naines jaunes (10% des étoiles) : plus chaudes que les précédentes, leur masse est comprise entre une et huit masses solaires et c’est typiquement le cas de notre Soleil. Leur espérance de vie est encore respectable, environ 10 milliards d’années. Lorsque tout leur carburant nucléaire sera épuisé, elles se transformeront en

c. géantes rouges : la dilatation considérable à ce stade des couches externes de l’étoile combinée à l’effondrement de son cœur explique la couleur rouge de l’enveloppe stellaire, plus froide car à distance du centre.  Le stade ultime de l’évolution de ce type d’étoile, lorsque que ne restera plus que son cœur nu (l’enveloppe s’étant dispersée dans l’espace) est celui d’une…

d. …naine blanche : de la taille d’une planète, cet astre est composé de manière dégénérée hyperdense, incapable d’entretenir la moindre réaction thermonucléaire. Il s’agit donc déjà d’un cadavre d’étoile qui va progressivement s’éteindre au fil de millions d’années pour devenir une

e. naine noire : ces restes d’étoiles sont probablement nombreux dans l’univers mais, par définition, ils ne sont pas visibles.

f. les supergéantes bleues sont des étoiles jeunes massives (plus de 10 masses solaires) et extraordinairement lumineuses. Compte tenu de leur taille, leur espérance de vie est courte ; elles finissent par épuiser rapidement leur carburant nucléaire pour devenir des

g. supergéantes rouges (toujours par le même mécanisme d’expansion qui refroidit leurs couches externes) et explosent en supernovas (voir le sujet novas et supernovas), voire même en trous noirs (voir le sujet trous noirs) pour les plus massives d’entre elles Elles ne représentent que quelques pourcents de l’ensemble.

On peut donc réunir ces différentes populations d’étoiles dans un diagramme spécifique (diagramme HR) bien qu’il soit parfois difficile de déterminer précisément les caractéristiques de chacune, ne serait-ce que parce que les observations sont rendues malaisées lorsqu’existent des systèmes multiples d’étoiles (environ 50% des cas).

* Le diagramme HR dit de Hertzsprung-Russel permet de corréler luminosité et chaleur des étoiles et donc de définir leurs différentes populations et établir ainsi l’évolution stellaire. On peut alors constater que la majorité des étoiles se situe sur une ligne du diagramme appelée séquence principale où ces astres passeront la plus grande partie de leur vie tandis que ne s’en échappent que les atypiques comme les supergéantes ou ceux qui sont en fin de vie.

Evolution stellaire

Les étoiles, comme toutes choses en ce bas monde, ont une évolution – on pourrait dire une vie – parfaitement prévisible. Leur aspect renseigne ceux qui se donnent la peine de les observer. Leurs mots sont en couleur, disais-je en préambule, et ces mots nous expliquent l’univers dans lequel nous vivons. Ils nous font notamment comprendre combien le Soleil, qui est une étoile bien banale mais si particulière pour nous, est important puisqu’il autorise la vie – notre vie - sur cette planète.

Images :

 1. l'amas ouvert NGC 3603 (sources : philippe.boeuf.pagesperso-orange.fr )

2. Hipparque (sources : www.dimensions-math.org)

3. Aldébaran et Sirius (sources : www.webastro.net) 

4. Bételgeuse et Rigel (sources : www.webastro.net) 

5. la Croix du Sud (sources : http://antwrp.gsfc.nasa.gov )

6. Beta Cephi, une binaire bleue (sources : http://a.gerard4.free.fr)

7. diagramme de Hertzsprung-Russell (sources : http://fr.wikipedia.org)

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

Brêve : la couleur des étoiles

     Dans l'hémisphère boréal, les nuits de juin sont les plus courtes. Le Soleil rasant l'horizon nord, le crépuscule s'étend dans la soirée, et les étoiles se font attendre...

     Les plus brillantes, Arcturus du Bouvier, l'Epi de la Vierge et Véga de la Lyre, apparaissent entre 22h30 et 23 heures. C'est entre chien et loup, lorsque le bleu du ciel s'assombrit, qu'il est le plus facile d'observer la couleur des étoiles. A l'oeil nu, Véga apparaît d'un blanc éclatant, Arcturus franchement orangée et l'Epi légérement bleuté. Si leur couleur diffère, c'est parce que leur surface de gaz n'est pas porté à la même température : de 4600°C pour Arcturus, la plus froide, donc la plus rouge, à 20000°C pour l'Epi.

(Science & Vie, n° 1125, juin 2011, p. 149)

Mots-clés : Hipparque - magnitude - corps noir - Bételgeuse - Rigel - naine rouge - naine jaune - géante rouge - naine blanche - naine noire - supernova - trou noir - supergéante rouge - supergéante bleue - digramme de Hertzsprung-Russell

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

Articles connexes sur le blog :

* mort d'une étoile

* la mort du système solaire

* céphéides

* novas et supernovas

* le mystère Bételgeuse

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

 Mise à jour : 5 mars 2023

Dans un sujet précédent (voir le propre de l'Homme), nous évoquions le fait que, contrairement à ce qui avait été longtemps pensé, le « rire n’est pas le propre de l’Homme » puisque certains animaux peuvent également user de cette émotion, notamment par dérision. Pour nous différencier de nos amies les bêtes ne restait alors plus que cette antienne : « l’Homme, seul, est capable de concevoir qu’il est mortel et que, un jour, le monde continuera à tourner sans lui… » L’animal, même le plus évolué (en dehors de l’Homme, évidemment) ne serait donc pas capable d’utiliser cette anticipation, probablement par manque de pouvoir d’abstraction : c’est, en tout cas, l’idée défendue par beaucoup. Toutefois, certains comportements animaliers, certaines attitudes peuvent laisser croire le contraire… Proposons-nous, aujourd’hui, de nous pencher sur cette intéressante – et angoissante – question mais en convenant, au préalable, de bien faire la distinction entre deux aspects fort différents du problème chez les animaux : le suicide et l’anticipation de leur propre mort.

Le suicide des animaux

La littérature abonde en signalements de « suicides » chez les animaux. Qui n’a pas entendu parler du scorpion qui, cerné par les flammes, préfère se piquer avec son dard ? Ailleurs, on évoque le chien qui meurt de chagrin sur la tombe de son maître ou les bancs de baleines s’échouant en un ensemble parfait et donc probablement volontaire. Ailleurs encore, on décrit les grandes migrations de lemmings suivies de « suicides collectifs »…

Pour chaque exemple étudié, une explication bien plus simple peut être retrouvée : pour le scorpion, par exemple, il a été démontré que, entouré par les flammes, il meurt en réalité d’une déshydratation provoquée par la chaleur et si, parfois, son dard semble vouloir le piquer, il ne s’agit que d’un mouvement spasmodique et involontaire dû à son  agonie (de plus, on sait que le scorpion est immunisé contre son propre venin). Les baleines ? Ici aussi, la théorie du suicide collectif a du plomb dans l’aile : les scientifiques avancent des causes bien différentes comme la désorientation du meneur du groupe (la baleine dominante) qui entraîne les autres sur une plage ou la présence de parasites qui prolifèrent dans l’oreille et le cerveau de ces animaux, parfois avec une rapidité terrible, déréglant leur système d’écholocation. Voire une pollution sonore ou des perturbations météorologiques intenses. Ou plusieurs de ces causes à la fois.

Le cas des lemmings a été élucidé récemment, en 2003. Ces petits rongeurs de Scandinavie sont connus pour leur explosion démographique tous les quatre ans environ, surpopulation suivie par une disparition massive et immédiate (les studios Disney ont même popularisé ce « suicide » dans un documentaire intitulé « le désert de l’Arctique », en 1958, contribuant ainsi à la diffusion de cette sorte de légende urbaine). Disney avait tort, on le sait à présent. Si les lemmings disparaissent soudainement et qu’on retrouve leurs cadavres par dizaines dans les étangs et les cours d’eau, c’est la conséquence d’une classique compétition prédateurs-proies : victimes de quatre prédateurs spécifiques (renard polaire, hermine, chouette et un oiseau de mer, le labbe), les lemmings prolifèrent jusqu’à être considérablement chassés ; le nombre des proies diminuant, les prédateurs quittent alors les lieux… et il faudra environ quatre ans pour que la population de lemmings explose à nouveau, cette surpopulation générant parfois des bousculades entraînant une partie des individus vers la mort, certes, mais une mort involontaire.

De nombreux autres exemples de « suicides animaliers » sont ainsi rapportés de temps en temps : chaque fois, une explication éthologique est retrouvée (quand on la cherche !). Si l’on admet que le suicide est un acte volontaire, une décision délibérée de terminer sa vie en pleine connaissance de cause (comme chez l’Homme), il semble évident que l’animal n’est jamais confronté à une telle situation. Un chien qui se laisse mourir à la suite de la disparition de son maître ou d’un compagnon de vie ne semble pas relever d’une stratégie volontaire : en pareil cas, on doit plutôt se référer à une perte de ses repères d’appartenance puisque, animal social, disparaît alors pour lui celui qu’il considère comme le chef de la meute.

En revanche, les « suicides collectifs » ne dépendent pas de cette logique ; comme on vient de le voir, il s’agit plus d'accidents en relation avec une perturbation du milieu dans lequel vivent les individus.

Le suicide des animaux, qu’il soit collectif ou encore plus individuel, relève certainement du mythe et, d’une façon plus générale, fait partie de cet anthropomorphisme qui dort en nous, nous poussant à prêter aux autres acteurs de la Nature nos propres sentiments.

D’un point de vue plus théorique, il est clair que, pour adopter des comportements suicidaires, il est impératif qu’existe chez les animaux une base génétique de l’autodestruction : on voit mal comment celle-ci pourrait se transmettre de génération en génération du point de vue strict de la sélection naturelle pour laquelle le « suicide » est forcément une impasse.

Il se trouve toutefois un certain nombre de situations dans lesquelles des individus – parfois en nombre – disparaissent au profit de leur communauté mais il ne s’agit pas de suicides : chez les insectes sociaux, par exemple, des individus peuvent être amenés à se sacrifier pour le bien-être de tous. J’ai déjà eu l’occasion de l’évoquer dans un sujet précédent (voir : insectes sociaux et comportements altruistes). J’avais alors souligné qu’il s’agissait de sacrifices entraînant la survie d’individus génétiquement très proches des sacrifiés, permettant ainsi ce qui semble être le point le plus important de l’Évolution : la transmission du code génétique de l’individu et de son espèce. Ce qui, au passage, remet singulièrement en perspective le soi-disant « altruisme » des animaux…

Toutefois, bien différente du « suicide » est la notion de mort, imminente ou non, chez l’animal et c’est cette notion que je souhaiterais à présent aborder.

La notion de mort chez les animaux

Enfant, je vivais dans un pavillon de banlieue, à Courbevoie (92). La famille possédait alors une chatte dont la grande spécialité était la capture de rats qu’elle dénichait près d’une usine voisine. Elle les chassait pour les acculer dans un recoin sombre du jardinet mais elle prenait grand soin de ne pas les mettre à mort immédiatement : j’ai toujours en mémoire les cris épouvantables (et très caractéristiques) des rats ainsi promis à une fin certaine et, encore aujourd’hui, je ne peux m’empêcher de penser que les rongeurs savaient parfaitement ce qui les attendait…

Certains animaux réagissent de façon parfois spectaculaire lorsqu’ils sont confrontés à la mort. J’ai déjà eu l’occasion de citer le cas très spécial des éléphants : on dit que les grands mâles vieillissants s’écartent du troupeau lorsqu’ils sentent « venir » leur propre fin et qu’ils rejoignent alors ce qu’on appelle le « cimetière des éléphants », un endroit spécifique de la savane où, avant eux, d’autres individus sont venus mourir. Légende ? On connait pourtant l’attitude singulière de ces animaux face à la mort de l’un d’entre eux : ils recouvrent de branchages et de terre le cadavre à la façon d’un linceul, veillant parfois toute une nuit le défunt, et se lancent même dans des processions, emportant avec eux une défense ou des os de leur mort. Comment expliquer une telle attitude ?

Chez les grands singes, les femelles confrontées à la mort de leur enfant continuent de s’occuper du petit cadavre en l’emmenant partout avec elles durant plusieurs semaines comme s’il leur fallait ce temps pour s’adapter à ce deuil, comme si, les jours passant, elles arrivaient enfin à se « séparer » de leur petit. Est-ce si différent de l’attitude des humains qui, eux, n’ont plus le corps de leur enfant mais doivent parfois attendre des années avant de faire leur deuil ?

Ailleurs, dans un zoo écossais, un psychologue a assisté (par enregistrements vidéo) à la mort d’une femelle chimpanzé de 50 ans ; très calmes, les autres singes usèrent d’attitudes typiquement humaines : les jours précédant la mort, ils l’entourèrent étrangement en la toilettant et en restant auprès d’elle durant la nuit ce qu’ils ne faisaient jamais auparavant. Enfin, au moment de sa mort, ils l’examinèrent sous toutes les coutures, la stimulant et lui soulevant la tête, comme pour s’assurer de l’inéluctabilité de la situation avant de décider collectivement qu’il n’y avait plus rien à faire. Durant les semaines qui suivirent, les chimpanzés furent différents, s’alimentant bien moins que d’habitude. Il est certain que la constatation de la mort n’est pas son anticipation mais il reste difficile, me semble-t-il de savoir où commence l’une et où finit l’autre…

 La mort, une notion universelle ?

Il est certainement malaisé d'appréhender ce que représente la réalité de l’idée de mort chez l’animal. Bien des études restent à faire et il convient d’être terriblement prudent. Même chez l’Homme dont la conscience et la faculté d’anticipation sont considérables, il est certainement compliqué pour chacun d’entre nous de comprendre – et d’accepter - ce que signifie notre propre disparition. Difficile, en effet, de se faire à l’idée que le monde qui fut le nôtre continuera d’exister exactement comme du temps où nous en étions le spectateur plus ou moins passif, mais sans nous.

Chez l’animal dont les possibilités cognitives sont moins développées, il existe probablement des embryons de compréhension d’un tel phénomène. Il s’agit d’une idée certes personnelle mais je reste persuadé que, entre nous et les autres animaux, il n’existe pas de différence de nature mais seulement de degrés.

Les animaux, selon le développement plus ou moins important de leurs capacités mentales, vivent leur vie « au jour, le jour », dans une ambiance plutôt mécaniciste régie par une configuration instinctuelle génétiquement héritée mais tempérée par un apprentissage glané au fil de l’expérience. Ils possèdent, comme tous êtres vivants, un instinct de conservation intense qui leur permet de subsister dans un environnement forcément hostile. L’instinct de conservation n’est bien sûr pas superposable à la compréhension vraie de la mort mais il s’en approche. Qui nous dit que la notion de mort, au moins dans les derniers instants, ne fait pas partie de leur patrimoine existentiel ? Pour ma part, je suis persuadé que, chez certains d’entre eux au moins, cette « conscience » de leur propre disparition existe, fut-elle rudimentaire. Je ne peux bien sûr pas le prouver : il ne s’agit donc que d’une intime conviction.

 Photos :

1. le rire n'est pas le propre de l'Homme (sources : http://blonville.unblog.fr/2008/11/)

2. deathstalker scorpion (Leiurus quinquestriatus) ou scorpion jaune de Palestine (sources : newsblaze.com)

3. baleine bleue échouée sur une plage (sources : www.ccdmd.qc.ca )

4. lemming (sources : http://www.systemwissenschaft.de)

5. éléphant (sources: pinku-natural-scens.blogspot.com)

6. femelle chimpanzé et son petit (sources : http://booguie.unblog.fr)

7. un homme et une hyène (source : forum.pvtistes.net)

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

Mots-clés : lemmings - Dysney : le désert de l'Artique - compétition prédateurs/proies - sélection naturelle - comportements altruistes - instinct de conservation

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

Sujets apparentés sur le blog :

1. l'agression

2. indifférence de la Nature

3. insectes sociaux et comportements altruistes

4. l'inné et l'acquis chez l'animal

5. le propre de l'Homme

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

 Mise à jour : 5 mars 2023

     Lorsqu’on regarde un chat jouer avec un chien Yorkshire, on sait implicitement qu’il s’agit d’animaux d’espèces distinctes mais même s’il arrive un Saint Bernard, là encore, on comprend immédiatement que le grand chien et le Yorkshire sont totalement de la même espèce qui est complètement différente de celle du chat ; cependant, par la taille, la morphologie et la vitesse des mouvements, le chat et le Yorkshire se ressemblent bien plus que chacun d’entre eux ne ressemble au Saint Bernard. Comment peut-on si facilement faire cette distinction ? Est-ce uniquement un acquis culturel ? Existe-t-il des animaux ou des plantes pour lesquels il serait facile de faire des confusions entre espèces différentes ? Au fond, qu’est-ce qu’une espèce d’êtres vivants ?

La perception des espèces avant Darwin

     C’est Charles Darwin qui, au terme d’années d’observations et après une très longue réflexion, introduisit la notion d’évolution, c'est-à-dire le fait que les espèces se transforment au fil du temps, certaines d’entre elles s’éteignant à jamais. Avant lui, le monde était fixiste : jusque là, même pour les esprits instruits, les espèces étaient immuables et créées une fois pour toutes. Les fossiles ? Pour certains, ils avaient été placés tels quels dans les sédiments par un Dieu créateur dont les desseins restaient impénétrables ; pour d’autres, il s’agissait des restes d’espèces disparues lors de cataclysmes anciens (comme, par exemple, le Déluge biblique) d’où les théories dites « catastrophistes » qui prévalaient alors (voir le sujet : le rythme de l'évolution des espèces).

     Depuis la plus haute antiquité, on savait bien que des espèces différentes peuplent notre globe : il existait donc forcément une notion intuitive de la biodiversité mais sans qu’on aille plus loin. A l’aube de l’ère contemporaine, Linné (1707-1778), le fondateur de la systématique moderne, propose une définition fondée sur la ressemblance : pour lui, une espèce est « un ensemble d’individus qui engendrent par la reproduction d’autres individus semblables à eux-mêmes ». Toutefois, quand on l’interroge sur le mécanisme qui entraîne cette ressemblance, il est plus laconique en précisant : « Nous comptons aujourd’hui autant d’espèces qu’il y eut au commencement de formes diverses créées. » Il s’agit d’une approche théologique qui situe le problème hors d’un cadre scientifique.

     Cette approche est partagée par l’ensemble des savants de l’époque. Cuvier (1773-1838), par exemple, précise quant à lui que « l’espèce est la réunion des individus descendus l’un de l’autre et de parents communs. » Buffon (1707-1788) est sensiblement du même avis même s’il introduit la notion de capacité de reproduction en constatant que certains individus qui se ressemblent en apparence comme l’âne et le cheval ne peuvent donner que des descendants inféconds ce qui semble démontrer qu’il s’agit en pareil cas d’espèces différentes.

     Avant la théorie de l’évolution, il est donc clair qu’il n’existe aucune réponse scientifique à la question : on peut reconnaître les différentes espèces mais elles n’existent que comme des entités distinctes et immuables.

La révolution darwinienne ou la notion d’espèce repensée

     Disons-le d’emblée : la recherche de la définition la plus exacte de la notion d’espèces a fait l’objet de milliers de publications scientifiques, livres, conférences, débats contradictoires, etc. et ses détails sont encore âprement disputés dans les cercles concernés. Sans entrer dans les polémiques savantes, nous allons donc nous efforcer de résumer ce qui semble être un consensus de base, le plus petit dénominateur commun en quelque sorte… Plusieurs approches – heureusement complémentaires – permettent de cerner de manière plus scientifique ce que nous appelions en préambule le « savoir implicite » de ce que sont les espèces.

          * délimitation sur la ressemblance : la taxinomie

     La taxinomie (ou taxonomie) est la science dont le but est de décrire les êtres vivants et de les regrouper en entités appelées taxons. Le taxinomiste s’appuie sur les caractères morphologiques des individus et son but est de les identifier, de les nommer puis de les classer. Cette science complète donc la systématique qui, elle, organise le classement des taxons et les relations existant entre eux. Par exemple, on peut identifier un taxon " chien-loup-renard " (approche taxinomique) qui fait partie de la " famille " des canidés, elle-même incluse dans " l’ordre " des carnivores appartenant à la " classe " des mammifères, etc. (abord par la systématique).

     Il s’agit là d’une approche classique et le problème est celui des critères retenus pour caractériser les membres d’un même taxon : on s’est rapidement aperçu que certains taxons étaient « approximatifs » car recourant à des concepts usuels (vernaculaires) mais peu scientifiques. Que recouvre, par exemple, le taxon « reptile » ?  Des individus plus ou moins proches… et plus ou moins éloignés !

          * détermination d’une ascendance commune : la phylogénétique

     Il fallait aller plus loin que la simple taxinomie. La phylogénétique aborde l’étude des êtres vivants et de leur évolution dans le temps de façon différente. Ici, on ne cherche pas tant les éventuelles ressemblances entre individus que leurs liens de parenté. Les membres d’un même taxon phylogénétique sont donc génétiquement proches ; on peut dire les choses autrement : les membres d’un taxon sont toujours plus proches génétiquement que chacun d’entre eux par rapport à un individu situé hors du taxon. Or cela ne veut pas dire qu’ils se ressemblent forcément : il peut y avoir des différences importantes (repensons au chien Yorkshire et à son peu de ressemblance avec le loup qui appartient au même taxon). A l’inverse, il existe parfois des ressemblances qui sont dues au hasard de l’évolution qui « trouve » des astuces évolutives voisines chez des individus n’ayant rien à voir les uns avec les autres (on parle alors de convergence évolutive). Par exemple, le loup de Tasmanie, dont l’espèce est aujourd’hui éteinte à cause de l’Homme, ressemblait étrangement à certains chiens : c’était pourtant un marsupial !

     Héritières de cette approche, deux disciplines très spécialisées permettent d’aller plus loin dans l’étude des individus : la cladistique (le clade est un taxon qui ne regroupe que les individus dont on est certain qu’ils ont en commun un caractère directement hérité de leur ancêtre) et la phénétique (basée sur l’idée que le degré de ressemblance est corrélé au degré de parenté, discipline d’autant plus intéressante qu’on compare un grand nombre statistique de caractères). Nous entrons ici dans un domaine fort complexe qui n’est pas de notre propos.

          * l’interfécondité : le critère biologique

     En 1942, le biologiste Ernst Mayr (1904-2005) réintroduisit le concept d’interfécondité en expliquant que « les espèces sont des groupes de populations naturelles, effectivement ou potentiellement interfécondes, qui sont génétiquement isolées d’autres groupes similaires…/… et devant pouvoir engendrer une progéniture viable et féconde. ». Le concept de l’espèce repose donc ici sur ce que l’on appelle l’isolement reproductif, à savoir l’ensemble des barrières biologiques qui empêchent les membres de deux espèces distinctes d’engendrer une descendance viable. Ce concept biologique explique parfaitement la naissance d’espèces différentes lors, par exemple, d’un isolement géographique mais se heurte lui aussi à des limites : comment déterminer cet isolement reproductif chez les fossiles ? Et chez les organismes asexués comme les bactéries ? On sait par ailleurs que, dans la nature, certaines plantes peuvent se croiser sans que les taxinomistes ne les considèrent comme appartenant à la même espèce…

          * la notion d’espèces en pratique

     On comprend donc qu’il n’est pas si facile de définir avec exactitude ce qui fait l’originalité d’une espèce. Le concept morphologique des ressemblances (ou dissemblances) est pratique mais certainement subjectif (possibilité de désaccords sur les critères retenus) tandis que le concept biologique, s’il va assez bien au monde animal, est bien moins évident dans le monde végétal (hybridations)

     Essayons de proposer une définition la plus simple possible mais pas forcément définitive, on en conviendra aisément. Cette définition pourrait être : une espèce est un groupe d'êtres vivants pouvant se reproduire entre eux (interfécondité) et dont la descendance est fertile. Elle est l'entité fondamentale des classifications qui réunit les êtres vivants présentant un ensemble de caractéristiques morphologiques, anatomiques, physiologiques, biochimiques et génétiques, communes.

Autour de la notion d’espèce

     Pour terminer ce bref aperçu d’un problème bien moins simple qu’il n’y paraît de prime abord, posons-nous quelques questions – souvent évoquées par le grand public – étant entendu que nous ne saurions évidemment être exhaustifs (que le lecteur n’hésite d’ailleurs pas à en poser d’autres dans les commentaires de cet article).

     * Qu’est-ce qu’une sous-espèce ?

     On voit parfois cette appellation dans des articles spécialisés ou lors de documentaires animaliers mais qu’est-ce qu’une sous-espèce puisque, stricto sensu, soit les animaux ne peuvent pas se reproduire entre eux et ils sont d’espèces différentes, soit ils le peuvent et ils sont forcément de la même espèce ?

     Nous évoquions plus haut la formation d’espèces nouvelles par l’isolement géographique : de quoi s’agit-il ? Lorsque deux populations d’une même espèce se trouvent isolées (par exemple, par la formation d’une île, l’apparition d’un fleuve ou d’une montagne, etc.), ces populations n’étant plus en contact vont progressivement diverger génétiquement (dérive génétique)… jusqu’à devenir des espèces distinctes ne pouvant plus se reproduire entre elles : c'est ce que l'on appelle  une spéciation (dite, en pareil cas, allopatrique ou portant sur le territoire). Toutefois, cela prend du temps, un temps durant lequel ces populations n’ont effectivement plus de contact mais pourraient encore se reproduire entre elles si l’île ou le fleuve de l’exemple précédent venaient à disparaître. On désigne ces populations du nom de sous-espèces puisqu’elles sont isolées l’une de l’autre, qu’elles évoluent différemment et donneront des espèces distinctes mais qu’elles peuvent encore prétendre à une descendance commune si l’occasion s’en présente.

     * la notion de races est-elle valide ?

     Voilà une question à laquelle il ne semble pas difficile de répondre : chaque éleveur de chiens sait bien qu’il existe de nombreuses races différentes chez nos amis à quatre pattes mais qu’en est-il au juste ? La description d’une race de chiens passe par un certain nombre de critères fixés une fois pour toutes et cherchant à décrire un « individu type » appartenant à la race étudiée. On peut donc identifier des caractéristiques, toujours présentes, qui déterminent la race retenue, ici de chiens : on comprendra néanmoins que ces critères sont relativement subjectifs même s’ils s’appuient sur des faits historiques. Bien entendu, puisque tous les chiens appartiennent à la même espèce, ils peuvent se reproduire entre eux (sauf impossibilité physique comme le Yorkshire femelle avec le Saint Bernard) et donner naissance à des individus métis, « sans race ». La « valeur » de telle ou telle race pour l’éleveur ou le propriétaire échappe bien sûr au domaine scientifique pour relever des domaines culturels ou commerciaux.

     Chaque groupe d’animaux peut présenter un plus ou moins grand nombre de races : la variabilité est différente selon les espèces, plus importante chez, par exemple, les chiens que chez les chats. Plus floue aussi en botanique ou même la notion d’espèce est sujette à caution…

     Et chez l’Homme (qui est un animal) ? Il est difficile de contester le fait qu’il existe des races d’hommes (en tant que médecin, je sais par exemple que certaines affections sont bien plus fréquentes dans une race que dans une autre) mais cette notion reste pour beaucoup du domaine du subjectif et du culturel, voire du politiquement correct, aussi laisserai-je à chacun le soin de tirer sa propre conclusion.

     * combien a-t-il existé d’espèces différentes par le passé ?

     J’ai écrit à plusieurs reprises que 90% des espèces ayant un jour peuplé la Terre sont aujourd’hui éteintes. Concernant celles vivant sur notre planète actuellement, on estime qu’il en a été décrit scientifiquement environ deux millions, peut-être un peu moins, mais qu’il en reste à identifier… plusieurs dizaines de millions, la plus grande partie d’entre elles concernant les insectes. Par ailleurs, la récente campagne internationale d’étude des espèces vivant dans les fonds marins a été une surprise puisqu’elle a identifié des milliers d’espèces inconnues, notamment dans les grands fonds… Pour résumer, avançons le chiffre – moyen - de cinquante millions d’espèces partageant avec nous notre bonne vieille Terre…  et qui représente donc moins de 10% de toutes les espèces ayant vécu sur Terre : le nombre total d’espèces ayant existé (je dis bien d’espèces et non d’individus !) est pharamineux…

     * combien en reste-t-il encore à découvrir ?

     On vient de le dire : il en reste beaucoup ! Non pas tant pour les gros animaux dont la possible découverte s’évalue en unités mais pour ceux, plus petits, qui vivent loin de l’emprise de l’Homme comme ces milliards d’insectes proliférant dans les canopées des forêts tropicales. La plupart des spécialistes estime que les espèces qui nous sont aujourd’hui encore inconnues représentent au moins cinquante fois la somme de toutes celles que nous avons aujourd’hui décrites or nous n’en découvrons que moins de 20 000 en moyenne chaque année, c’est dire le travail qui reste à faire… d’autant que beaucoup d’entre elles auront disparu avant d’être caractérisées !

     * combien d’espèces menacées d’extinction aujourd’hui ?

     Effectivement, la domination sans partage de l’espèce humaine, son appétit insatiable pour de nouveaux territoires, obligés ou non, et son esprit de lucre universel entraînent la destruction de nombreux habitats où vivent (survivent ?) nombre de nos compagnons terrestres ; du fait, bien des espèces ont déjà disparu et d’autres sont en grand danger. Certains exemples sont très connus : le Dodo de l’Ile de la Réunion, le loup de Tasmanie déjà évoqué… mais pour combien de disparitions « en silence » ou avec la complicité de quelques grands humanistes trop occupés par l’amélioration ( ?) des conditions d’existence de l’espèce humaine ? Difficile à dire. Les scientifiques évoquent la fourchette suivante : le taux de disparition, depuis deux siècles, est de dix à cent fois supérieur au taux « naturel », c'est-à-dire à celui des âges d’avant la révolution industrielle. Le rythme s’accroit continuellement et les spécialistes les plus optimistes tablent sur une multiplication par 10 dans les prochaines années (soit 1000 à 10 000 fois plus que par la seule Nature). Un constat sans appel.

Sources :

* les mondes darwiniens (ouvrage collectif, éditions Syllepse, 2009)

* Wikipedia France et Wikipedia org (USA)

* Encyclopedia Britannica

* Futura France

Images :

 1. la grande galerie de l'évolution du Museum d'Histoire Naturelle, à Paris

(sources : http://fr.academic.ru )

2. chien et chat (sources : http://dakota.d.a.pic.centerblog.net)

3. les journées de la biodiversité, chaque 22 mai, depuis 8 ans

(sources : http://www.cauxcorico.com)

4 cladistique stellare (sources : http://www-laog.obs.ujf-grenoble.fr)

5. Ernst Mayr (sources : commons.wikimedia.org )

6. races de chiens (sources : http://www.qctop.com)

7. loup de Tasmanie (sources :   http://www.dinosoria.com)

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

Mots-clés : Charles Darwin – fixisme – catastrophisme – biodiversité – Carl von Linné – classification systématique – Georges Cuvier – Georges-Louis Leclerc de Buffon – taxinomie – taxon – phylogénétique – convergence évolutive – cladistique – phénétique – Ernst Mayr – isolement reproductif – isolement géographique – sous-espèces – spéciation - races – extinctions d’espèces

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

Sujets apparentés sur le blog

1. les extinctions de masse

 2. les mécanismes de l'Evolution

 3. le rythme de l'évolution des espèces

 4. placentaires et marsupiaux, successeurs des dinosaures

 5. la théorie des équilibres ponctués

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

Mise à jour : 5 mars 2023

     Situé en périphérie de la Voie lactée qui est une galaxie parmi des milliards d’autres, notre Soleil est une étoile banale de type G2, autrement dit une naine jaune. De telles étoiles représentent environ 10% de toutes celles de l’Univers et leur durée de vie est assez longue, environ 10 milliards d’années. Le Soleil est donc à peu près à la moitié de sa vie puisqu’il existe depuis environ 4,5 milliards d’années ce qui explique, au passage, qu’il se trouve sur la branche principale du diagramme de Hertzsprung-Russell (voir le sujet : mort d’une étoile). Mais comment s’est-il créé (et avec lui son cortège de planètes) ? C’est une question posée depuis la plus haute antiquité et qui, comme on l’imagine, a entraîné de multiples réponses… plus ou moins crédibles !

 Dans le passé

Longtemps traité de façon plutôt romanesque et presque toujours anthropocentrique (voir le sujet : la Terre centre du Monde), il faudra attendre la publication par Isaac Newton (1643-1727) de ses lois sur la gravitation universelle pour s’intéresser de façon plus convaincante au système solaire. Et encore : durant de nombreuses années par la suite, les polémiques furent âpres pour s’affranchir des préjugés et raisonner de façon plus scientifique…

C’est Emmanuel Kant (1724-1804), le célèbre philosophe allemand, qui, le premier, avança une théorie relativement moderne. Son idée centrale était que les débuts du système solaire se firent sous la forme d’un nuage de particules qui, régies par l’attraction gravitationnelle, finirent par s’agréger progressivement pour former des masses de plus en plus grosses aboutissant en fin de compte au Soleil et aux planètes que nous connaissons. Puisqu’il n’était ni physicien et encore moins mathématicien, il ne pouvait apporter d’explication sur le fait que les planètes – toutes situées dans un même plan – tournaient dans une même direction autour du Soleil. Il restait également muet sur les satellites de ces mêmes planètes.

Une quarantaine d’années plus tard le mathématicien français Laplace (1749-1827) apporta quelques approfondissements en imaginant que le Soleil, se refroidissant en rayonnant sa chaleur, avait fini par se contracter. Or, selon la loi de conservation du moment angulaire, cette contraction avait forcément dû s’accompagner d’une augmentation de sa vélocité, à la façon d’un patineur qui replie ses bras pour tourner plus vite sur lui-même. De ce fait, selon Laplace, cette accélération entraîna l’éjection de matière contrebalancée par les forces d’attraction gravitationnelle (avec la formation successive de plusieurs anneaux concentriques suivant la rétraction du Soleil naissant) et c’est à l’exacte distance où ces deux forces s’équilibraient que les planètes furent créées.  Il répondait ainsi au sens de rotation des planètes dans un même plan… mais pas aux déplacements excentriques des astéroïdes ni aux orbites rétrogrades de certains lunes.

Durant près de cent ans, cette théorie dite « de la nébuleuse solaire » de Kant-Laplace parut satisfaire les scientifiques mais au début du XXème siècle, elle fut finalement jugée insuffisante.

Conception classique

James Clerk Maxwell (1831-1879), physicien écossais de grand renom, fut le premier à critiquer la théorie de Kant-Laplace en démontrant que les planètes n’auraient pas pu être créées de cette façon en raison des forces de rotation différentielle qui l’auraient empêché. De plus, le mouvement angulaire du Soleil paraissait trop faible pour être en accord avec la théorie. On évoqua alors la présence d’une étoile voisine qui aurait attiré de grandes masses de matière (les planètes) en dehors de notre étoile par un « effet de marée » (théorie de la « quasi-collision ») mais cette hypothèse montrait également ses limites…

La théorie de la formation du système solaire fut donc repensée et affinée : on retint la notion de disque d’accrétion avec une matière se condensant progressivement pour donner le soleil, masse centrale suffisamment importante pour provoquer un « allumage nucléaire », et, à sa périphérie, des planétoïdes devenus secondairement de vraies planètes. Ces dernières se divisent en deux groupes :

*  les planètes telluriques (comme la Terre) attirant préférentiellement les matières rocheuses et proches du Soleil

* tandis que, plus éloignées, les planètes gazeuses se composent de gaz légers (hélium, hydrogène, etc.), le Soleil n’ayant pas pu les assimiler en raison de leur trop grande distance. La théorie précise même que si la quantité de gaz avait été plus importante, une autre étoile aurait pu voir le jour transformant le système solaire en un système binaire comme il en existe tant dans l’Univers (environ 50%).

Les planètes se sont évidemment transformées avec le temps mais pas les astéroïdes, circulant entre les orbites de Mars et Jupiter, qui demeurent des fragments de matière inchangés depuis la naissance du système d’où leur prodigieux intérêt scientifique.

Malheureusement, depuis quelques années, l’observation de planètes extrasolaires (voir le sujet : planètes extrasolaires) a permis la mise en évidence de planètes géantes gazeuses très proches de leurs étoiles. La théorie classique ne sait pas répondre à ce fait d’observation…

Plus récemment

Nous venons d’évoquer les météorites témoins de l’origine : c’est au sein de certains d’entre eux qu’a été mise en évidence, dans les années 70, la présence de magnésium 26. Or cet élément provient de l’aluminium 26, son précurseur, dont on sait que la demi-vie est plutôt courte, environ 700 000 ans. Comment cet élément a-t-il pu se trouver au début du système solaire quand on sait que le Soleil naissant avait une masse insuffisante pour le produire ? D’une provenance extérieure, bien sûr, avancèrent certains astronomes. Ils évoquèrent donc une supernova ayant explosé à proximité du nuage protosolaire au moment où ce dernier commençait à se condenser. Mais, à l’analyse, le scénario ne tient pas : en effet, en pareil cas, il aurait fallu que cette supernova explose très près (environ une année-lumière) et, dans ce cas, le nuage présolaire en formation aurait été dispersé par le rayonnement ultraviolet intense de l’étoile… Retour à la case départ.

Récemment, un astronome français, Vincent Tatischeff, a proposé une solution élégante en évoquant le rôle possible d’une « étoile vagabonde ». Nous avons déjà évoqué, dans un sujet précédent (voir le sujet : étoiles doubles et système multiples), ces étoiles fugueuses (ou étoiles en fuite) que les anglo-saxons appellent des runaway stars. Il s’agit d’étoiles qui ont été « éjectées » de leur orbite naturelle par la présence d’un troisième corps excitateur ou lors de la confrontation brutale entre une étoile à neutrons et sa compagne. Quelle qu’en soit la cause, l’étoile devenue vagabonde est expulsée à grande vitesse dans le vide interstellaire. Après quelques millions d’années d’une course violente, elle devient souvent ce que l’on appelle une étoile de type Wolf-Rayet qui éjecte de grandes quantités de matière dans l’espace (notamment l’aluminium 26 évoqué plus haut) avant d’exploser en supernova. Une telle étoile aurait pu « ensemencer » le nuage en formation du système solaire avant d’aller mourir plus loin. Cette fois, le scénario semble plus convaincant mais il y a tout de même un hic : la survenue d’une telle éventualité est très rare. Pas impossible mais très rare. Dès lors, pourquoi faudrait-il que, parmi des milliards d’étoiles créées (et qui continuent à l’être), seul (ou presque) notre Soleil ait subi une telle origine ? Les scientifiques, on le sait, n’aiment guère expliquer des phénomènes somme toute banals, par une succession d’événements plutôt improbables…

une explication encore plus convaincante 

     Plus récemment encore, en 2012, une explication plus complète a été avancée par Matthieu Gounelle (Museum national d'histoire naturelle). Ce cosmologiste nous décrit une histoire qui prend enfin en compte les anomalies observées dans les analyses chimiques des météorites, ces témoins de la naissance de notre système solaire, notamment l'abondance anormale de magnésium 26 citée plus haut. Pour ce scientifique, l'histoire de la formation du Soleil peut se résumer en quatre phases :

     1. il y a environ 4,6 milliards d'années, un immense nuage de gaz et de poussières s'effondre sous l'effet de la gravitation. Au centre de ce gigantesque tourbillon naissent plusieurs milliers d'étoiles;

     2. parmi ces étoiles, certaines sont massives et donc de courte durée de vie (quelques millions d'années) : ce sont elles qui ensemmencent l'espace avec des élements radioactifs, notamment du fer 60 dont la présence n'avait jusque là été prise en compte par aucun scénario;

     3. une deuxième génération d'étoiles apparaît alors, répandant autour d'elles ce fameux aluminium 26 à la présence si surprenante.

     4. autour d'une étoile massive de cette deuxième génération, une enveloppe de fer 60 et d'aluminium 26 se forme et finit par s'effondrer sur elle-même donnant naissance à une troisème génération d'une centaine d'étoiles parmi lesquelles notre Soleil. Le temps passant, après plusieurs millions d'années, l'étoile massive proche du Soleil disparaît dans une explosion gigantesque tandis que les "soeurs" de notre étoile se dispersent progressivement. Notre Soleil reste seul avec son cortège d'astéroïdes qui portent encore les traces de sa création sous la forme des dérivés radioactifs qu'on vient d'évoquer.

      Dès lors, dans un tel scénario, les "anomalies" radioactives s'expliquent sans que l'on ait recours à l'étoile fugitive évoquée plus haut dans le sujet et dont la présence résultait d'une coincidence un peu trop facile...

         Cette explication est-elle définitive ? L'avenir nous le dira sans doute mais elle a le mérite d'être complète.

     On comprend donc que si la formation de notre système solaire commence à être relativement comprise, il reste encore bien des incertitudes. L’arrivée d’instruments d’observation (spatiaux et terrestres) toujours plus performants dans les toutes prochaines années devrait nous renseigner davantage : l’observation encore débutante des planètes extrasolaires de même que celle des pépinières d’étoiles nous apporteront vraisemblablement bien des éléments qui manquent encore. En effet, s’il est une chose dont on est sûr, c’est que les mêmes phénomènes se répètent selon des lois physiques immuables. Dès lors, il suffit d’observer le ciel plus ou moins lointain pour comprendre ce qui s’est passé chez nous dans le passé.

Images

1. le disque protosolaire (sources : http://www.open.ac.uk)

2. formation des planètes (sources : http://astrosurf.com/)

3. rétraction progressive du Soleil (sources : http://users.skynet.be)

4. disque d'accrétion protosolaire (sources : http://i14.servimg.com)

5. la nébuleuse du Crabe (sources :  techno-science.net)

6. étoile de type Wolf-Rayet (sources : www.infosphere.be)

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

Mots-clés : naine jaune - diagramme de Hertzsprung-Russel - Isaac Newton - Emmanuel Kant - gravitation - Laplace - moment angulaire - astéroïdes - James Clerk Maxwell - disque d'accrétion - planète tellurique - planète gazeuse - système binaire (d'étoiles) - planètes extrasolaires - supernova - étoiles fugueuses/ réf. en français (run away stars/réf. en anglais) - étoile de Wolf-Rayet

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

Sujets apparentés sur le blog :

 1. place du Soleil dans la Galaxie

 2. la Terre, centre du Monde

 3. la querelle sur l'âge de la Terre

 4. planètes extrasolaires

 5. l'énigme de la formation de la Lune

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

 Mise à jour : 6 mars 2023

Le troisième anniversaire de ce blog étant passé de quelques jours, il est temps de revenir, comme à l’accoutumée,  sur l’ensemble des sujets abordés sur ce blog en y incluant, bien sûr, les articles les plus récents. L’année dernière, j’avais proposé un classement thématique : je vais aujourd’hui chercher à composer – autant que faire se peut – un classement chronologique, c’est à dire sans tenir compte des différentes disciplines abordées. Il va de soi qu’il s’agit forcément d’une approche quelque peu arbitraire et si, d’aventure, certains lecteurs n’étaient pas en accord avec mon choix, qu’ils n’hésitent surtout pas à le faire savoir ! Pour ne pas se perdre avec des titres parfois lapidaires, chaque intitulé renverra au sujet correspondant au moyen d’un lien hypertexte et sera accompagné d’une phrase descriptive rudimentaire.

D’abord

les constituants de la matière : au début, la matière s’est créée mais, au fait, c’est quoi au juste la matière ?

Big Bang et origine de l'Univers : qu’est-ce que le Big Bang et est-on certain que tout a commencé ainsi ?

fond diffus cosmologique : retour sur l’observation physique qui conforta la théorie du Big Bang.

juste après le Big Bang : et si les trous noirs, lieux de destruction ultime, étaient aussi à l’origine de la création des galaxies ?

les premières galaxies : que s’est-il réellement passé peu après le Big Bang ? D’où proviennent les premières galaxies ?

 Ensuite

théorie de la relativité générale : grâce à Einstein, l’outil qui nous manquait pour décrypter l’Univers jusque dans ses recoins les plus lointains…

mécanique quantique : pour comprendre les lois qui régissent le monde de l’infiniment petit : hasard et probabilités…

matière noire et énergie sombre : lorsqu’on observe le ciel, peut-on voir toute la matière ? Certainement pas.

distances et durées des âges géologiques : l’Univers et si vaste et si âgé qu’il faut des exemples concrets à nos cerveaux limités pour interpréter (un peu) le temps et l’espace.

trous noirs : retour sur ces étranges objets qui échappent à la physique et à notre compréhension.

pulsars et quasars : ils se situent parmi les objets les plus mystérieux de l’Univers ; heureusement, aujourd’hui, on en sait un peu plus sur eux…

les galaxies : la nôtre, c’est la Voie lactée mais les autres ? Quels sont leurs aspects, comment se distribuent-elles et quelle est la place de notre galaxie dans ce grand ensemble ?

céphéides : les étoiles qui ont permis de mesurer l’Univers.

mort d'une étoile : les étoiles, comme toutes les structures de l’Univers, meurent aussi. Et c’est parfois cataclysmique.

étoiles doubles et systèmes multiples : des exceptions ou la règle commune ?

amas globulaires et traînards bleus : parfois, au sein de structures très anciennes, on découvre d’étonnantes jeunes étoiles. Explication.

météorites et autres bolides : une météorite géante est, croit-on, à l’origine de la disparition des dinosaures ; une catastrophe de ce genre pourrait-elle se reproduire aujourd’hui ?

la querelle sur l'âge de la Terre : elle opposa durant des décennies les plus grands scientifiques de la planète et c’était il n’y a pas si longtemps.

la dérive des continents ou tectonique des plaques : sans elle on ne peut pas comprendre l’histoire de notre planète et donc l’évolution des êtres vivants.

le schiste de Burgess : l’étude de fossiles très anciens qui a permis de mieux comprendre l’Évolution.

pour une définition de la Vie : la Vie sur Terre est vieille de plusieurs milliards d’années mais, au fait, c’est quoi la Vie ?

l'origine de la Vie sur Terre : ce fut long et laborieux mais on sait aujourd’hui quelles en furent les étapes vraisemblables.

les extinctions de masse : l’histoire de la Vie fut parsemée de catastrophes qui ont bien failli la faire disparaître.

l'empire des dinosaures : avoir régné si longtemps sur notre Terre pour disparaître si vite… Quelles ont été les raisons d’une telle domination sur le vivant ?

la disparition des dinosaures : retour plus précis sur la disparition des grands sauriens, il y a bien longtemps.

l'évolution est-elle irréversible ? Toutes les espèces vivantes évoluent selon la sélection naturelle mais ces transformations successives sont-elles irréversibles ? Verra-t-on renaître des animaux disparus ?

comportements animaux et évolution : parfois, l’évolution passe par des étapes difficiles à comprendre d’emblée mais il y a toujours une explication.

l'oeil, organe phare de l'évolution : difficile à comprendre en apparence, la création des organes visuels s’explique parfaitement bien par la théorie de l’Évolution.

reproduction sexuée et sélection naturelle : la reproduction sexuée semble s’opposer à la sélection naturelle mais, si l’on y regarde de plus près, on s’aperçoit que c’est tout le contraire.

Maintenant

astronomie et astrologie : séparées par deux lettres, il ne faut surtout pas les confondre…

place du Soleil dans la Galaxie : notre étoile brille au sein d’une galaxie comme il en existe des milliards mais où exactement ?

la Terre, centre du monde ? : non, la Terre n’est qu’une planète quelconque tournant autour d’une étoile banale mais comme ce fut difficile pour l’Homme de faire preuve d’humilité !

le hasard au centre de la Vie : et si, comme en physique quantique, le hasard était en biologie  plus présent qu’on le croit ?

indifférence de la Nature : la Nature n’est certainement pas ce que nous pensons qu’elle est. Elle a ses règles et ses limites.

insectes sociaux et comportements altruistes : contrairement à une idée reçue, dans la Nature, l’altruisme n’est presque toujours que la recherche d’un bénéfice secondaire.

la mort est-elle indispensable ? Réflexions sur la mort et le fait que la Nature aurait pu choisir une autre façon de traiter la matière vivante.

les mécanismes de l'évolution : l’évolution des êtres vivants suit des lois naturelles qui restèrent longtemps ignorées ; heureusement, il y a eu Darwin…

le rythme de l'évolution des espèces : bref résumé des idées actuelles sur le sujet.

évolution de l'Evolution : la science de l’Évolution n’est certainement pas quelque chose de figé.

l'agression : l’agression entre les espèces - où au sein d’entre elles - est-elle un phénomène naturel ?

le propre de l'Homme : l’Homme n’est qu’une espèce parmi toutes les autres. Peut-on définir quelles sont ses principales différences avec le reste du vivant ?

l'âme : on parle tout le temps de l’âme mais a-t-on la preuve de son existence ?

East Side Story, la trop belle histoire : on croyait avoir presque compris l’émergence de la lignée humaine. On se trompait.

le dernier ancêtre commun : et s’il était finalement impossible d’identifier l’ancêtre commun de tous les hommes ?

les humains du paléolithique : plusieurs espèces d’homo vécurent en même temps il y a « seulement » 30 000 ans mais une seule a survécu : la nôtre. En connait-on les raisons ?

Néandertal et Sapiens, une quête de la spiritualité : qui était notre cousin Néandertal ?

Edwin HUBBLE, le découvreur : retour sur la carrière de celui qui a permis de comprendre que notre galaxie, au sein d’un univers en expansion, se situait parmi des milliards d’autres.

l'énigme des taches solaires : depuis quelques années, les taches solaires sont moins présentes à la surface de notre étoile et on aimerait bien savoir pourquoi.

les canaux martiens (histoire d’une illusion collective) : évocation d’un conte romantique auquel tout le monde voulait croire mais qui ne reposait sur rien de concret.

grippe A (H1N1), inquiétudes et réalités : l’épidémie était inquiétante car inconnue. Si elle revenait, faudrait-il à nouveau s’alarmer ?

le vaccin de la grippe A (H1N1) : l’épidémie de grippe A est la première du genre, faut-il se faire vacciner et quels sont les sujets les plus à risque ?

retour sur la grippe A : l’épidémie n’a pas été aussi redoutable qu’attendue ; quelles sont les leçons à retenir pour l’avenir ?

les grandes pandémies : la grippe A nous l’a rappelé : nous ne sommes pas à l’abri d’une pandémie. Et dans le passé ?

vie extraterrestre (1) : rêve fou pour certains et terreur pour d’autres, une vie au-delà de la Terre est-elle possible ?

vie extraterrestre (2) : et si, de plus, on arrivait à calculer la probabilité d’un tel phénomène ?

médecines parallèles et dérives sectaires : entre médecines alternatives et charlatanisme, où se situe la limite ?

l'homéopathie : discipline géniale et injustement décriée ou simple effet placebo ?

la machination de Piltdown : la science est parfois victime de fausses allégations. En voici un exemple-type.

les mécanismes du cancer : maladie impitoyable, les cancers traduisent un dysfonctionnement de la cellule vivante. On aborde ici les principaux mécanismes permettant leur apparition.

cellules souches : incroyable espoir de guérison pour des millions d’êtres ou cauchemar eugénique ?

la mort du système solaire : comment, dans très longtemps, finira notre propre système solaire ?

évolution et créationnisme : les créationnistes sont-ils les ennemis de la science ?

intelligent design : dernière allégation des créationnistes, le « dessein intelligent » a-t-il fait la preuve de son intérêt scientifique ?

réponses aux créationnistes : pour ne pas tomber dans les pièges des faiseurs d’illusions.

la paléontologie du futur : combien de temps survivra notre héritage et comment prévenir nos lointains descendants (ou d’autres) des dangers enfouis ici ou là ?

 ... D'autres sujets sont, évidemment, à venir : à bientôt, donc !

Images

1. le faux miroir, tableau de René Magritte (sources : news.visitmonaco.com)    

2. vue d'artiste du Big Bang (sources: breakfastwithspanky.wordpress.com)  

3. une ammonite (sources :   www.asihs.org)

4. loup (sources :   www.st-andre.csvdc.qc.ca)

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

Mise à jour : 6 mars 2023

Les dinosaures – les terribles reptiles – dominèrent notre monde durant plus de 140 millions d’années ce qui est considérable… et un chiffre difficile à saisir pour notre cerveau habitué à des durées bien plus modestes. A titre de comparaison, la présence de l’homme moderne représente une durée de moins de 0,0005 % de celle de ces animaux sur la Terre et celle de l‘homme dit « civilisé » encore 10 fois moins.

Apparues vers le milieu du Trias (première partie de l’ère secondaire ou mésozoïque), rapidement, ces étranges créatures – qui effraient et fascinent tout à la fois - se diversifièrent et se reproduisirent pour, à la fin du crétacé (et de l’ère secondaire), représenter jusqu’à 95% de la biomasse des vertébrés et dominer pratiquement toutes les niches écologiques : une réussite adaptative remarquable ! Comment ils ont pu dominer ainsi cette planète et pourquoi ils ont assez brusquement disparu sont des questions forcément passionnantes.

Le monde du début

Le Trias moyen, première période de l’ère secondaire, voit donc apparaître ces nouveaux occupants d’une terre jusque-là dominée par les reptiles mammaliens (ancêtres éloignés des mammifères) et autres crocodiles archaïques.

Nous sommes à – 225 millions d’années et la Terre de ce temps-là est bien différente. Un seul continent l’occupe, la Pangée, entourée d’un océan unique, la Panthalassée. On peut donc imaginer un centre continental où il ne pleut guère - et donc semi-désertique - associé à un pourtour bien plus humide et tempéré où s’épanouit une abondante végétation composée de grands conifères et de fougères mais pas encore de plantes à fleurs. Les simulations sur ordinateur du climat de l’époque suggèrent l’alternance de violents épisodes pluvieux, un peu comme les moussons d’aujourd’hui. C’est dans ce milieu somme toute plutôt favorable qu’apparurent les premiers dinosaures.

Une évolution rapide

Comme toujours lorsqu’on parle d’évolution, il faut chercher à identifier le caractère particulier qui permet à une espèce (et ses descendantes) de supplanter, par sélection naturelle, les occupants en place. Une des hypothèses souvent retenue par les spécialistes est l’apparition chez les dinosaures de pattes placées sous le corps. En effet, jusque-là, les reptiles ne possédaient que des membres latéraux leur permettant certes de marcher et de courir mais au prix d’un abdomen et d’une queue traînant sur le sol ce qui est un handicap pour la mobilité. De plus, une partie des efforts des individus se perd alors dans les ondulations latérales de la reptation. Avec la présence de membres verticaux, les grands sauriens acquièrent une marche plus facile, plus aisée, associant des pas plus longs à une bonne stabilité du corps, responsable, quant à  elle, d’une augmentation possible du poids corporel. Un atout peut-être décisif dans ce monde de compétitions et d’antagonismes en tous genres.

Une autre hypothèse avancée par les scientifiques est la disparition des reptiles mammaliens survenue vers la fin du Trias supérieur lors d’une extinction de masse, disparition qui aurait permis la colonisation des niches laissées vacantes par les nouveaux arrivants.

Quoi qu’il en soit l’expansion et la diversification des grands sauriens furent rapides et généralisées.

Diversification des dinosaures

Peu après leur apparition il y a 225 millions d’années, les dinosaures se séparent en deux branches : les saurischiens et les ornithischiens. La différence entre ces deux groupes est anatomique : les premiers ont un bassin de lézard (pubis orienté vers l’avant) tandis que les ornithischiens ont un bassin comme celui des oiseaux (pubis vers l’arrière). C’est d’ailleurs cette caractéristique très particulière qui fait dire aux spécialistes que les oiseaux sont bel et bien des descendants directs de cette lignée de grands sauriens… Viennent ensuite des diversifications qui conduisent aux théropodes carnivores et aux sauropodes (et ornithischiens) herbivores. Le fait que les prédateurs carnivores (théropodes) aient conservé la bipédie du début tandis que les herbivores retournèrent pour la plupart à la quadrupédie explique en partie le succès évolutif de ces animaux mais pas seulement.

J’ai déjà eu l’occasion d’évoquer (voir sujet : les humains du paléolithique) que la course à la survie est presque toujours une course vers le gigantisme (dans les limites des contraintes mécaniques bien sûr). En effet, il est toujours plus simple pour un prédateur de se saisir d’une proie plus petite : la lutte est plus facile même s’il faut la renouveler plus souvent. De ce fait, la sélection naturelle, au fil des millions d’années, privilégie les individus plus massifs (de même que plus combatifs) moins souvent attaqués ce qui, à terme, avantage également les prédateurs plus grands en une sorte de course sans fin. En revanche, dès que la prédation devient moins féroce (par exemple dans un milieu isolé, avec peu de prédateurs, comme une île), au fil du temps, les espèces ont tendance à diminuer de volume vers une taille moyenne voisine de celle d’un grand chien. Les dinosaures qui vivaient dans un milieu très compétitif ont vu leur taille augmenter avec les années ce qui est également un bon facteur d’adaptation.

Une autre explication de la diversification de ces « lézards géants » réside (comme j’ai déjà eu l’occasion de la mentionner dans le sujet sur la tectonique des plaques) dans la dérive des continents, un phénomène impossible à saisir durant une vie humaine (quelques cm par an seulement) et même pendant la durée d’une civilisation. Nous évoquons en effet ici des durées bien supérieures qui se comptent en millions d’années. On comprend donc que cette dérive qui va progressivement fractionner le supercontinent Pangée en plusieurs morceaux va séparer des espèces entières de dinosaures qui, dès lors, vont évoluer séparément et donc forcément différemment… pour les remettre en présence lors d’une autre dérive de plaque tectonique et provoquer alors de nouvelles compétitions et adaptations.

Le règne des dinosaures

Les scientifiques ont décrit jusqu’à présent plusieurs centaines d’espèces différentes de dinosaures (700 à 800) et il est très vraisemblable que beaucoup d’autres espèces restent à mettre au jour. Jurassic Park, l’excellent film de Steven Spielberg, l’a bien montré : à peu près toutes les formes et toutes les tailles de ces animaux ont existé. Le plus grand d’entre eux fut probablement le sauropode Argentinosaurus qui, avec ses 8O tonnes, était haut comme un bâtiment de six étages et long comme trois autobus mais il existait aussi de minuscules créatures (toutes proportions gardées) qui, comme le microraptor, mesurait à peine soixante centimètres et devait peut-être chasser en meute.

Toutes les tailles mais également toute la Terre ! Stricto sensu, on n’a sémantiquement le droit de parler de dinosaures que pour les animaux terrestres. Néanmoins, certains autres animaux leur étaient apparentés et surent conquérir des environnements nouveaux : je pense, par exemple, aux reptiles marins comme les ichthyosaures (apparus avant les dinosaures et disparus également avant eux) dont l’agilité en mer équivalait à celles des dauphins actuels ou les ptérosaures, les fameux « reptiles volants », disparus également lors de la grande extinction du Crétacé, et dont toutes les tailles existaient (certains spécimens avaient une envergure de douze mètres).

Cette remarquable adaptation des grands sauriens se fit aussi – on l’a déjà évoqué -  dans le long terme ; ils régnèrent si longtemps que leurs représentants successifs assistèrent à la modification totale des continents. De la Pangée du Trias, il ne reste rien au Crétacé. Outre l’écologie des terres, avec la formation de blocs séparés qui deviendront bien plus tard les continents que nous connaissons, le climat lui-même s’est considérablement modifié. Vers la fin du Jurassique, après une période chaude et humide, le climat s’était refroidi mais le voilà à nouveau réchauffé et considérablement adouci vers le Crétacé moyen au point que vers – 70 millions d’années, il ne reste plus rien des calottes glaciaires. Inévitablement, la flore elle-aussi se transforme avec l’apparition des plantes à fleurs qui, peu à peu, repoussent les conifères et les fougères géantes du Jurassique. Les dinosaures ? Eh bien, ils s’adaptent parfaitement à tous ces changements ; pour les herbivores, on passe de la domination des sauropodes à celle des ornithopodes (qui, comme l’indique leur nom, ont des pieds ressemblant à ceux des oiseaux). Ces derniers sont tous herbivores et c’est dans ce groupe qu’on trouve les iguanodons et les fameux hadrosaures à bec de canard. Bien entendu, ces changements entraînent forcément de nouveaux prédateurs carnivores. Toujours de nouvelles espèces de dinosaure pour des milieux différents…

Pourtant, en quelques milliers d’années, cette extraordinaire domination remontant à des temps presque immémoriaux va subitement cesser.

Disparition des grands sauriens

Le sujet fascinant à la fois les scientifiques et le grand public, on a beaucoup écrit en ce domaine et force est de constater que, s’il est possible d’émettre des hypothèses vraisemblables, il est néanmoins difficile de conclure définitivement. En fait, à y regarder de plus près, il semble que cette disparition relativement soudaine (en termes d’évolution) soit plutôt la conséquence de phénomènes intriqués.

On connaît bien sûr la météorite du Yucatan, longuement évoquée dans ce blog (voir le sujet : la disparition des dinosaures) et il est assez vraisemblable que son rôle a été primordial dans cette extinction de la fin du Crétacé. Il faut d’ailleurs bien préciser que les dinosaures n’ont certainement pas été les seuls à être décimés à cette époque : il s’agit en effet de la dernière extinction de masse connue qui emporta également de nombreuses autres espèces tant terrestres que, surtout, marines (les ammonites par exemple).

Toutefois, il reste un doute : certains auteurs expliquent que la disparition des grands sauriens semblait bien amorcée avant le passage de la météorite ; ils expliquent que des lignées entières de dinosauriens paraissaient en déclin, du moins selon certaines fouilles paléontologiques et qu’un tel phénomène ne peut s’expliquer que sur plusieurs milliers d’années. On pointe alors du doigt un autre événement, fort actif à cette époque : les trapps du Deccan. Il s’agit d’un épisode volcanique très important et durable : on en retrouve des traces durant plusieurs millions d’années. Ces trapps (escaliers en suédois) sont en rapport avec ce que l’on appelle un point chaud, c'est-à-dire la remontée de roches brûlantes depuis le manteau terrestre. S’en suit alors un écoulement volcanique continu sur une surface immense (le tiers de l’Inde actuelle !) avec des épaisseurs de plusieurs km.  La tectonique des plaques ayant fait son œuvre, l’Inde est de nos jours à 4500 km de ce point chaud résiduel qui se trouve à présent juste sous l’île de la Réunion. A l’époque de la disparition des dinosaures, il semble qu’un paroxysme éruptif se soit produit pendant peut-être 15 à 20 000 ans, un temps assez long pour avoir transformé le milieu (réchauffement climatique, émanation de gaz, pluies acides, etc.) mais quand même trop rapide pour avoir permis une adaptation efficace des grands sauriens. Dans cette optique, la météorite aurait apporté le coup de grâce à des espèces déjà fragilisées.

Il existe d’autres hypothèses, plus discutées, comme l’explosion proche d’une supernova, voire le passage, il y a 65 millions d’années, du système solaire à travers la ceinture de Gould (complexe d’associations d’étoiles dont l’origine reste inconnue). Les trapps et la météorite restent quand même les meilleurs candidats pour expliquer cette extinction du Crétacé mais qui sait ?

L’empire d’homo sapiens

Aujourd’hui, grand singe évolué de la lignée des mammifères ayant pu prospérer lorsque les niches écologiques du crétacé se sont libérées, l’Homme domine la planète. Depuis peu de temps. Si l’on compare la durée du règne de l’Homme moderne à celle des dinosaures, c’est comme mettre côte à côte un grain de sable et une montagne de plusieurs km. Pourtant, durant ce laps de temps si court, l’Homme a plus changé la Terre que quiconque auparavant. Il agit rapidement et transforme son environnement sans trop se soucier des conséquences. Compte tenu de cela, je doute fortement qu’il puisse régner ici bas aussi longtemps que les grands lézards, ses lointains prédécesseurs.

Sources :

les dossiers de la Recherche, n° 39, mai 2010 ;

Wikipedia France ;

CNRS (https://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosevol/)

Images

 1. sauroposeidon : un herbivore du crétacé aussi énorme que l'Argentinosaurus (sources : prehistoricanimal.blogspot.com/)

   2. la Pangée fractionnée au Trias (sources : fr.academic.ru)   

   3. combat de dinosaures (sources :  boolsite.net)

   4. Spinosaurus (sources : forum.hardware.fr)

   5. Ptéodactyles (sources : eternelpresent.ch)

  6. hadrosaure (sources : techno-science.net)

  7. les trapps du Deccan (sources : futura-sciences.com)

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

 Sujets apparentés sur le blog :

1. les extinctions de masse

2. la disparition des dinosaures

3. placentaires et marsupiaux, successeurs des dinosaures

4. ressusciter les dinosaures

5. la grande extinction du Permien

Mots-clés : reptiles mammaliens - Pangée - verticalisation des membres - saurischiens - ornithischiens - théropodes - sauropodes - extinctions de masse - tectoniques des plaques - isolement géographique - Argentinosaurus - ichthyosaure - ptérosaures - ornithopodes - météorite du Yuacatan - trapps du Deccan - supernova - ceinture de Gould -

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

 Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

mise à jour : 6 mars 2023

Du début de mes études secondaires il y a, hélas, fort longtemps, je me souviens des cours d’histoire où, durant quelques brèves journées, un professeur fort patient cherchait à nous expliquer les prémices des civilisations humaines. On évoquait alors « les hommes de Cro-Magnon » et autres pithécanthropes. Je ne sais pas pour mes autres compagnons d’infortune mais, quant à moi, cette période de notre protohistoire m’ennuyait passablement car, comme bien des enfants d’aujourd’hui, je ne m’intéressais vraiment qu’aux dinosaures ou à la rigueur au tigre à dents de sabre (ou smilodon que j'appelais - je ne sais pourquoi - machairodus). A cette époque, il est vrai, la recherche sur le paléolithique n’en était qu’à ses débuts et on sortait à peine des préjugés des décennies précédentes : aujourd’hui, bien des idées préconçues ont été battues en brèche et on a complètement repensé les rapports de sapiens avec son environnement au point qu’on sait à présent que notre illustre ancêtre n’était pas seul à peupler le monde et que son ascension n’était certainement pas inévitable.

Homo sapiens, le survivant

Apparu il y a environ 125 000 ans, homo sapiens est aujourd’hui le seul représentant du genre homo encore présent (et même bien présent…). Ce ne fut pas toujours le cas puisque jusqu’à il y a une quarantaine de milliers d’années plusieurs espèces d’homo coexistaient. Les récentes prospections (et, surtout, les analyses génétiques) l’affirment : à cette époque pas si lointaine en terme d’évolution, il semblerait que quatre espèces différentes d’homo aient vécu en même temps.

On situe le plus souvent l’origine de l’humanité sur la terre africaine, plusieurs « migrations » ayant ensuite peuplé les autres continents, notamment Europe et Asie. Avant, et durant des millions d’années, il y eut des dizaines de précurseurs – de façon parfois concomitante - dont certaines caractéristiques relevaient encore des ancêtres communs avec les grands singes tandis que d’autres annonçaient déjà l’homme dit moderne (voir le sujet : le dernier ancêtre commun) ce qui, disons-le au passage, rend illusoire la recherche d’un unique ancêtre commun des hommes actuels.

Reste le fait que ne subsiste plus aujourd’hui que sapiens et qu’on ne peut pas ne pas se demander quelles sont les raisons de la disparition des autres : ne serait-ce pas tout simplement l’action prédatrice de nos ancêtres directs qui en serait responsable ? Après tout, qu’on le veuille ou non, la Vie est avant tout une compétition et il est certain que, en ces temps anciens, il ne tombait probablement pas sous le sens de partager les territoires et leurs multiples ressources : la disparition ou l’assimilation, en quelque sorte. Et probablement beaucoup de la première et un tout petit peu de la seconde pour Néandertal.

Neandertal, un cousin proche ?

Vers le milieu du XIXème siècle, tandis qu’on s’intéressait surtout aux premiers squelettes réellement exploitables de « grands sauriens », on mit à jour dans la petite vallée allemande de Néandertal, une sorte « d’homme primitif » dont les caractéristiques très simiesques semblaient toutefois partiellement « humaines ». Combattue par certains, l’appartenance de Néandertal au genre homo était peu contestable mais on voyait alors en lui une espèce de primate rudimentaire (silhouette trapue, faciès grossier, intelligence évidemment réduite), archaïque pour les uns, dégénéré pour les autres. La paléontologie moderne a rendu à Néandertal sa place qui est celle d’un contemporain de sapiens, probablement aussi évolué que lui à cette époque. J’ai longuement eu l’occasion d’évoquer dans un sujet précédent (voir le sujet : sapiens et Néandertal, une quête de la spiritualité) ce que nous comprenons aujourd’hui de cette autre espèce d’homme, notamment quant à sa dimension culturelle.

Une question restait toutefois en suspens : sapiens et Néandertal ont-ils pu s’accoupler et avoir des descendants ? En d’autres termes ces deux homo étaient-ils suffisamment proches pour se métisser et, si oui, a-t-on encore le droit d’évoquer des espèces différentes ? Un nouvel élément de réponse vient de nous être apporté par la génétique : alors que celle-ci, jusqu’à présent, évoquait une non-fécondabilité entre les deux espèces, une étude récente affirme le contraire. Bien que la concordance génétique entre sapiens et Néandertal soit de 99,7%, les auteurs ont cherché une correspondance génétique plus fine entre le génome d’un néandertalien (difficilement obtenu à partir de quelques os) et ceux d’un Européen, d’un Asiatique, d’un papou de Nouvelle-Guinée et d’un Africain : les résultats montrent que le patrimoine génétique de Néandertal est plus proche de celui de l’Asiatique, de l’Européen et du papou que de celui de l’Africain. Pour les auteurs, il ne peut y avoir qu’une explication possible : il y a eu des croisements entre sapiens et Néandertal après que le premier soit sorti d’Afrique. Ces auteurs estiment que de 1 à 4% - non codant - de notre patrimoine génétique actuel provient de Néandertal…

On doit donc aujourd’hui penser (mais cette étude demande à l’évidence d’autres confirmations) que sapiens et Néandertal n’étaient pas si éloignés que cela l’un de l’autre : plutôt deux sous-espèces que deux espèces distinctes d’où, pour certains scientifiques, la nécessité de revenir à l’ancienne classification « homo sapiens neanderthalensis ». Cela dit, le « métissage » sapiens-Néandertal reste toutefois marginal et la disparition de notre cousin vers 30 000 ans avant JC, un mystère.

L’Homme de Florès, toujours une énigme

Au début des années 2000, une publication jeta l’émoi chez les scientifiques : on avait découvert en Indonésie, dans une grotte de l’île de Florès, une nouvelle espèce d’homme ! Il s’agissait d’un bipède, mesurant environ 1 mètre de hauteur pour un poids d’une vingtaine de kg. Il était capable de fabriquer des outils (retrouvés avec les squelettes), outils de l’époque acheuléenne (environ 500 000 ans avant JC) mais, fait totalement troublant, la datation des squelettes les faisait remonter à seulement 18 000 ans avant JC. Les spécialistes sont comme à l’habitude partagés et si l’on a pratiquement rejeté l’hypothèse d’un nanisme médical acquis (microcéphalie carentielle), bien des scientifiques restent encore sceptiques…

Il n’en reste pas moins que l’on s’oriente plutôt vers un descendant local d’homo erectus ou d'homo habilis, « épargné » en quelque sorte par son insularité. Une insularité qui explique également sa petite taille : on sait en effet que, en l’absence de prédateurs, les espèces ont tendance à voir leur taille diminuer, du moins ceux ayant une taille supérieure à celle d’un chien, alors que les plus petites ont tendance à grandir, tout cela en une sorte de compétition vers une taille médiane… Quoi qu'il en soit, cet homo était si petit que, par référence aux livres de Tolkien actuellement bien en vogue grâce au cinéma, on le présente à présent souvent au grand public sous l'appellation de "hobbit"...  

Cette découverte amène plusieurs réflexions :

* d’abord, les ancêtres de sapiens – ici homo erectus – ont réussi à coloniser la planète jusqu’à fort loin de leur base de départ (Afrique) ;

* ensuite, l’homme de Florès aurait continué à survivre alors que sapiens avait déjà colonisé le globe et, notamment, cette même île de Florès ;

* enfin, l’homme de Florès existait encore alors que Néandertal avait disparu depuis des millénaires…

Comme si cette découverte ne suffisait pas, voilà qu’à présent on parle d’une troisième espèce d’homme ayant coexisté avec sapiens : sa découverte étant trop récente, il n’a pas encore de dénomination scientifique et on l’appelle l’homme de Sibérie.

L’Homme de Sibérie (Denisova), le quatrième homo

Habituellement, on identifie une nouvelle espèce par ses fossiles. Pour l’homme de Sibérie, pour la première fois, il s’agit d’une découverte purement génétique faite il y a quelques mois (mars 2010). C’est, en effet, en étudiant l’ADN mitochondrial de l’auriculaire d’un enfant d’environ 7 ans découvert à Denisova, dans les monts de l’Altaï, au sud de la Sibérie, que les chercheurs ont mis en évidence qu’il s’agissait bien d’un primate du genre homo. On sait que l’ADN mitochondrial de sapiens et de Néandertal diffère sur 202 points : l’homme de Denisova a un ADN différant de celui de sapiens sur 385 points… La conclusion est évidente : notre ancêtre commun avec l’homme de Sibérie/Denisova remonte à environ 1 million d’années tandis que notre ancêtre commun avec Néandertal vivait il y a 500 000 ans… S’agit-il ici d’une espèce réellement différente de sapiens – et ne pouvant donc se reproduire avec lui – ou d’une sous-espèce au sein de laquelle s’exprimerait une certaine variabilité génétique ? Il est encore trop tôt pour le dire mais ce qui est certain, c’est que cet homme « différent » vivait en Sibérie il y a 40 000 ans, en même temps que sapiens, Néandertal et Florès. Diversité humaine !

Raréfaction de la diversité

Stephen J. Gould le faisait remarquer : au temps du schiste de Burgess, il y a plus de 500 millions d'années, les genres d’animaux étaient bien plus nombreux et différents des uns des autres qu’aujourd’hui. Il y a eu bien sûr les multiples extinctions de masse qui ont détruit des catégories entières d’espèces animales (voir le sujet : les extinctions de masse) au point que l’on dit souvent que 99% des espèces animales ayant vécu un jour sur Terre ont à présent disparu. Mais cela n’explique pas tout. La compétition interspécifique et la sélection naturelle jouent également un rôle important dans l’amenuisement de la diversité du vivant.

Sapiens est l’héritier d’une gigantesque lignée d’ancêtres plus ou moins proches, plus ou moins humains. Dans la savane africaine d’il y a quelques millions d’années ont coexisté et se sont succédés des dizaines de formes d’hominidés qui, au fil du temps, ont acquis des caractères ayant conduit à l’Homme actuel. Il est probable – comme je l’ai déjà écrit – qu’il n’existe pas « d’ancêtre direct et unique » d’homo sapiens mais plutôt des lignées distinctes avec toutes leurs formes intermédiaires, issues de compétitions féroces pour la survie et de spéciations par isolement géographique. L’Homme actuel – homo sapiens – est l’unique survivant de cette guerre pour la continuation du plus apte qui s’est étendue sur des millions d’années et il est fascinant de constater qu’il y a peu, sapiens avait encore des concurrents du genre homo comme lui : 40 000 ans ne représentent rien à l’échelle de l’Évolution. Il est aujourd’hui le seul représentant de cette lignée de grands singes et la sélection naturelle l’a doté d’un cerveau qui lui permet – pour la première fois chez un être vivant sur cette planète - de transformer son environnement. Qu’en a-t-il fait jusqu’à présent? Qu’en fera-t-il à l’avenir ?

Note brêve : l'homme de Florès serait plus vieux qu'initialement pensé

   Une relecture récente du site a permis de réévaluer la présence de l'homme de Florès dans les lieux et cette présence serait beaucoup plus ancienne qu'initialement admise. Le journal "le Monde" s'en est récemment fait l'écho comme en témoigne le texte qui suit, tiré de l'édition du 30 mars 2016 :