Le blog de cepheides

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L'AMAS DES PLÉIADES

     Les Pléiades (M45 dans la classification de Messier) sont connues depuis la plus haute antiquité, le poète grec Hésiode les ayant déjà évoquées en 700 avant J-C ! Cet ensemble d'étoiles est connu parce que relativement proche de nous (environ 400 années-lumière) et visible, même au cœur des grandes métropoles de notre époque tellement parasitées par les lumières artificielles.

     Il s'agit d'un amas ouvert d'environ 3000 étoiles, situé dans la constellation du Taureau, dont on peut voir une dizaine d'éléments à l’œil nu selon la pureté du ciel. Il a été également baptisé "les sept sœurs" en référence aux 7 filles d’Atlas et Pléioné de la mythologie grecque : les étoiles les plus visibles portent d'ailleurs les noms de ces antiques déesses.

     Rappelons qu'un amas ouvert est un conglomérat d'étoiles nées ensemble et liées entre elles par des forces gravitationnelles assez faibles qui s'estompent avec le temps, rendant ainsi les étoiles indépendantes. Par opposition, les amas fermés sont des ensembles d'étoiles situés en dehors de la galaxie et, liés par une forte gravitation, ils tournent autour d'elle, au risque d'être à chaque passage "amputé" de quelques étoiles par l'attraction galactique (nous avons évoqué le dernier passage de l'un d'entre eux, Palomar 13, il y a quelques mois).

     Long d'environ 13 années-lumière ce qui est peu, l'amas des Pléiades est visible facilement parce que proche et, dans le ciel nocturne, il s'étend sur environ 2°, soit quatre fois le diamètre apparent de la Lune. On y a repéré des naines brunes, c'est à dire des étoiles trop petites pour s'être "allumées" (ce qui est logique puisqu'un amas ouvert est à l'origine une pouponnière d'étoiles).

     Sur la photo, on distingue les étoiles les plus brillantes de l'amas, entourées de nébuleuses par réflexion (le nuage de poussières dans l'amas). Ces aigrettes de diffraction sont générées par l'instrument d'observation mais, dans le cas présent, je trouve que cela renforce la beauté de l'image...

Pour en savoir plus : "amas globulaires et traînards bleus " : 

Image : l'amas ouvert des Pléiades (sources : Image Crédit & Copyright : Robert Gendler ; ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

LA NÉBULEUSE DE LA TÊTE DE CHEVAL BLEU

     Précisons d'emblée que cette nébuleuse dite "de la tête de cheval" n'est pas la plus célèbre connue sous un tel nom : la plus fameuse est en effet située dans la constellation d'Orion et a été maintes fois photographiée et étudiée. C'est la raison pour laquelle on précise ici "tête de cheval bleu".

    Sur l'image ci-après, on voit effectivement un nuage de poussière bleu rappelant une tête de cheval, d'où son nom. Identifiée sous le code IC 4592, cette nébuleuse est peu connue puisque difficile à photographier (il faut un long temps de pause) car elle est très peu lumineuse. Elle est située à plus de 400 années-lumière (436 exactement) de nous et est très étendue : il s'agit de ce que l'on appelle une "nébuleuse par réflexion".

     Qu'est-ce qu'une nébuleuse par réflexion (nous en avons déjà évoquées quelques unes) ? Eh bien, il s'agit de nuages de poussière qui réfléchissent la lumière des étoiles se trouvant près d'eux. Elles s'opposent aux nébuleuses par émission où les étoiles qui habitent celles-ci sont suffisamment chaudes et proches pour ioniser les gaz et poussière de la nébuleuse qui prennent alors des couleurs diverses selon leur composition.

    La nébuleuse de la tête de cheval bleue réfléchit principalement la lumière d'une étoile très brillante de la constellation du Scorpion, Nu Scorpii. Cette étoile est une supergéante bleue dont le nom commun est Jabbah (ou Jabah). En réalité, en approfondissant l'observation, on comprend qu’il s'agit d'un système stellaire quintuple (et peut-être même sextuple) associant deux groupes d'étoiles très proches l'un de l'autre et dominés par deux supergéantes bleues de type B2.

    On peut voir l'étoile Jabbah à l'emplacement supposé de l'œil de la tête de cheval bleue tandis qu'une deuxième nébuleuse par réflexion est visible à l'emplacement de l'oreille du cheval (IC 4601), juste après les deux autres étoiles bleues. À noter : pour cette photo, le nord est en bas et le sud en haut.

Pour en savoir plus : "étoiles doubles et systèmes multiples" 

Image : la nébuleuse de la tête de cheval bleue (crédits : Scott Rosen / ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U).

LES DENTELLES DU CYGNE

     Les dentelles du cygne (en anglais, Cygnus Loop) sont les restes d'une étoile ayant explosé il y a quelques milliers d'années dans la constellation du Cygne ; l'enveloppe externe de cette étoile s'est dispersée dans l'espace et on parle alors de rémanent de ce qui fut une supernova. C'est le télescope spatial Hubble qui a pris ce cliché il y a maintenant plus de 20 ans...

     Le nuage de gaz ionisé est ici vu par la tranche et il se déplace à la vitesse d'environ 150 km/sec. mais il ne s'agit que d'une petite partie de l'ensemble et sa luminosité est le résultat de l'excitation du gaz qui la compose. L'ensemble "des dentelles" est composé des grandes et petites dentelles ainsi que du triangle de Pickering que nous avons déjà évoqué il y a quelques mois.

     La photo qui illustre ce sujet est très particulière. En effet, s'il existe de nombreux clichés des "dentelles", celui-ci a servi aux scientifiques pour estimer à nouveau la distance et l'âge de cet objet astronomique : on sait à présent qu'il n'est situé qu' à 1440 années-lumière de nous et que son âge est d'un peu moins de 10 000 ans.

Image : les dentelles du Cygne (crédits : Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP) ; ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

LA COULEUR DES ÉTOILES

     Bien qu'apparaissant toutes blanc-jaune et clignotantes aux yeux de l'observateur amateur depuis la Terre, les étoiles sont en réalité de couleurs différentes : bleu, jaune, blanc, rouge, vert, etc. Prenons l'exemple de la supergéante rouge Antarès, de la constellation du Scorpion, (en fait une étoile double associant la supergéante rouge à une géante bleue vivant dans l'ombre de sa grande voisine). C'est une étoile si gigantesque que, à côté d'elle, le Soleil aurait l'air d'un nain. Cette étoile en fin de vie, dont le diamètre est 888 fois celui de notre étoile, est rouge car son enveloppe externe se dilate et donc se refroidit.

     Antarès, une des étoiles les plus brillantes du ciel, à partir du pôle inférieur de l’ensemble, illumine tous les nuages rouge-jaune situés en bas et à gauche de la photo ci-après. En revanche, les espaces tout à fait obscurs situés au centre et en haut de l'image sont des nuages de poussière éclairés par derrière qui, en arrêtant la lumière des étoiles situées encore plus loin, donnent cette impression d'encre de Chine.

    Dans la partie haute de la photo, on peut distinguer une nébuleuse par réflexion de couleur bleue au sein de laquelle resplendit l'étoile Rhô Ophiuchi (en fait un système quadruple de géantes bleues) située à 360 années-lumière de nous. Cette région est d'ailleurs une pouponnière d'étoiles.

    Revenons à Antarès. On aperçoit en bas et sur la droite de l'étoile un amas globulaire. Il s'agit de M 4, bien plus lointain puisque situé à 7195 années-lumière (contre 600 années-lumière pour Antarès) mais qui reste néanmoins l'amas globulaire le plus proche de la Terre.

    L'image de la NASA démontre s'il en était besoin la richesse des couleurs de l'Univers. Pourtant une partie de ces couleurs n'est pas accessible à l'œil humain, notamment dans l’infrarouge mais aussi en ultra-violet. L'Évolution n'a pas jugé nécessaire de sélectionner ces caractéristiques chez le grand primate qu'est l'Homme (qui n'en a sans doute guère besoin dans sa vie terrestre) mais devant un tel spectacle on peut vraiment le regretter.

Sur le blog : la couleur des étoiles 

Image :: Tom O'Donoghue (ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U)

L'AVENIR (LOINTAIN) DU SOLEIL

     Voici ci-dessus une intéressante photo de la nébuleuse de la Calebasse située à environ 5000 années-lumière de nous, dans la constellation de la Poupe : on y voit là la mort d'une étoile ressemblant à notre soleil, très vraisemblablement une naine jaune comme lui.

     Après avoir épuisé son carburant, l'hydrogène, qu'elle transformait en hélium, cette étoile est devenue une naine blanche pour sa partie centrale. En effet, jusque là les réactions nucléaires contrebalançaient ses pressions internes depuis des milliards d'années mais voilà que ce bel équilibre a été rompu : le centre de l'étoile s'est écrasé sur lui-même donnant naissance au cadavre d'étoile appelé naine blanche (de la taille d'une planète) qui mettra des milliards d'années à s'éteindre en naine noire tandis que son enveloppe externe a été expulsée dans l'espace à la vitesse d'un million de km/h pour donner la nébuleuse.

     Sur la photo, le centre de l'étoile mourante est caché par d'épais nuages de poussière et de gaz tandis que se développent les premiers stades de la nébuleuse planétaire. La vitesse de propagation du nuage de gaz est si forte qu'il existe un phénomène de ionisation de l'hydrogène et de l'azote (en bleu sur le cliché). Dans quelques centaines d'années, le nuage de gaz sera une classique nébuleuse bipolaire.

     Mais, dans environ 5 milliards d'années, à une époque où l'humanité et ses espoirs auront depuis bien longtemps disparu, le même phénomène arrivera au Soleil. Avant que des millions d'années plus tard encore ses restes soient peut-être en partie récupérés pour former une nouvelle étoile.

Sur le blog : "mort d'une étoile"

Crédits photo : NASA, ESA, Hubble, MAST; Remerciements: Judy Schmidt.

LA SUPERNOVA DE TYCHO BRAHE

   Tycho Brahe, scientifique danois, fut au XVIème siècle l'astronome le plus célèbre. Parmi ses nombreuses observations, l'objet de la photo ci-après est le rémanent de la supernova observée par l'illustre savant le 11 novembre 1572.

    Depuis la plus haute antiquité, les tenants des croyances religieuses soutenaient qu'un objet céleste nouveau ne pouvait apparaître qu'entre la Terre et la Lune mais pas au delà, domaine de l'immuable (axiome aristotélicien). Brahe prouva qu'il s'agissait bien d'une étoile, donc située au delà de la Lune : la religion avait donc tort et ce fut probablement un des deux ou trois événements les plus importants de l'histoire de l'astronomie et, peut-être même, de l'Humanité.

   Cette supernova, baptisée SN 1572 est très certainement de type I (dite thermonucléaire), c'est à dire produite par l'explosion d'une naine blanche ayant progressivement absorbé la matière d'une étoile avec laquelle elle formait un système binaire. Extrêmement chaud, le nuage de gaz en dilatation présente des secousses dans sa vitesse d'expansion ce qui lui confère cette apparence boursoufflée.

sources : Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP), ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

UNE GALAXIE BIEN ÉTRANGE

    En braquant son optique à plus de 20 millions d'années-lumière dans la direction de la constellation des Poissons, le télescope Gemini nord (situé sur un volcan endormi de Hawaï, à plus de 4200 m d'altitude) a repéré cette galaxie (baptisée NGC 660) avec son look bizarre.

   On appelle ce type de galaxie (en réalité, très rare), une "galaxie à anneau polaire" parce que, comme on peut le voir sur l'image ci-dessus, une grande partie des étoiles et de la poussière de cette galaxie forme un anneau perpendiculaire au plan galactique principal. Quelle peut bien en être la raison de cette configuration plutôt curieuse ?

   Eh bien ,l'hypothèse la plus vraisemblable est qu'il s'agit de la capture d'une autre galaxie par la principale : après démembrement de la plus petite galaxie par les "forces de marée" gravitationnelles générées par la plus grosse des deux galaxies, les débris ainsi formés (des milliards d'étoiles comme le Soleil) se sont mis à graviter en anneau autour de l'axe de la galaxie principale.

   On sait que, selon la théorie actuellement en vigueur, chaque galaxie est probablement entourée par un halo de matière noire (matière à la composition totalement inconnue dont on ne fait que soupçonner indirectement la présence) ; du coup, cette configuration galactique exceptionnelle va peut-être permettre d'étudier l'action de la matière noire sur l'anneau polaire et peut-être pourrons-nous en savoir plus sur cet élément mystérieux...

    Précisons enfin que l'anneau polaire de NGC 660 s'étend quand même sur plus de 50 000 années-lumière puisqu'il est plus grand que le disque galactique lui-même : à titre de comparaison, le disque de notre propre galaxie, la Voie lactée, mesure environ 70 000 années-lumière dans sa plus grande longueur.

Image : Gemini Observatory, AURA, Travis Rector (Univ. Alaska Anchorage) ; ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

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mise à jour : 24 mars 2023

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LUEUR D'ESPOIR POUR LE CORAIL

     On sait que les différentes barrières coralliennes sont menacées d'extinction rapide, notamment en raison du réchauffement climatique pense-t-on. En fait, c'est plus compliqué que ça.

    Dans les Caraïbes, par exemple, depuis 50 ans, la moitié du corail a été détruite. Des scientifiques ont donc compilé pas moins de 35 000 études menées depuis 1969 dans 34 pays différents sur les récifs coralliens caribéens. Surprise : les principaux responsables du massacre sont la surpêche et la pollution côtière...

     En fait, en 1983, une épidémie a décimé là-bas l'oursin-diadème qui se nourrit des algues proliférant sur les récifs et étouffant le corail. Du coup, ne restent plus comme prédateurs de ces algues que les poissons-perroquets... victimes de la surpêche. Partout où celle-ci est mieux combattue, les récifs coralliens sont en meilleure santé et résistent d'autant plus aux cyclones qu'ils sont riches en poissons-perroquets !

     Ce n'est pas tout : on a pu également mettre en évidence que partout où les requins étaient trop chassés, ils libéraient des niches propices au développement de petits poissons carnivores qui attaquent les poissons herbivores comme nos poissons-perroquets... Qui aurait pu penser que les grands squales protègent indirectement le corail de ces mers chaudes ?

     Ceci nous rappelle une notion fondamentale : tous les êtres vivants font partie d'une chaîne alimentaire et lorsque l'un des maillons de la chaîne est atteint, c'est tout le reste des vivants qui souffre ! On en trouvera plusieurs illustrations dans le sujet du blog : "superprédateurs et chaîne alimentaire" 

photo : poisson-perroquet (sources : Futura-Sciences)

L'ENNEMI N'EST PAS TOUJOURS CELUI QUE L'ON CROIT...

     Tenez, prenez le cas de cette assez jolie plante que l'on appelle le Kudzu et qui est réputée pour permettre l'arrêt de certaines addictions comme celles à l'alcool ou à la nicotine. Je ne sais pas si ses exploits en la matière sont réels ou supposés mais ce dont je suis sûr, c'est que le kudzu est l'une des pires "pestes" végétales existantes.

     Originaire du Japon, le kudzu a été introduit aux USA pour stabiliser certains sols et faire un peu d'ombre sous la forme de tonnelles improvisées. Malheur ! Ce que l'on ne savait pas (?), c'est que cette plante a une croissance tellement rapide (jusqu'à 30 cm par jour) qu'elle envahit tout en très peu de temps et la voilà qui recouvre rapidement tous les végétaux (notamment les arbres) qu'elle étouffe, les réverbères, les panneaux indicateurs ou publicitaires et même les murs et les toits des maisons ! Aux États-Unis où l'on n'arrive pas à s'en débarrasser, elle a envahi des milliers de km² de forêts et de champs et la lutte contre cet ennemi si prolifique est un combat de tous les instants : un moment de relâchement et tout est à recommencer !

     Mais ce n'est pas tout : voilà que les scientifiques l'accusent de participer au réchauffement climatique : le kudzu réduit le volume de carbone stocké dans les sols des endroits envahis par lui, notamment en détruisant les végétaux qui, eux stockent ce gaz à effet de serre. Un vrai poison que nul herbicide ne sait enrayer.

     Méfiance donc pour tous ceux qui, à des fins thérapeutiques, souhaiteraient se lancer dans des "cultures sauvages" de cette plante aux vertus... contrastées !!!

photo : forêt pétrifiée par le kudzu (sources : tenfreshfruits.com)

UNE ARAIGNÉE HÉROÏQUE !

     Elle s'appelle stegodyphus-lineatus et est une petite araignée velue d'environ un cm et demi. Elle habite l'Europe, l'Asie et le nord de l'Afrique et est connue pour faire partie des araignées cannibales...

     Oui mais cannibale comment ? Parce qu'on connait bien ces araignées femelles qui, lors de l'accouplement, dévorent le mâle qui ne s'est pas enfui assez vite mais, ici, l'histoire est différente. En effet, Stegodyphus a un destin tout à fait spécial (du moins la femelle de cette espèce). Dès que la fécondation a eu lieu et que commence l'incubation, les tissus abdominaux de la mère araignée ramollissent progressivement. Une sorte de préparation à la naissance des enfants.

     Lorsque que celle-ci a lieu, la mère araignée commence par régurgiter toutes les bonnes réserves qu'elle avait faites pour ses petits. Mais, très vite, cela ne suffit pas pour ses 80 rejetons. Alors, elle se sacrifie et, suicidaire, s'offre à l’appétit féroce de ses petits en se liquéfiant littéralement. Bientôt, il ne reste plus que son squelette desséché... et 80 petites araignées en pleine forme qui partent découvrir l'Univers !

     Au fil des millions d'années, c'est ce scénario génétiquement inscrit que la sélection naturelle a gardé pour ces étranges animaux car, au bout du compte, dans la Nature, l'individu ne compte pas : seule la survie de l'espèce a de l'importance;

photo : une stegodyphus et ses petits (sources : www.lemonde.fr)

LE PLUS VIEUX MEURTRE DU MONDE

     430 000 ans, tel est l'âge du plus vieux meurtre (connu) pour l'espèce humaine. En réalité, pas l'espèce humaine actuelle mais chez un précurseur, homo heidelbergensis, probable ancêtre de l'homme de Néandertal, notre lointain cousin.

     C'est en Espagne, dans la grotte d'Atapuerca, déjà citée dans ce journal du blog, qu'a été faite cette découverte, récemment publiée dans la presse scientifique.  On a donc retrouvé le squelette d'un hominidé ayant vécu il y a fort longtemps, portant une profonde fracture au dessus de l’œil gauche. Une plaie mortelle causée par un "objet contondant" ayant frappé la victime à deux reprises, les protagonistes se trouvant face à face. La répétition du geste avec le même instrument (on en est certain grâce à une reconstitution virtuelle) traduit à l'évidence l'intention de tuer. Pourquoi ? On ne le saura jamais mais il s'agit très certainement d'un "différend domestique" puisque l'endroit n'est pas un théâtre de combats.

     En ce siècle de violences ultra-médiatisées, on s'étonne de l'agressivité dont font preuve tant d'individus : comme on peut le constater dans l'exemple que je viens de rapporter, tout ça remonte à loin et, j'en fais le pronostic, n'est hélas pas près de s'arrêter !

photo (source : www.plosone.org/)

UN IMITATEUR DOUÉ

     C'est dur de survivre seul dans la jungle lorsque les parents sont partis chercher de la nourriture et qu'ils ne reviennent que durant quelques instants, une fois par heure environ. et d'autant que la nidification est plutôt longue, plus de 20 jours. Comment tromper les prédateurs ?

     La sélection naturelle a permis à l'oisillon de l'aulia cendré d'adopter une attitude étonnante. Alors que les plumages de ses parents sont d'un gris banal, son apparence à lui est éclatante, comme en témoigne la photo. Sera-t-il dès lors plus en vue et donc susceptible d'attirer les prédateurs ? En réalité non car son duvet imite à la perfection... une chenille toxique des environs. L'oisillon en a la taille (environ 15 cm), l'apparence mais aussi le comportement puisque, en l'absence de ses parents, il ne fait aucun bruit et se met à onduler de la tête pour simuler le déplacement de la chenille : dès lors, les éventuels prédateurs préfèrent se détourner !

     On appelle ce phénomène du mimétisme batésien (imiter l'apparence d'un animal toxique) et c'est très rare chez les oiseaux. En aura-t-il fallu des millions de générations de ce petit passereau dans la forêt tropicale pour qu'une mutation de ce genre apparaisse et s'implante enfin au détriment des autres nids décimés...

       Pour en savoir plus sur le mimétisme animal : le mimétisme, une stratégie d'adaptation  et comportements animaux et évolution

photo : oisillon d'aulia cendré (sources : plus.google.com)

ÉTHOLOGIE : LA POLITIQUE DE L'INFANTICIDE

     Dans les reportages animaliers de la télé, on nous montre parfois (mais c'est difficile à regarder), le meurtre des petits de la lionne lorsque le mâle qui la féconda a été évincé par un plus fort. Ce dernier fait alors semblant de jouer avec les lionceaux puis devient brutal tandis que les petits s'étonnent et, soudain, le grand mâle leur brise la nuque sans que la mère intervienne... Cela mettra fin à la lactation de celle-ci et la rendra à nouveau féconde pour le nouveau venu... dont le seul but (inconscient) est de diffuser son propre ADN. Il ne s'agit là que d'un exemple parmi bien d'autres.

     Un chercheur du CNRS de Montpellier a publié il y a quelques mois dans la prestigieuse revue "Science" les résultats de 30 ans d'étude des infanticides chez les mammifères. Surprise : sur 260 espèces étudiées, dans plus de la moitié d'entre elles, les mâles tuent les petits s'ils n'en sont pas les pères ! Cela concerne, bien sûr, les lions comme on vient de le voir mais aussi les singes, les hippopotames, les ours, les léopards, les zèbres, les chiens de prairie, les lièvres, les marmottes, etc.

     Chez les singes (babouins, gorilles, chimpanzés, etc.), tous ont recours à cette politique du vide génétique. Chez les babouins du Botswana dont les dominants peuvent changer au fil de quelques jours, c'est parfois un véritable massacre : 80% des bébés d'un même groupe peuvent ainsi être trucidés ! Il existe toutefois une exception : les bonobos ne pratiquent pas l'infanticide et ce sont, curieusement, nos plus proches parents.

     Toutefois, le pacifisme de nos cousins bonobos n'a eu aucune influence sur l'espèce humaine : l'Homme est en effet le SEUL MAMMIFÈRE à tuer même sa propre descendance ! Rien de très glorieux, on est bien obligé de le reconnaître...

photo : un lion et le petit d'un autre (sources : www.sciencesetavenir.fr)

OISEAU FAUSSAIRE

     Les lois de l'Évolution sont innombrables et parfois difficiles à saisir. Tenez, dans le désert du Kalahari, au Botswana (Afrique de l'est), vit un drôle de petit personnage : le drongo (voir photo). Le drongo est un petit oiseau du type passereau qui dispose d'une très large palette vocale (répertoire individuel variant de 9 à 32 cris différents) et il sait s'en servir. En effet, le drongo est un simulateur.

     Puisqu'il semble plus facile de s'approprier ce qui ne vous appartient pas plutôt que de faire soi-même le travail, il ruse. Parfois, c'est vrai, le drongo a effectivement repéré un prédateur qui s'approche doucement : il permet alors à l'ensemble des oiseaux, y compris lui-même, de s'enfuir. Mais, à d'autres moments, il ne s'envole pas car il sait pertinemment qu'il vient d'émettre une fausse alarme et qu'il n'y a aucun danger : il n'a plus alors qu'à aller se servir parmi les insectes et vermisseaux isolés par les victimes de sa tromperie.

      Bien entendu, de tels subterfuges finiraient pas s'épuiser à force d'être utilisés. c'est là que le drongo montre toute sa force (ou sa capacité de nuisance) puisqu'il est capable d'émettre jusqu'à plus de cinquante fausses alarmes différentes, arrivant ainsi à duper plusieurs fois les mêmes victimes...

     Ce que l'on ne sait pas encore, c'est si cette aptitude à simuler est innée, c'est à dire apparue il y a longtemps et transmise depuis génétiquement, ou bien apprise à chaque génération d'enfants par les parents. Inné ou acquis, le drongo s'en moque bien et sait profiter du travail des autres !

    Pour en savoir plus sur les caractères innés ou acquis dans le monde animal : l'inné et l'acquis chez l'animal

photo : un drongo (sources : news.sciencemag.org)

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mise à jour : 24 mars 2023

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LA GALAXIE DANS ERIDAN ET SA SUPERNOVA

     La galaxie de la photo ci-dessus est une magnifique spirale située en bordure de la constellation d’Eridan. Les scientifiques l’ont baptisée NGC 1309 et elle est connue depuis longtemps puisqu’elle a été découverte par l’astronome William Herschel en 1786. Située à 100 millions d’années-lumière de la Terre, elle s’étend sur 30 000 années-lumière, c’est-à-dire environ un tiers de la Voie lactée.

     Les bras spiraux de NGC 1309 sont à dominante bleutée alternant bandes de poussière et amas bleuâtres ce qui traduit évidemment la présence d’un nombre important d’étoiles nouvellement formées. A contrario, le centre de la galaxie est jaunâtre en raison de la présence de nombreuses étoiles âgées.

     NGC 1309 intéresse les scientifiques, non seulement en raison de la présence en son sein de plusieurs céphéides dont on sait que celles-ci servent à estimer les distances intersidérales mais également parce qu’elle renferme une supernova. Cette supernova (SN 2012Z) a été cataloguée comme appartenant à un type rare de supernova dit thermonucléaire. Le télescope spatial Hubble avait pris une photo en 2006 puis en 2013 et surprise…

     … sur la photo de 2013 se trouve une étoile à l’emplacement exact de la supernova ce qui est théoriquement impossible parce que la mort de ce type d’étoiles détruit intégralement la naine blanche à l’origine du phénomène. N’ayant pas d’explication véritable à avancer, les astronomes ont appelé l’étoile résiduelle une « étoile zombie ». En attendant la suite, on peut toujours admirer les autres galaxies en arrière-plan.

Pour en savoir plus sur les supernovas : novas et supernovas
 

Image : la galaxie près d'Eridan
sources : Hubble Legacy Archive, ESA, NASA

ENCORE PLUS DE GALAXIES !

     On a souvent dit qu’il y a plus d’étoiles dans le ciel que de grains de sable à la surface de la Terre (une métaphore validée par les calculs récents d’une revue scientifique). Dans cet exemple, notre galaxie, la Voie lactée, n’est qu’un petit bout de plage et l’un des grains de sable le Soleil…

     Jusqu’à présent, les scientifiques avaient avancé que l’univers était peuplé de 100 à 200 milliards de galaxies, chacune d’entre elles pouvant renfermer entre 100 et 200 milliards d’étoiles en moyenne (et probablement encore plus de planètes) : un nombre incompréhensible pour le cerveau humain !

     L’équipe du Pr Conselice (université de Nottingham, Grande Bretagne) nous apprend que les galaxies sont en réalité bien plus nombreuses : plus de dix fois les chiffres que nous venons d’évoquer, soit près de 2000 milliards !

     Le travail de ces scientifiques a consisté à colliger les données du télescope spatial Hubble, de construire ensuite des cartes 3D et, à partir de ces éléments qui ne concernent qu’environ 10% des Galaxies (les autres sont au-delà de la portée de nos télescopes), ils ont pu bâtir un modèle statistique qui a rendu ce résultat : les galaxies sont 10 fois plus nombreuses que ce que l’on pensait et, à part celles de notre groupe local, elles s’éloignent toutes de nous, dans toutes les directions et d’autant plus vite qu’elles sont déjà très lointaines.

     Dans cinq à dix ans, les télescopes géants actuellement en construction nous permettront de voir plus loin et, qui sait ?, de nous réserver d’autres surprises…

Pour en savoir plus : les galaxies

Image : des galaxies partout, dans toutes les directions...
(sources : astrosurf.com)

QUASARS DISPARUS

     Un quasar est longtemps resté un mystère pour les scientifiques : on n'arrivait pas à comprendre comment une source géographiquement si limitée pouvait être parfois plus lumineuse que toute la galaxie la contenant.

     Jusqu'à ce qu'on fasse un rapprochement avec les trous noirs : un quasar, c'est un trou noir galactique central pouvant atteindre des milliards de fois la masse du Soleil. On a remarqué que plus on regarde loin (c'est à dire dans le passé) et plus ces quasars semblent actifs et lumineux. Ce qui se comprend puisque, ayant progressivement "avalé" toute la matière les entourant, ils finissent avec le temps par perdre en intensité et donc être moins vifs, moins visibles dans les galaxies plus proches... jusqu'à, parfois, ne plus être identifiés que par des signes indirects.

     Le télescope spatial Hubble a pris récemment des photos de filaments gazeux relativement éloignés de leur centre galactique mais qui luisent encore : ce sont les derniers vestiges de l’activité d’un quasar autrefois très actif mais qui s’est assagi, faute de matière à avaler. Les gaz visibles sur la photo (oxygène, soufre, azote, néon) ont été photo-ionisés il y a des milliers d’années par un quasar aujourd’hui invisible mais qu’on ne s’y trompe pas : l’objet est probablement encore là, au sein de l’obscurité centrale, et susceptible de s’enflammer dès le passage d’une nouvelle source de matière.

Pour en savoir plus : « trous noirs » 

Image : filaments autour de la galaxie IC 2497, dans la constellation du Petit Lion
(Sources : Hubble/ (NASA, ESA, William Keel (University of Alabama, Tuscaloosa), and the Galaxy Zoo team)

SUPERNOVA DANS LA POUSSIÈRE GALACTIQUE

     Depuis quelques mois, de grands télescopes sont braqués sur la galaxie Centaurus A, bien connue des amateurs d’astronomie parce qu’elle est visible à l’aide d’une simple paire de jumelles (c’est la cinquième galaxie la plus brillante du ciel). Cette galaxie présente par ailleurs la particularité d’avoir son centre occulté par de vastes filaments de poussière. Alors pourquoi cet intérêt soudain ?

     Parce que depuis le mois de février 2016 on y a détecté une puissante explosion stellaire, c’est-à-dire l’apparition d’une supernova. Or les scientifiques sont friands de l’observation de tels objets astronomiques qu’ils rêvent d’examiner de plus près. Hélas, alors que statistiquement il devrait y en avoir deux ou trois par siècle au sein de notre galaxie, aucune n’a été observée depuis qu’existent les outils de l’époque moderne.

     Centaurus A est une galaxie relativement voisine de la nôtre (13,7 millions d’années-lumière) et elle a été relativement bien étudiée car c’est également une des radiogalaxies les plus proches de la Terre. La supernova apparue en février 2016 (et photographiée ci-dessus par le télescope spatial Hubble) a été nommée SN2016afj et on peut la voir dans le cadre supérieur droit de l’image, juste à côté d’une étoile très brillante qui, elle, appartient à la Voie lactée.

    La galaxie Centaurus A étant bien connue et son nuage de poussières relativement bien documenté, l’étude de la supernova en est grandement facilitée. Les scientifiques ont acquis la conviction que cette supernova est de type IIb, c’est-à-dire par effondrement de cœur : elle présente donc un intérêt considérable puisque ce type de mort stellaire est assez mal connu. Son étude nous apportera des informations capitales sur l’évolution finale des étoiles massives. En attendant d’observer de tels phénomènes dans notre propre galaxie…

Pour en savoir plus : novas et supernovas
 

Image : la galaxie Centaurus A en insert, la supernova 2 jours après son apparition)
(sources : NASA, ESA, & the Hubble Heritage / STScI/AURA)

MORT DE PALOMAR 13

     Un amas globulaire est un ensemble de quelques dizaines de milliers d’étoiles toutes liées entre elles par la gravitation. Ces étoiles sont nées ensemble et évoluent ensemble. Par ailleurs, comme ces amas globulaires, satellites des galaxies, sont aussi vieux qu’elles, ils sont donc peuplés d’étoiles anciennes.

     Paloma 13 est un de ces amas globulaires tournant autour de notre galaxie, la Voie lactée, et il est aussi vieux qu’elle, soit âgé d’environ 12 milliards d’années. Puisque son orbite est relativement excentrique, tous les un à deux milliards d’années, il se rapproche du centre galactique qui exerce alors sur lui de gigantesques « forces de marées » gravitationnelles lui arrachant des milliers d’étoiles. Inéluctablement, Palomar 13 perd donc de sa substance.

     Sur la photo ci-dessus, on peut distinguer à gauche du centre un petit amas d’étoiles qui est tout ce qui reste de Palomar 13 après son dernier passage près du centre galactique (l’étoile brillante en bas de l’image ne fait pas partie de Palomar et la trainée verte qu’elle semble tirer vers le bas est un artéfact). Les études les plus récentes montrent que Palomar 13 s’approche à nouveau du centre : ce sera probablement son dernier passage car il y sera alors définitivement démembré…

Pour en savoir plus : « amas globulaires et traînards bleus »
 

Image : l’amas globulaire Palomar 13
Crédits : M. Siegel & S. Majewski (UVA), C. Gallart (Yale), K. Cudworth (Yerkes), M. Takamiya (Gemini), observatoire de Las Campanas (ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

VOIR L’INVISIBLE

     De tout temps, en regardant dans la direction de la constellation de l’Aigle, les astronomes ne purent jamais observer d’étoiles mais tout changea après le lancement du télescope spatial Spitzer.

     En effet, cet outil hors du commun regarde non pas dans le domaine du visible mais dans celui de l’infrarouge et - surprise - il a pu mettre en évidence un amas globulaire riche de plus de 300 000 étoiles jusque là inconnu. Des étoiles invisibles car, situées dans le plan de la galaxie, elles étaient cachées par d’épaisses couches de poussière.

     Comme Palomar 13 que nous venons d’évoquer, cet amas globulaire date des débuts de notre galaxie et, actuellement en train de traverser le halo de la Voie lactée, il est situé à environ 10 000 années-lumière de nous.

     Sur la photo, l’encadré en bas à droite montre cette partie du ciel en lumière visible brillant par son absence d’étoiles tandis que la photo elle-même en infrarouge découvre l’amas globulaire ignoré jusqu’alors.

     Le télescope spatial James Webb, qui a été lancé en 2022,  a succédé à Spitzer ce dernier ayant, depuis plusieurs années déjà, épuisé son hélium liquide refroidissant normalement ses instruments. Ce nouveau télescope spatial, du nom du deuxième administrateur de la NASA et initiateur du projet Apollo, James Webb, s'est révélé encore plus performant dans le domaine de l’infrarouge. Déjà des images à couper le souffle et une vraie promesse d’extraordinaires découvertes !

Pour en savoir plus : "amas globulaires et traînards bleus" 

Photo : région de la constellation de l’Aigle
(sources : H. Kobulnicky (Univ. of Wyoming) et al., JPL, Caltech, NASA - Visible Light Inset: DSS)

L’HEXAGONE D'HIVER

     L'hexagone d'hiver (également appelé polygone d'hiver ou cercle d'hiver) est un astérisme centré sur l'étoile Bételgeuse. Rappelons que, en astronomie, un astérisme est une figure imaginaire et subjective formée par des étoiles particulièrement brillantes. Ces étoiles, presque toujours, ne sont pas liées entre elles (certaines sont très lumineuses mais éloignées, d'autres plus proches et moins brillantes) mais le cerveau humain semble reconnaître dans l'ensemble des lignes ainsi formées des images ou des symboles : c'est par exemple le cas des constellations auxquelles les différentes cultures ont donné des significations souvent très différentes...

     Mais revenons à notre hexagone d'hiver. Il est célèbre parce que pouvant être contemplé dans tout l'hémisphère nord en hiver. Puisqu'il s'agit d'étoiles très brillantes, l'hexagone est visible même sous les cieux nocturnes des grandes villes et leurs multiples lumières parasites (pour peu, évidemment, que le ciel soit dégagé),

     Sur la photo ci-dessus, on a tracé le polygone et nommé les étoiles qui sont respectivement : Aldébaran, Capella, Castor, Procyon, Sirius et Rigel tandis que Bételgeuse occupe presque le centre de la figure géométrique. On peut contempler cet immense dessin cosmique de décembre à mars...

Pour en savoir plus, voir sur le blog : le nom des étoiles 

Sources : Jerry Lodriguss ; auteurs et éditeurs : Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP) ; représentant technique de la Nasa : Jay Norris (ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

PLACE DU SOLEIL DANS LA GALAXIE

     Depuis l'aube des temps l'Homme a cherché à savoir quelle était sa place dans l'univers puis, au cours de l'époque moderne, la place de son étoile, le Soleil, dans notre galaxie, la Voie lactée. Celle-ci est une galaxie spirale barrée possédant (aux dernières nouvelles) deux bras spiraux principaux (bras de Persée et bras de l'Écu-Croix, également appelé bras du Centaure) qui, riches en étoiles, émergent d’un centre galactique apparaissant, quant à lui, sous la forme d'une gigantesque barre centrale bourrée d'étoiles.

     Il existe, partant de ce centre galactique, quatre autres bras, beaucoup plus petits (et surtout gazeux) dont l'un d'entre eux est appelé l'éperon d'Orion et c'est près de lui que se trouve notre étoile. Comme la Voie lactée fait à peu près 100 000 années-lumière de diamètre et que le Soleil est situé à environ 28 000 années-lumière du centre galactique, il n'est pas étonnant que les étoiles de la Voie lactée les plus éloignées de nous soient situées à près de 80 000 années-lumière (tandis que la plus proche, Proxima du Centaure, se trouve à "seulement" 4,5 années-lumière).

     Notre galaxie contient environ 140 à 180 milliards d'étoiles ce qui, dans le groupe local de galaxies où elle se trouve, la situe en deuxième position par la taille, juste derrière la grande galaxie d'Andromède M31 (1000 milliards d’étoiles) avec laquelle elle fusionnera dans 3 à 4 milliards d'années.

     Le Soleil est une étoile moyenne (une naine jaune) située en périphérie d'une galaxie classique qui contient des dizaines de milliards d'étoiles et il existe des... milliards de galaxies identiques dans l'Univers visible. Conclusion : la Terre, c'est bien petit... mais c'est tout ce qu'on a !

Pour en savoir plus : "place du Soleil dans la galaxie" 
et "la Voie lactée" 

Images ; vue d'artiste de la Voie lactée et position du Soleil
(sources : lespritsorcier.org)

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mise à jour : 25 mars 2023

     Nous allons évoquer une période ancienne, très ancienne, appelée le carbonifère, une époque appartenant au paléozoïque supérieur (autrement dit l’ère primaire) et s’étendant de – 359 à – 299 millions d’années (Ma). Notons toutefois qu’il s’agit là de chiffres difficiles à concevoir par le cerveau humain quand on sait que nous paraissent déjà immenses les environ 10 000 années de présence sur Terre de l’homme dit moderne. Inaugurée par une extinction de masse, le carbonifère dura une soixantaine de millions d’années au cours desquels la Terre se transforma profondément.

 Extinction de masse du dévonien

     C’est à la fin de la période de l’ère primaire précédente, le dévonien, qu’une très importante extinction de masse fit disparaître 70% des animaux marins. La Terre était alors occupée par un seul continent situé au pôle sud tandis qu’un chapelet d’îles et d’archipels s’étalait à l’équateur : tout le reste n’était qu’un immense océan. Sur le continent unique, la température était élevée avec un indice hygrométrique important : chaleur et humidité, il n’en fallait pas plus pour que s’étale sur terre une végétation

luxuriante où régnaient en maîtres les insectes, le reste de la faune étant quasi-inexistant. C’est dans l’océan que la diversité foisonnait : éponges, coraux, brachiopodes, nautiloïdes, trilobites auxquels il faut ajouter des poissons de toutes sortes. Tout ce petit monde proliférait dans des eaux chaudes et lumineuses et c’est alors que se produisit la deuxième grande extinction  de masse de l’histoire de la Terre (la première remontait à l’ordovicien, 100 Ma auparavant).

     L’extinction dévonienne ne fut pas brutale et s’étendit sur des dizaines de milliers d’années. Inaugurée par un réchauffement climatique, elle se traduisit par l’apparition de séismes sous-marins et d’émissions de gaz surchauffés qui entraînèrent un manque d’oxygène progressif de l'océan puis de l'atmosphère (appelé événement Kellwasser) s’ajoutant à l’empoisonnement de l’eau par des métaux lourds.  L’ensemble aboutit à la destruction massive de la faune marine. Il faudra ensuite attendre environ 250 000 ans avant que les arbres produisent suffisamment d’oxygène et que les températures se stabilisent pour initier un renouveau. Mais l’extinction aura détruit les ¾ des animaux marins, eux qui représentaient à cette époque l’essentiel de la vie sur Terre.

Le carbonifère

     Succédant immédiatement au dévonien et à sa terrible extinction de masse, le carbonifère doit son nom au fait que l’époque fut particulièrement riche en végétaux, leur fossilisation ayant secondairement donné naissance à la houille si indispensable à l’espèce humaine lors de l’avènement de l’’époque industrielle. Un processus d’autant plus actif que c’est à cette époque qu’apparurent les premiers arbres revêtus d’écorce dont la sédimentation consécutive, par exemple, à une inondation ou à un incendie produisait du charbon.

     Le carbonifère commence par une très importante transgression marine (c’est-à-dire l’envahissement des terres par la mer) qui concerne toutes les masses continentales avec d’importants dépôts de calcaire.

     Du point de vue de la tectonique des plaques, la période se traduit par de grands

changements avec la fusion des plaques américaine, européenne et gondwanienne (le Gondwana étant une partie du supercontinent précédent) pour former un nouveau supercontinent appelé Pangée (qui subsistera jusqu’au Trias, à l’ère secondaire, soit près de 60 millions d’années plus tard). Tout autour de la Pangée s’étend un océan unique nommé Panthalasa et une mer intérieure, la Paléothetys.

     L’érosion qui accompagne les bouleversements géologiques et la luxuriance, voire l’opulence de la végétation colonisant le continent ont pour principale conséquence de faire considérablement baisser le taux de CO₂ de l’air et, du même coup, la température globale de la planète : celle-ci s’ajuste en fonction de la latitude, les terres du pôle sud se couvrant de glace.

    Ces différences de température vont avoir pour effet de permettre le développement d’arbres à feuilles caduques dans les zones tempérées tandis que les grandes forêts houillères s’étendent tout au long de l’équateur. Dans les zones tempérées, les fougères aux feuilles à sporanges (c'est-à-dire des organes plus ou moins cachés contenant les spores) se voient concurrencées par d’autres espèces de fougères dont les feuilles portent des graines mieux protégées (par un ovaire) et plus facilement accessibles,  notamment par les insectes pollinisateurs : c’est le point de départ des plantes à fleurs qui coloniseront secondairement la planète.

    Ces changements, certes progressifs mais durables, vont bien sûr également concerner la faune.

La faune du carbonifère

     Dans la mer, la vie est particulièrement animée avec notamment une grande activité des coraux, qu’ils soient coloniaux ou solitaires. Les brachiopodes (animaux à coquilles bivalves) ont également un succès évolutif certain (il n’en reste aujourd’hui que quelques espèces relictuelles, c’est-à-dire peuplant un habitat restreint où ils sont peu concurrencés). La Paléothétys est également peuplée par des animaux présents depuis le début du paléozoïque (et qui subsistent encore aujourd’hui avec succès) : les échinodermes tels étoiles et concombres de mer, oursins, etc. Ces animaux dont l’apparition remonte à – 525 millions d’années (voire plus avant encore) se sont finalement peu transformés depuis le carbonifère où ils prospèrent : les scientifiques

évoquent environ 13 000 espèces aujourd’hui éteintes contre 7 000 encore bien présentes. De la même façon, les mollusques (moules, coques, huîtres, etc.) se développent à cette époque de manière satisfaisante. En revanche, les trilobites, ces arthropodes marins qui existent depuis le cambrien (- 540/ - 485 Ma) commencent à décliner : ils disparaitront définitivement lors de l’extinction de masse du permien (- 250 Ma). Signalons enfin la présence et le développement des requins, existant depuis le dévonien mais qui présentent alors des formes plutôt étranges à l’instar des requins-enclumes…

     C’est sur terre que le carbonifère réserve quelques surprises : il grouille de vie ! On y trouve toutes sortes d’habitants, à commencer par les insectes déjà présents à la période précédente : le sol est le terrain de chasse de mille-pattes, de scorpions, de toutes sortes d’araignées qui se faufilent entre fougères géantes et premiers conifères tandis que planent au dessus de ce petit monde une foule d’insectes ailés. C’est à cet univers assez surprenant que nous allons à présent nous intéresser.

Le monde des insectes géants

     Jusqu’à récemment, les scientifiques étaient d’accord pour affirmer que les insectes vivant au carbonifère étaient des géants comparés à ceux d’aujourd’hui et que leur transformation au fil des temps géologiques étaient allée vers leur rapetissement. C’est sûrement vrai pour certains d’entre eux comme on le verra par la suite. Toutefois, croire qu’il s’agit là d’une règle absolue semble illusoire à la lumière des découvertes récentes. En réalité, de très petits insectes prospéraient également à cette période et il aura fallu bien du temps pour s’en convaincre.

     Il est vrai que la diversité des insectes encore aujourd’hui est telle que les experts scientifiques sont dans l’incapacité de les compter. À ce jour, on a décrit environ un million d’espèces différentes mais on estime qu’il en existerait probablement dix fois plus, une grande partie d’entre elles étant présente dans les canopées des grandes forêts tropicales, notamment amazonienne. Il est même suggéré que, une extinction de masse étant actuellement en cours en raison de la présence délétère de l’Homme, la plupart de ces espèces auront disparu avant même d’avoir été identifiées.

    Mais des insectes géants existaient bien au carbonifère et ils étaient très certainement effrayants pour nos cerveaux plutôt habitués à des insectes de taille (généralement) relativement modeste. Imaginez : survolant marais, étangs et cours d’eau, ou bien cachés dans les fougères et les arbres primitifs, ces géants pourchassaient, tuaient et dévoraient tout ce qui bougeait, y compris leurs propres congénères. Citons sommairement quelques uns des plus célèbres :

• Meganeura Monui est probablement l’insecte le plus emblématique du carbonifère. Il s’agit d’une libellule géante dont l’envergure pouvait dépasser les 70 cm pour un poids de 150 grammes. Disons pour fixer les esprits que cette libellule avait une carrure digne d’un goéland ou d’un faucon. Elle affichait un abdomen

  

  particulièrement allongé et possédait quatre grandes ailes renforcées par des nervures et fixées à angle droit à son thorax.  Ses six pattes articulées étaient recouvertes d’épines pour accrocher ses victimes. Sa tête était dotée d’yeux énormes susceptibles d’observer autour d’elle à 360° et s’ornait également de pièces buccales destinées à mordre. Après avoir repéré une proie, les scientifiques ont calculé qu’elle pouvait fondre sur elle à la vitesse prodigieuse de 70 km/h car, contrairement aux libellules actuelles qui chassent « postées », elle attaquait en vol. Elle n’avait d’ailleurs que l’embarras du choix tant la terre était grouillante de vie : cafards, blattes, punaises, cigales, scarabées, moustiques, guêpes, termites, fourmis, petits reptiles, etc. Le bourdonnement permanent de l’atmosphère devait être assourdissant si l’on en juge par une anecdote rapportée par Darwin lui-même : il raconte que lors de son périple à bord du Beagle, il fit escale dans la baie de Rio de Janeiro, alors encore peu habitée. Le bateau mouilla à plusieurs encablures de la rive, donc loin du rivage, et pourtant le naturaliste anglais eut du mal à dormir tant un bourdonnement continu dominait tous les autres bruits naturels. Il s’agissait du bruissement de la vie nocturne des nombreux insectes, bruissement parait-il encore plus intense le jour. Et on était au XIXème siècle : on imagine aisément ce que cela devait être au carbonifère !

• Rampant dans les sous-bois des forêts tropicales de la fin du carbonifère (et du début du permien, l’époque suivante), Arthropleura était un gigantesque mille-pattes. Qu’on en juge : il pouvait atteindre 2 m de long (voire un peu plus) pour une largeur de 50 cm ! Heureusement pour ses contemporains, il était herbivore, du moins si l’on s’en réfère aux traces de pollen découvertes dans son tube digestif fossilisé. Toutefois, la présence de deux pinces situées sur le devant de son corps et d’une très puissante mâchoire laisse encore planer un doute…

• Megarachne, quant à elle, comme son appellation l’indique, relève plutôt de la famille des arachnides. D’ailleurs, lors de la découverte de son fossile, les scientifiques pensèrent tout simplement avoir mis au jour la plus grande araignée

  

  ayant jamais existé sur Terre. En réalité, l’animal est à présent classé comme un euryptide, c’est-à-dire plutôt un animal marin se rapprochant des scorpions de mer. C’était néanmoins un être impressionnant car d’une longueur de 35 cm avec une distance de 60 cm entre les pattes supérieures. À titre de comparaison, une des araignées actuellement parmi les plus grosses du monde est la tarentule Goliath mangeuse d’oiseaux dont la taille avoisine les 30 cm tandis qu’elle possède des crocs de 2,5 cm.  On peut également citer, vivant dans les forêts tropicales d’Amérique du sud, la femelle Theraphosa (30 cm d’envergure pour un poids de 170 grammes) qui, outre ses crocs pouvant occasionner une très

  

  forte douleur chez l’Homme, est capable de lancer des poils urticants entraînant de fort douloureuses démangeaisons. Quoi qu’il en soit, au carbonifère Megarachne occupait le sommet de la prédation (seule Meganeura décrite plus haut avait une taille susceptible de rivaliser avec la sienne). Elle ressemblait effectivement à une araignée géante (d’où l’erreur des premiers observateurs) en raison de la forme de sa carapace, de son abdomen sphérique et de ses yeux circulaires de 15 mm, engoncés entre deux autres yeux, au centre de sa tête. On ne sait pas si son corps était recouvert de poils comme celui d’une mygale.

     Au cours des âges géologiques, il existe peu de cas relevant d’un gigantisme aussi absolu. Nous avons déjà évoqué la course au gigantisme représentée par l’apparition d’une classe spéciale de dinosaures, les sauropodes (voir le sujet : la tentation du gigantisme) mais le contexte était bien différent. Quelles peuvent être les explications d’un tel phénomène au carbonifère ?

Pourquoi des insectes géants au carbonifère ?

     L’explication longtemps avancée par les scientifiques concerne le taux d’oxygène dans l’atmosphère de cette époque. Aujourd’hui, celui-ci est voisin de 21% (et a d’ailleurs tendance à baisser imperceptiblement) contre 35 % à l’époque que nous évoquons. Ce taux élevé était la conséquence des milliers d’années précédents où, comme nous l’avons déjà dit, les arbres ont peu à peu reconstitué le stock d’O₂ mis à mal lors de l’extinction dévonienne. Or, araignées et insectes ont besoin de beaucoup d’oxygène pour grandir et il est vrai que, par la suite, la raréfaction des forêts et la chute concomitante du taux d’oxygène ont certainement eu raison du mille-pattes Arthropleura, voire peut-être aussi de Megarachne qui devait étouffer avec un taux d’oxygène progressivement réduit.

     Il existe pourtant d’autres raisons. Ces insectes géants, on l’a vu, occupaient le haut de l’échelle de prédation puisque leur taille était un avantage décisif : nourriture abondante, taux d’oxygène maximal et aucun prédateur réel expliquent leur succès adaptatif. Jusqu’à l’apparition des vertébrés qui, venus de la mer, colonisèrent progressivement les terres. Or, les reptiles planeurs puis volants firent leur apparition et ils chassaient les mêmes proies. La concurrence devint féroce. Enfin, dernier changement et non des moindres, l’apparition des précurseurs des plantes à fleurs autour des étangs et des lacs où se développaient les libellules géantes entraînèrent un changement complet de l’écosystème. Tous ces éléments conjugués furent fatals aux derniers insectes géants…

Il est intéressant de constater que la Vie, toujours, partout, essaie de se frayer un chemin et qu’elle est opportuniste. Les insectes du carbonifère ont accru leur taille – et donc leur indice de prédation – en profitant de circonstances particulières qui ne se sont jamais reconstituées par la suite et c’est la disparition de ces facteurs favorisants qui précipita leur chute. On retrouve là le hasard mélangé à un certain déterminisme, ce que le paléontologue Stephen J. Gould résumait sous le terme de contingence. Quelques dizaines de millions d’années plus tard, après des débuts plutôt modestes, d’autres populations animales allaient également profiter de circonstances favorables et occuper l’espace alors laissé vacant : les dinosaures dont le règne s’étalera sur plus de 160 millions d’années.

Sources :

• Wikipédia France
• encyclopaedia britannica
• revue La Recherche
• www.dinosoria.com/
• www.evolution-biologique.org

Images :

1.  carbonifère (sources : palaeopost.blogspot.com )
2.  extinction dévonienne (sources : bbc.com)
3.  la Pangée à la fin du carbonifère (sources : geocaching.com )
4.  trilobite (sources : landbeforetime.wikia.com)
5.   meganeura (sources : sharksprehistory.blogspot.com )
6.  megarachne (vue d'artiste) (sources : youtube.com )
7.  theraphosa blondi sources : exotic-animals.org)

Mots-clés : ordovicien - dévonien - extinction de masse - transgression marine - Gondwana - Paléotéthys

Sujets apparentés sur le blog

1. les extinctions de masse

2. la dérive des continents ou tectonique des plaques

3. la tentation du gigantisme

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mise à jour : 25 mars 3023

          Dans les années trente, Fritz Zwicky (1898-1974), un astronome américano-suisse de génie, jeta un pavé dans la mare du petit Landerneau astronomique de l’époque en évoquant la possibilité de la présence d’une « matière invisible » entre les galaxies. Toutefois il reste surtout connu pour avoir été un « chasseur » de supernovas dont il fut au demeurant le premier à introduire le terme : il en découvrit plus de 150 entre 1929 et 1973 ! Il fut également le premier à prédire la transformation de certaines de ces supernovas en étoiles à neutrons et suggéra qu’elles pouvaient être à l’origine de rayons cosmiques. Ces approches novatrices furent indéniablement de grandes avancées pour la science. Malheureusement, son hypothèse sur la matière invisible, remarquable pour l’époque (nous sommes à moins de dix ans de la démonstration par Edwin Hubble que l’Univers existe en dehors de notre galaxie) fut hélas oubliée durant plus de 40 ans…

Des observations déconcertantes

          En 1933, donc, Zwicky s’intéresse à l’amas de Coma, un groupe de sept galaxies dont il essaie d’estimer les vitesses de rotation et, là, grosse surprise, ses calculs rapportent des vitesses bien plus élevées que prévues. Il recommence

ses calculs plusieurs fois mais rien à faire : il retombe sur les mêmes chiffres. Du coup, son observation va à l’encontre de l’effet attendu qui veut que la vitesse de rotation des étoiles décroisse en fonction de leur éloignement du centre galactique. Pour expliquer la différence de ce qui est observé par rapport à ce qui était attendu, il faut imaginer la présence d’une masse environ 400 fois plus importante que celle qui est visible. Tout se passe comme si les régions éloignées (les « bords ») des centres galactiques étudiés étaient en fait encore centraux et entourés par une masse énorme de « matière invisible » expliquant le phénomène.

          Zwicky s’empressa de transmettre ses résultats à l’ensemble de ses collègues mais il ne fut pas écouté : il est vrai que l’homme était un peu spécial… Doté d’un caractère épouvantable (c’était la terreur des étudiants), n’hésitant jamais à dire ce qu’il pensait des uns et des autres (qui était souvent négatif) et défendant de plus des théories parfois complètement farfelues, il était à part dans cette communauté scientifique encore très conservatrice. N’obtenant aucune aide qui aurait pu conforter (ou non) la justesse de son observation, Zwicky retourna se consacrer à ses chères supernovas et, durant près de quarante ans, on oublia le sujet.

             Nous sommes à présent en 1978, toujours aux USA, mais avec l’astronome Véra Rubin qui s’intéresse tout spécialement à M 31, la galaxie d’Andromède, et elle aussi a des ennuis avec la vitesse de rotation des étoiles périphériques autour du

centre galactique : elles tournent bien trop vite et, comme les lois de la gravitation sont partout les mêmes, cela veut dire que ces astres « périphériques » ne le sont pas. Une masse non visible empêche les étoiles étudiées de ralentir, preuve que ces étoiles ne sont pas vraiment à la périphérie de la galaxie et que le halo de celle-ci se prolonge donc… par quelque chose. Cette fois, pas question d’oublier l’étude de Rubin : l’astronome n’est pas marginalisée et les outils d’investigation sont devenus plus précis. Il ne s’agit pas d’une erreur de calcul ce qui est d’ailleurs rapidement confirmé par d’autres observations : le halo de la galaxie d’Andromède est peut-être beaucoup plus large que prévu et cela est probablement le cas pour nombre d’autres galaxies. Elargi mais par quoi ? Car on a beau chercher dans tous les sens, on ne voit et on n’enregistre jamais rien.

Matière noire

          Ce composant invisible qui entoure certaines galaxies de façon plus ou moins importante et fait que les étoiles qu’on croyait en bordure galactique ne le sont pas, nul ne sait ce que c’est. C’est la raison pour laquelle la communauté scientifique le baptisa « matière noire » (ou parfois matière sombre chez les anglo-saxons).

      Les années passant et les calculs s’affinant avec l’augmentation des performances des outils d’étude, on arriva à la conclusion que tout l’univers visible, depuis la plus gigantesque des galaxies au plus petit nuage de gaz et de matière, ne représente que 4,9 % de l’ensemble de la matière existante… Tout le reste relève de la matière noire (26,8 %) et de son corollaire, l’énergie sombre (68,3 %).

         Deux types de particules ont très vite été présentés comme des candidats possibles :

• Les neutrinos : il s’agit de particules émises lors d’une désintégration bêta et qui ont la particularité de très peu interagir avec les autres particules. Jusqu’à la fin du siècle dernier, on pensait que le neutrino n’avait pas de masse avant d’envisager finalement qu’il en possède une mais très faible. Toutefois les neutrinos sont les particules les plus abondantes de l’univers après les photons. Malheureusement, après calculs approfondis, la masse totale de ces neutrinos reste encore trop peu importante : ils pourraient au mieux représenter 18 % de la masse totale de l’univers.

• Et les WIMPS (Weakly interactive massive particles), des particules lourdes interagissant faiblement avec la matière dont le représentant le plus célèbre est le neutralino, particule totalement hypothétique et faisant l’objet de nombreux efforts de recherche pour l’heure toujours infructueux.

          Du coup, on se trouve face à un problème quasi-insoluble tant que l’on n’aura pas isolé la particule dite « exotique » responsable de la présence de cette partie cachée de l’univers. À moins que…

D’autres explications sont-elles possibles ?

       À moins que d’autres explications puissent être avancées, oui, mais lesquelles ? Les scientifiques, échaudés par l’absence de résultats quant à l’identification d’une particule encore inconnue, étaient prêts à accepter une autre explication et c’est précisément ce que leur proposa l’Israélien Mordehai Milgrom en 1983.

La théorie MOND

          Afin de résoudre le problème de cette matière noire que personne n’arrive à identifier, Milgrom propose de prendre le problème par un autre bout : il s’agit ni plus ni moins que d’apporter une petite modification à la théorie de Newton. Évidemment, cette approche chagrine les tenants d’une physique établie depuis des siècles et dont on a depuis longtemps admis le caractère universel…

          Milgron a baptisé sa théorie MOND pour « MOdified Newton Dynamics », en français « dynamique de Newton modifiée ». Cette théorie répond facilement à l’absence de découverte de la matière noire puisqu’elle suppose que celle-ci n’existe pas… En fait, selon Milgron, l’hypothèse de l’existence de cette matière noire si insaisissable est due à une erreur d’interprétation (mineure) des lois de la gravitation universelle. L’essentiel de la théorie repose en effet sur le fait que la deuxième loi de Newton sur la gravitation n’a été vérifiée que pour des accélérations élevées, vérification partielle donc.

            Rappelons que la deuxième loi de Newton s’énonce initialement ainsi : « Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée. » On peut la formuler autrement en expliquant que la force d’attraction entre deux corps décroit comme le carré de la distance qui les sépare. Milgron propose une petite modification à cette loi en expliquant que, au delà d’une certaine limite, cette force d’attraction ne décroit plus QUE comme l’inverse de leur distance… et cela change bien des choses, notamment l’existence de la matière noire. En effet, la modification de la deuxième loi newtonienne explique alors parfaitement les vitesses plus élevées qu’attendues des étoiles situées en périphérie galactique et donc à des distances très importantes par rapport au bulbe central : à ces si grandes distances l’attraction gravitationnelle est infime… Or, si la loi de Newton s’est toujours trouvée parfaitement validée par les expériences classiques de physique, elle n’a jamais été expérimentée – et pour cause – dans des situations où l’accélération est presque nulle comme celle retrouvée aux distances immenses évoquées.

          Comment choisir entre la possible existence d’une particule que l’on n’a jamais pu mettre en évidence en dépit de son extrême abondance (supposée) et une théorie qui, pour expliquer les chiffres observés, modifie tout simplement les lois de la physique ?

la théorie MOND est-elle réellement valide ?

          Certains scientifiques crurent prouver la non-validité de MOND en se fondant sur l’observation de la collision d’amas galactiques. Voici comment.

•             Si la matière noire n’existe pas, la matière dominante d’un amas galactique est du gaz. En effet, un amas est composé, bien sûr, de galaxies c’est-à-dire de milliers de milliards d’étoiles mais surtout de beaucoup, beaucoup de gaz remplissant l’espace intergalactique et s’étendant bien au-delà. Lors d’une collision entre deux de ces amas, les étoiles sont si éloignées les unes des autres qu’à de rarissimes exceptions près, elles n’interagissent pas au contraire des deux nuages de gaz. De ce fait, l’essentiel de la masse se trouvera dans la région centrale puisque la masse du gaz s’interpénétrant (donc freiné) est supérieure à celle des étoiles, non ralenties, qui se retrouvent alors de part et d’autre du centre.

•            Dans le cas d’un choc entre deux amas avec matière noire, celle-ci va se comporter comme les étoiles, c’est-à-dire peu interagir. Au centre, il y aura bien la masse du gaz mais l’essentiel de la masse se retrouvera de part et d’autre (puisque la matière noire est six fois plus massive que la matière ordinaire).

             En résumé, lors du choc de deux amas de galaxies, si la masse résultante est centrale, cela infirmera l’existence de matière noire (seulement du gaz) tandis que si la masse se trouve de part et d’autre du centre de la collision, cela prouvera l’existence d’une masse invisible, donc de la matière noire.

         Cette preuve de l’existence de la matière noire a été établie par l’observation de la collision de l’amas du Boulet (ou amas de la Balle, IE 0657-59), observable en regard de la constellation de la Carène. Il s’agit en fait d’un groupe de deux amas de galaxies entrés en collision il y a 150 millions d’années. Après étude approfondie, les scientifiques sont arrivés à bien localiser où se trouvent les masses les plus importantes : elles sont là où sont les galaxies et non pas où se trouve le gaz. De plus, les deux amas sont à présent séparés par plus de trois années-lumière et la masse totale calculée en fonction de leur vitesse et de leur distance représente beaucoup plus que la masse de la matière visible (galaxies vues en optique et gaz aux rayons X). La présence de matière noire est donc attestée ce qui semble invalider la théorie MOND.

              Cette apparente contradiction a été résolue par les tenants de la théorie MOND lorsqu’ils ont admis qu’il existait bien une petite quantité de matière noire, probablement sous forme de neutrinos…

Une explication qui ne sera peut-être jamais trouvée

             En somme, pour le moment, malgré des efforts considérables (appareils de plus en plus perfectionnés, chercheurs se consacrant uniquement à la recherche de la matière noire, immenses dispositifs de capture de particules « exotiques » parfois profondément implantés sous terre, etc.), aucune capture de la moindre nouvelle particule susceptible d’expliquer la présence dans l’univers de cette masse colossale (plus de 95% !) qui reste parfaitement insaisissable.   Ce qui, indéniablement, fait désordre…

           Mais il n’existe pas non plus d’argument probant – et, bien sûr, encore moins définitif – en faveur de théories alternatives dont la plus célèbre reste MOND.

            Pourtant, cette masse inconnue ne vient pas de nulle part et si elle n’existe pas, c’est que nos moyens de calcul sont quelque part erronés. Comment savoir ? Pour certains scientifiques, la solution est à portée de main et il suffit de persévérer encore un peu. Pour d’autres, c’est l’inverse : ceux-là pensent que la matière existe sous une autre forme et que celle-ci n’interagit jamais avec la matière conventionnelle telle que nous la connaissons ; elle resterait à tout jamais hors de notre portée.

          C’est l’avenir qui permettra probablement de trancher. Du moins rien ne nous interdit de l’espérer.

Sources :

• Wikipédia France
• encyclopaedia britannica
• revue La Recherche
• www.astronoo.com/

Images :

1.  galaxie du sombrero (sources : hdqwalls.com)
2.  Fritz Zwicky (sources : rankred.com)
3.  Vera Rubin (sources : thesestonewalls.com)
4.  répartition de la matière noire (sources : fr.wikipedia.org)
5.  courbes des vitesses de rotation périgalactiques (sources : theconversation.com)
6.  amas du Boulet (sources : passion-radio.forumactif.com)

Mots-clés : Fritz Zwicky - supernovas - amas de Coma - Vera Rubin - matière noire et énergie sombre - neutrinos - wimps - Mordehai Milgrom - amas du Boulet

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

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mise à jour : 26 mars 2023

     Ernst Mayr (1904-2005), ornithologue, biologiste et généticien, s’était posé la question suivante : « Pourquoi les fauvettes qui occupent l’environnement de ma maison du New Hampshire ont-elles entamé leur migration vers le sud dans la nuit du 25 août ? ». Selon lui, on peut évoquer quatre possibilités :

• Les fauvettes se nourrissent d’insectes qui désertent singulièrement l’endroit en hiver : si elles devaient rester, il est vraisemblable qu’elles mourraient de faim. Il s’agit là d’une cause écologique.

• Au fur et à mesure de l’évolution de leur espèce, ces oiseaux ont acquis une constitution génétique qui les prédispose à un comportement migratoire lorsque se présentent certains stimuli environnementaux : il s’agit là d’une cause génétique.

• Lorsque le jour décline et que sa durée tombe en dessous d’un certain seuil, des changements comportementaux et physiologiques poussent les fauvettes à migrer : le comportement migratoire est alors lié à la photopériodicité et on évoquera ici une cause physiologique intrinsèque.

• Enfin, le 25 août, le temps s’est dégradé et une masse d’air froid s’est abattue sur le New Hampshire : alors que les oiseaux étaient prêts à migrer, cette baisse soudaine de la température et de la luminosité à été le signal du départ : il s’agit là d’une cause physiologique extrinsèque.

     Pour Ernst Mayr, il faut opposer les deux causes « immédiates », c'est-à-dire pour lui celles qui agissent du vivant de l’organisme (les causes physiologiques intrinsèque et extrinsèque) aux causes « ultimes » qui, elles, se rapportent à un temps antérieur au vivant de l’organisme et donc se rattachent à l’histoire de l’espèce (les causes écologique et génétique).

     Ces dernières – les causes ultimes de Mayr - se rapportent à la biologie de l’Évolution. Elles sont présentes chez tous les représentants d’une même espèce. Peut-on avancer que ces causes ultimes participent à ce que l’on nomme l’instinct que l’on définit classiquement comme la part héréditaire et innée des tendances comportementales (étant entendu que l’Homme, un primate donc un animal) est également concerné ?

Comment évaluer un caractère instinctif ?

     Avant de chercher à comprendre comment il se manifeste, il convient d’identifier de façon formelle ce qu’est un comportement instinctif. Plusieurs approches, d’ailleurs fortement complémentaires, sont envisageables.

L’évaluation par l’éthologie

Depuis Konrad Lorenz (1903-1989), l’un des pères fondateurs de l’étude des animaux, l’éthologie essaie, autant que faire se peut, de les étudier dans leur milieu naturel, dans leur environnement. Et quels sont donc les moyens pour un animal d’agir sur son environnement ?

Sa seule possibilité d’action est d’utiliser ses muscles : en effet, un acte, ici, se caractérise par une succession de contractions musculaires. Le problème est alors de savoir si l’acte est inné (génétique) ou acquis (apprentissage). Quatre critères d’appréciation sont possibles pour départager son origine.

• • • • Tous les représentants d’une espèce donnée ont une réponse absolument identique : on parle alors de comparaison horizontale.

• • • • D’une espèce à l’autre, la réponse varie en intensité et en forme selon la distance séparant des groupes proches du point de vue de l’Évolution : il s’agit en pareil cas d’une comparaison verticale.

• • • • Il est parfois envisageable d’identifier le centre nerveux responsable de l’acte considéré et d’en percevoir le contrôle automatique (méthode physiologique), enfin

• • • • L’apprentissage ne doit en aucune façon modifier l’acte. La vérification de cette notion se fait par la méthode dite d’isolation : l’absence effective de soins parentaux ou la mise à l’écart de l’individu depuis sa naissance permet d’exclure un apprentissage extérieur.

Les coordinations héréditaires

     Les coordinations héréditaires sont ainsi nommées lorsqu’un acte se déroule jusqu’à la fin une fois qu’il a été enclenché et cela même si la cause qui l’a engendré a disparu. On prend souvent l’exemple de l’oie qui, face au mouvement de roulis de son œuf, exécute des mouvements latéraux du cou pour le ramener au bon endroit : toutefois, même si l’expérimentateur retire l’œuf du champ de vision du volatile, celui-ci poursuit ses mouvements du cou et doit les terminer avant de passer à autre chose. Ajoutons que des conditions sont souvent requises pour que l’acte ait lieu : dans l’exemple de l’oie, pour que celle-ci cherche effectivement à replacer son œuf, il faut qu’elle soit en période de couvaison.

L’instinct sexuel et la méthode neuroscientifique

     Il est possible de rechercher des circuits neuraux innés en les identifiant par traçage ou l’étude de lésions. C’est ainsi que l’on a pu identifier les différentes conditions de l’instinct sexuel chez les animaux non-primates. Normalement c’est la reproduction sexuée donc hétérosexuelle qui est toujours privilégiée et un certain nombre de mécanismes se succèdent alors :

• D’abord entrent en jeu les phéromones sexuelles : ce sont elles qui attirent le mâle vers la femelle et permettent à celle-ci de ne pas s’enfuir.

• Lorsque le choix est fait, un réflexe de lordose (hypercambrure de la colonne vertébrale) permet la présentation en bonne position du vagin pour une pénétration optimale

• Des poussées pelviennes cadencées du mâle se trouvent alors initiées par un réseau de neurones de la moelle épinière qui fonctionne de façon autonome sans intervention de circuits supérieurs.

• L’éjaculation est favorisée par la transformation du vagin qui s’est lubrifié.

• Enfin, la motivation sexuelle est amplifiée par un système de récompenses (sensations agréables péniennes, vaginales, etc.).

     Il existe donc ici un circuit d’actions qui échappe totalement à un quelconque élément volontaire. En revanche, c’est par l’apprentissage que certaines séquences, comme celle de la monte, peuvent se réaliser (observation des autres, essais plus ou moins réussis lors des premières tentatives).

     Précisons que chez les primates – et notamment chez les hominidés – la sexualité échappe en grande partie à ces circuits automatiques : par exemple, le réflexe de lordose disparait au profit du système de récompense qui est devenu prépondérant.

Les processus moteurs

     Un certain nombre d’éléments de base se manifestent dès la naissance et cela indépendamment de tout apprentissage, notamment d’origine parentale. C’est le cas de la marche (et de la course). Tous les animaux peuvent d’emblée marcher même si certains

mammifères (prédateurs notamment) rampent durant leurs premiers jours. Rapidement, le mouvement s’améliore pour devenir très tôt optimal. Nous avons tous en mémoire les images des bébés gazelles qui, dans la steppe africaine, cherchent à se lever dès la mise-bas et qui, après quelques essais balbutiants, trouvent rapidement leur équilibre. Le même mécanisme existe chez les animaux pour la nage (qui n’est, en réalité, qu’une marche tête hors de l’eau). Cette faculté est plus difficile à réaliser d’emblée chez les grands singes anthropoïdes dont la morphologie n’est ici guère adaptée.

Facteurs déclenchants

       Un éthologue célèbre, Nikolaas Tibergen (1907-1988) a longtemps étudié les facteurs susceptibles de déclencher une réaction instinctive chez l’animal. Il étudia tout

spécialement un petit poisson de quelques centimètres de longueur et pourvu de trois épines dorsales, l’épinoche. Ce petit animal est capable de présenter une terrible agressivité lorsqu’il est mis en présence d’un de ses congénères mâles. Un jour, Tibergen observa cette réaction violente chez une épinoche qu’il avait posé dans son bocal sur sa fenêtre. Il n’y avait pourtant aucun autre poisson à portée de vue. C’est alors qu’il remarqua la camionnette de la poste qui était venue se garer en contrebas : c’est la couleur rouge de l’engin qui provoquait la colère du petit poisson. En effet, à l’époque de la reproduction, les mâles de cette espèce arborent une coloration rouge de la gorge et de l’abdomen. Dans ce cas, seule la coloration rouge est donc le facteur déclenchant du réflexe d’agressivité du poisson.

     Bien entendu, dans la nature, si un facteur déclenchant peut être seul à même d’entrainer une réaction, cela se fait dans un contexte où interviennent également l’espace, la vitesse de déplacement, l’orientation etc.

       Chez l’animal, une réaction instinctive est toujours déclenchée par un stimulus qui peut être visuel (comme dans le cas de l’épinoche que nous venons d’évoquer), sonore, tactile ou odorifère. Il existe même des cas où le stimulus peut être amplifié, entraînant alors une réaction encore plus grande : par exemple, une oie va réagir de façon bien plus forte lorsqu’elle est mise en présence d’un œuf d’autruche, beaucoup plus gros, en dehors de son nid ; elle va même finir par préférer cet œuf géant aux siens, même si elle est incapable de le transporter… On parle alors d’hyperstimulus.

       Lorenz explique également que seules quelques caractéristiques fondamentales sont nécessaires pour provoquer la réaction instinctive, indépendamment du reste de l’objet lui-même : on parle de stimulus-clé (la tâche rouge pour l’épinoche qui agresse un leurre en carton pourvu que celui-ci soit taché de rouge).

Les activités de déplacement

     Dans certains cas, la réaction instinctive se produit alors qu’aucun stimulus ne semble présent. Lorenz rapporta en 1937 l’exemple suivant : un étourneau captif présenta tous les actes de prédation  (guet, attaque et déglutition) alors qu’aucun insecte n’était présent. En apparence, il s’agit là d’une activité de déplacement : tout se passe comme si l’oiseau, incapable de chasser puisque emprisonné, avait cherché à compenser sa frustration par une activité de remplacement. Il est toutefois difficile d’être certain qu’aucun stimulus n’était présent (un grain de poussière ?) et on sait que la séquence une fois entamée, elle doit aller jusqu’au bout.

     Un autre éthologue, Frederik Kortlandt (né en 1946) observa deux oiseaux se menacer alors qu’ils étaient à la limite de leurs territoires respectifs. Leur agressivité s’amplifia jusqu’à ce que, tout à coup, chacun des deux se mette à picorer des matériaux de construction pour construire leur nid : l’agressivité avait soudain été détournée vers une tâche plus pacifique…

     Lors d’un séjour sur l’Ile de la Réunion, j’ai été témoin d’une scène peu banale : alors que

je regardais la télévision, sur le mur blanc qui me faisait face, un margouillat (sorte de lézard local) se trouva nez à nez avec une araignée babouk (ou babouque). Ces araignées, noires et dotées de grosses pattes, font, quand elles sont très petites, volontiers l’ordinaire d’un margouillat mais celle-ci était vraiment très impressionnante (de la taille d’une grosse soucoupe).

Les deux animaux s’observèrent durant environ vingt minutes, chaque mouvement de l’un compensé par un mouvement contraire de l’autre. Je me demandais si le margouillat allait se risquer ce qui aurait pu lui coûter cher. Finalement aucun stimulus ne prédisposant à l’attaque de part et d’autre ne sembla s’imposer et le margouillat se mit à se lécher la queue… ce qui permit immédiatement à l’araignée de passer rapidement sans encombre et sans que le lézard ne réagisse alors qu’il voyait parfaitement son ennemie se faufiler à sa portée.

     Tous ces exemples semblent montrer que les réactions innées peuvent parfois être détournées selon un autre protocole inné : l’instinct est plus complexe qu’il n'y paraît.

Importance de l’instinct en fonction du degré d’évolution

     Plus une espèce est dite évoluée, moins les actes instinctifs semblent présents. On pense bien sûr aux primates et tout particulièrement à l’Homme. Il s’agit là à la fois d’une vérité et d’une illusion d’optique. Vérité car, chez l’Homme, l’apprentissage, c’es-à-dire sa dimension culturelle, est immense. Ses pouvoirs d’analyse et de réflexion lui permettent tout à fait de choisir des modes d’action qui l’éloignent du simple comportement instinctif. Toutefois, la situation n’est pas toujours aussi claire et l’illusion d’optique consisterait à croire que l’être humain échappe presque intégralement à sa part génétiquement instinctive : c’est manifestement une erreur car cette part automatique de nos comportements est certainement plus importante qu’on veut bien le croire. Le problème est d’ailleurs si complexe que cet aspect devrait (et fera peut-être) l’objet d’un sujet à part.

Instinct et apprentissage

     Comprendre dans quelle mesure, chez l’animal, l’apprentissage (par les parents, par l’expérience personnelle, par l’observation des autres, etc.) peut restreindre la part purement instinctive d’un comportement relève d’un débat fort ardu qui nécessiterait un approfondissement qui devrait faire l’objet d’un autre article : pour en démontrer toute la complexité, je souhaiterais en guise de conclusion rapporter le cas d’un oiseau très étrange : le drongo.

     Le drongo est un petit passereau africain remarquablement « intelligent » selon les observateurs. En effet, il se nourrit d’insectes et de larves mais ne sait pas ou ne peut pas creuser les trous où les insectes se cachent. Lorsqu’il ne trouve plus de nourriture, il est assez rusé pour voler celle des autres. Voilà comment il procède. Après avoir repéré une bande de fauvettes ou de suricates, ces petits mammifères du désert de la famille des mangoustes, il se positionne sur une branche d’arbre surplombant le groupe. Dès qu’il aperçoit un prédateur, serpent ou oiseau de proie par exemple, en parfait imitateur, il vocalise le cri d’alerte de la sentinelle passereau ou suricate : tout le groupe s’enfuit. Après quelques véritables alertes, le drongo passe à la tromperie : il alerte le groupe alors qu’il n’y a aucun prédateur et profite de sa fuite éperdue pour voler la nourriture. Tous les drongos sont capables d’organiser une telle tromperie : il s’agit là d’un comportement complexe qui a probablement été choisi par la sélection naturelle au cours de millions d’années. Mais est-on certain qu’une part d’apprentissage n’existe pas ? Est-on certain que le bébé drongo n’a pas observé certains de ses congénères avant de mettre en place sa propre stratégie ?

     On conçoit ici toute la difficulté d’une réponse claire…

Sources :

• Wikipédia France
• encyclopaedia Universalis
• encyclopaedia britannica
• revue La Recherche
• https://bestioles.ca/animaux/instinct-animal.html

Images :

1. Une oie et sa couvée (sources : www.yahki.com)
2. Konrad Lorenz (sources : www.tumblr.com)
3. Chat qui nage (sources : www.assuropoil.fr)
4. Epinoche (sources : www.siahvy.org)
5. Margouillat (sources : www.maillyn.over-blog.com)
6. Araignée Bibe (sources : photos-reunion974.wifeo.com

Mots-clés : Ernst Mayr - Konrad Lorenz - Nikolaas Tibergen - hyperstimulus - coordination héréditaire - stimulus-clé - activité de déplacement - apprentissage - Freredik Kortland (en anglais) - drongo

les mots en gris renvoient à une documentation complémentaire

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mise à jour : 22 mars 2023

Parues sur le fil Facebook du blog, voici quelques "brèves" supplémentaires

L'AMAS GLOBULAIRE OMÉGA DU CENTAURE

     Un amas globulaire est un conglomérat d'étoiles toutes liées ensemble par les forces de la gravité. Ils sont contemporains de la naissance de notre galaxie il y a environ 13 milliards d'années (et ont donc à peu près trois fois l'âge du Soleil qui est de 4,57 milliards d'années).

     Certains amas finissent par se rapprocher trop près de la Voie lactée et, progressivement dilacérés, ils sont absorbés par elle. De nos jours, il reste 200 amas globulaires indépendants et le plus grand d'entre eux est Oméga du Centaure.

     Oméga du Centaure, uniquement visible de l'hémisphère sud, est situé à 18 000 années-lumière de nous et, présentant un diamètre de 150 années-lumière, il renferme à peu près 10 millions d'étoiles ce qui en fait le plus grand des amas globulaires gravitant autour de notre galaxie.

     Normalement, un amas globulaire, loin des phénomènes actifs galactiques, est composé d'étoiles plutôt vieilles et de quelque "traînards bleus" qui sont des étoiles jeunes créées à partir de plus vieilles en raison des forces de liaison considérables qu'exerce notre galaxie (voir le sujet dédié dans le blog).

     Oméga du Centaure est un cas différent : lui, il contient des étoiles de toutes sortes, en âge et en variété, ce qui fait dire aux scientifiques que, depuis sa création il y 12 milliards d'années environ, il a vécu une histoire très compliquée...

Sur le blog, pour en savoir plus : amas globulaires et traînards bleus
https://cepheides.fr/article-16855581.html

Photo : l'amas globulaire Oméga du Centaure NGC 5139
(Image Crédit & Copyright: Roberto Colombari )

ÊTA CARINAE, LA BOMBE À RETARDEMENT

     Située à environ 8000 années-lumière de nous, dans le ciel austral, Êta Carinae (constellation de la Carène) est une étoile supergéante - et même hypergéante - puisqu'elle est 5 millions de fois plus lumineuse que le Soleil tandis qu'elle possède 150 fois sa masse. Hypergéante ? Qu'on en juge : son diamètre est 1000 plus grand que celui du Soleil ce qui veut dire que, situé à la place de notre étoile, elle s'étendrait bien plus loin que Jupiter !

     Êta Carinae est instable et on peut voir sa luminosité varier au cours du temps : en 1843, elle est même devenue quelque temps l'étoile la plus brillante du ciel alors que, aujourd'hui, elle est quasi-invisible... En réalité, il s'agit d'un système binaire, c'est à dire un couple d'étoiles dont l'une (Êta Car A) est une hypergéante variable bleue, une des étoiles les plus volumineuses de notre galaxie (il y en a peut-être une dizaine aussi grosse qu'elle dans toute la Voie lactée, à rapporter aux 150 milliards d'étoiles que contient notre galaxie). Il s'agit bien sûr d'une étoile à la vie brève (tout est relatif !).

     Les scientifiques savent donc qu'elle va exploser bientôt puisqu'elle consomme actuellement les dernières couches superficielles de son hydrogène avant de terminer sa vie en hypernova. Oui mais quand, cette fin cataclysmique ? Très bientôt, nous dit-on, sauf que la longueur de la vie d'une étoile n'est pas comparable à celle des hommes. Demain ? Dans 10 ans ? Dans 1000 ans ? Peut-être même que, à l'heure où l'on en parle, elle a déjà explosé puisque sa lumière met 8 000 ans à nous parvenir...

     Voir l'explosion d'une telle étoile (la phase initiale ne durant en fait que quelques minutes) puis son expansion en nova est un rêve d'astronome... peut-être sur le point de se réaliser puisqu'on construit actuellement au Chili un télescope, le LSST (Large Synoptic Survey Telescope) doté d'un miroir exceptionnel de 8,4 m et d'une caméra de 3 milliards de pixels. Il sera capable de scanner le ciel entier du Chili et on sait que plus il y a d'étoiles observées, plus on a de chances de tomber sur un phénomène astronomique... comme pourrait être celui de l'explosion d'Êta Carinae qu'il surveillera tout particulièrement.

Pour en savoir plus : https://cepheides.fr/article-de-l-astronomie-novas-et-supern…

LA NÉBULEUSE DE L'ŒIL DU CHAT

     Répertoriée sous le code NGC 6543, la nébuleuse de l'œil du chat est une des plus célèbres nébuleuses planétaires de l'astronomie. Nébuleuse planétaire ? Elles n'ont en réalité rien à voir avec les planètes : l'appellation date du temps où, les instruments d'observation étant moins performants, les scientifiques pensaient qu'il s'agissait de planètes. Comme souvent, l'appellation impropre est restée.

     Une nébuleuse planétaire est la résultante de la fin de vie d'étoiles comme notre Soleil. Lorsque l'étoile a fini de consommer son hydrogène, les forces de gravitation l'emportent alors et l'hélium initialement produit devient de l'oxygène, du carbone, etc. Bilan : l'étoile gonfle pour devenir une géante rouge alors que son cœur se transforme en naine blanche. C'est cette expansion de matière dans l'espace qui donne naissance aux nébuleuses planétaires, une enveloppe qui finira par se dissoudre dans le vide en quelques dizaines de milliers d'années...

     La nébuleuse de l'œil du chat est situé à environ 3300 années-lumière, du côté de la constellation du Dragon et elle est âgée d'environ 1000 ans. Elle correspond à la fin de vie d'une étoile de taille solaire (appartenant probablement à un système binaire) et est composée de plusieurs enveloppes de matière se rapportant à des événements antérieurs de l'étoile estimés par les spécialistes à plusieurs dizaines de milliers d'années.

     Notre Soleil finira ainsi par une nébuleuse planétaire lors de sa transformation finale en géante rouge tandis que son cœur sera transformé en naine blanche, un corps brûlant hyperdense qui mettra des milliards d'années à s'éteindre pour ne plus devenir qu'une boule de cendres, une naine noire. Cette fin est inéluctable mais qu'on se rassure : elle ne devrait pas survenir avant environ cinq milliards d'années... (voir l'article qui suit)

Images : la nébuleuse de l'œil du chat
Crédits photo : cidehom.com)

LA MORT DU SYSTÈME SOLAIRE

     Notre étoile étant à la moitié de sa vie, elle brillera encore durant 4,5 milliards d’années environ jusqu’à avoir épuisé tout son carburant d’hydrogène, un temps où les Hommes auront depuis longtemps disparu. Le Soleil se transformera alors en géante rouge qui enverra son enveloppe externe dans l’espace sous la forme d’une nébuleuse planétaire tandis que son cœur devenu hyperdense évoluera en naine blanche.

     Cette naine blanche anéantira les quelques planètes ayant échappé à la phase «

géante rouge » et on ne sait pas vraiment si la Terre, de toute façon carbonisée, existera encore pour être détruite par elle. Ces événements sont du domaine d’un lointain avenir mais la NASA a pu récemment observer une situation identique grâce à son télescope spatial Kepler.

     L’observation a concerné la naine blanche WD 1145_1017 située à 570 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Vierge. Kepler a mis en évidence une fluctuation régulière de luminosité autour de la naine ce qui traduit la présence d’un corps céleste tournant autour d’elle, à savoir une planète. Plus encore, cette planète laisse derrière elle une trainée de matière qui signe sa destruction progressive. Peu à peu, la naine blanche « arrache » la matière de sa planète avant de la désintégrer dans son cœur.

     Devenue solitaire, la naine blanche se refroidira et baissera d’intensité lumineuse durant des centaines de millions d’années avant de terminer son existence en naine noire et rejoindre l’anonymat du grand cimetière stellaire.

Pour en savoir plus : sur le blog de céphéides : mort du système solaire (https://cepheides.fr/article-16939405.html)

Image : vue d’artiste de la naine blanche WD 1145_1017 et de sa planète

(sources : www.ca-se-passe-la-haut.fr)

LES CÉPHÉIDES, DES PHARES DANS L'ESPACE

     Une céphéide (la première à être repérée le fut dans la constellation de Céphée, d'où le nom) est une étoile très spéciale car sa luminosité varie de façon cyclique : elle pulse. Du coup, en calculant le temps que mettent les ondes lumineuses à la parcourir, on peut calculer sa luminosité réelle et la comparer avec la luminosité apparente de l'étoile vue de la Terre : on peut alors connaître la distance à laquelle la céphéide se situe...

     Cela n'a l'air de rien mais c'est grâce à ces étoiles qu'on a compris la taille immense de l'Univers et l'existence de galaxies en dehors de notre Voie lactée. Sans elles, l'Univers serait probablement resté longtemps incompréhensible !

     Cette découverte capitale - une des plus importantes du vingtième siècle - on la doit à une astronome américaine du nom de Henrietta Leavitt qui comprit l'intérêt de ces étoiles dans les années 1920 et émit une loi les régissant. Vous ne connaissez pas son nom ? Normal, elle ne fut jamais récompensée : en ces années plutôt masculines, ce sont ses "directeurs d'étude" qui en eurent tout le crédit. Et pourtant, c'est grâce à elle que, quelques années plus tard, Hubble put mettre en évidence l'expansion de l'Univers et formuler sa célèbre loi.

     Conscients de l'injustice, le comité du prix Nobel se mit enfin en quête de l'astronome américaine mais, les années ayant passé, elle était décédée et on sait qu'un Prix Nobel ne peut être remis à un lauréat que de son vivant...

     En astronomie, on parle de la "loi de Hubble", du "diagramme de Hertzprung-Russel", de la "masse de Chandrasekhar" mais seulement de la loi "période-luminosité" pour les céphéides. Comment faire pour que cette loi devienne la loi de Leavitt ? Ce ne serait pourtant que justice que d'associer le nom de ce merveilleux esprit à sa découverte, une des plus importantes de l'astronomie moderne...

Pour en savoir plus, cliquer ici : http://cepheides.fr/article-16821635.html

Photo : Henrietta Swan Leavitt (1868-1921)
Crédits : womanastronomer.com

POUPONNIÈRE D'ÉTOILES ET VENT STELLAIRE

     La pouponnière stellaire d'Orion, située à environ 1500 années-lumière de nous, renferme un bon millier de jeunes étoiles illuminées par un groupe voisin d'étoiles massives et flamboyantes appelé le Trapèze.

     Une de ces étoiles est la jeune LL Orionis, une étoile variable en pleine formation qui engendre un vent stellaire très puissant (bien plus puissant que celui du Soleil, étoile arrivée depuis longtemps à maturité).

     La pouponnière d'Orion est une nébuleuse, c'est à dire un conglomérat de gaz divers dont l'échauffement par les forces de gravitation provoque justement des flambées de nouvelles étoiles. Ces gaz se déplacent lentement contrairement au vent provoqué par LL Orionis : c'est la raison pour laquelle un front se crée lorsque ce dernier heurte de plein fouet les gaz nébulaires. Sur la photo ci-dessus prise par le télescope spatial Hubble en 1995, on distingue une sorte de boule entourant LL Orionis tandis que sur la droite on peut apercevoir les gaz provenant du groupe de Trapèze (en dehors de la photo) : on pourrait croire l'étrave d'un bateau avançant dans l'eau... sur une demi-année-lumière.

     De tels phénomènes sont fréquents dans cet endroit et se répètent à chaque fois qu'une nouvelle étoile se heurte aux gaz nébulaires, comme on peut le voir également en haut et à droite de la photo.

Pour en savoir plus sur le blog : la voie lactée (http://cepheides.fr/…/02/de-l-astronomie-la-voie-lactee.html)

Image : Hubble Heritage Team (AURA / STScI), C. R. O'Dell(Vanderbilt U.), NASA

LES PILIERS DE LA CRÉATION

     Parmi les nébuleuses, une des plus célèbres est un fragment de la nébuleuse de l’Aigle, appelé « les piliers de la Création » : on peut en voir l’image ci-dessus telle que prise par le télescope spatial Hubble en 1995.

     Situé à environ 7000 années-lumière de nous, il s’agit d’un assemblage très dense de poussières et d’hydrogène moléculaire. Si dense, même, qu’on y devine l’apparition d’une probable nouvelle étoile par contraction gravitationnelle des masses de gaz dans le piler central. Les « piliers » sont immenses puisque le plus important d’entre eux mesure environ quatre années-lumière, soit 6400 fois la distance qui sépare le Soleil de Pluton (ou la distance entre le Soleil et sa plus proche voisine, Proxima du Centaure), tandis que leur masse totale est estimée à 200 fois celle de notre étoile.

     Les scientifiques estiment qu’il faudra environ trois millions d’années pour que toute cette matière se disperse après avoir donné naissance à de nombreuses étoiles. Trois millions d’années, c’est un battement de cil à l’échelle de l’Univers mais une durée immense pour les humains que nous sommes (il y a 3 millions d’années, Homo sapiens était loin d’exister dans un monde livré aux seul hominidés préhumains). Sauf que…

     ...Sauf que, suite à une observation dans le domaine infrarouge, en 2007, par le télescope spatial Spitzer, certains scientifiques se demandent si les piliers n’ont pas été détruits par l’onde de choc d’une supernova ayant explosé il y a 6000 ans ! Malheureusement, la nébuleuse étant située à 7000 années-lumière, il faudra encore attendre 1000 ans avant d’avoir la réponse…

Pour en savoir plus, sur le blog : distances et durées des âges géologiques (http://cepheides.fr/article-32963219.html)

Image : les piliers de la Création
Sources : www.esa.int

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mise à jour : 22 mars 2023

     De tout temps l’Homme s’est demandé s’il pouvait exister des formes de vie autres que celles se trouvant sur Terre. Les exoplanètes découvertes à ce jour par milliers étant encore impossibles à étudier, les regards se tournent forcément vers  les planètes de notre propre système solaire. Un système qu’on commence à mieux comprendre grâce aux sondes et autres engins d’exploration à présent nombreux à avoir été lancés. Concernant la possibilité d’abriter une certaine forme de vie, si l’on excepte la planète Mars qui fait l’objet d’études approfondies depuis plusieurs années par des rovers spécialisés qui l’explorent patiemment, deux planètes semblent émerger du lot, chacune pour des raisons bien différentes. Ces deux astres sont des satellites de nos géantes gazeuses : Europe qui tourne autour de Jupiter et Titan qui gravite du côté des anneaux de Saturne. Des sondes sont allées il y a quelques temps à la rencontre de ces deux terres lointaines. Aujourd’hui, il est possible de dresser un premier bilan des données récoltées.

Europe et son énigme de glace

     Par la taille Europe est la quatrième lune de Jupiter et la sixième du système solaire. Satellite de Jupiter ? Cela veut dire qu’elle est loin du Soleil et par voie de conséquence froide, très froide. Sa température de surface est estimée à moins 150°C. Elle se trouve en dehors de la zone dite « habitable » du système solaire (voir le sujet « vie extraterrestre). En effet, les scientifiques estiment que pour qu’une vie puisse se développer, un élément totalement indispensable est la présence d’eau à l’état liquide. Alors, pourquoi Europe, cet enfer gelé ?

     Ce sont tout d’abord les sondes Voyager 1 et 2 (1979) et surtout la sonde Galileo (1995-2003) qui nous ont donné un certain nombre d’informations sur ce monde éloigné. Europe est une sphère presque parfaite de 3121 km de diamètre

intégralement recouverte de glace. Seuls quelques zones fracturées peu profondes et quelques blocs gelés viennent déranger un relief particulièrement plat. Remarque importante : les cratères d’impact y sont rares ce qui traduit le fait que la surface de la planète est jeune et géologiquement active. Alors ? Eh bien ce qui intéresse les scientifiques se situe sous cette banquise : la présence quasi-certaine d’un très profond océan. La variabilité du champ magnétique et un certain découplage de la surface de la glace par rapport au reste de la petite planète sont en effet évocateur d’une grande étendue d’eau salée sur une épaisseur d’environ 100 km, une quantité d’eau plus de deux fois supérieure au volume qui recouvre la Terre entière. Compte-tenu de la présence proche de la géante Jupiter et de ses lunes Ganymède et Callisto, les marées gravitationnelles générées semblent suffisantes pour liquéfier cette eau sauf en surface, bien sûr où la température est vraiment trop basse.

     De l’eau, donc, susceptible d’abriter des formes de vies complètement inimaginables. Si loin du Soleil et en profondeur ? Dans l’obscurité totale ? Il y a encore quelques années, cette idée aurait paru saugrenue mais la découverte des « fumeurs noirs » et de leur petit univers vivant dans les abysses des océans terrestres a apporté la preuve que la Vie pouvait parfaitement se développer en dehors de tout apport de lumière.

      Si les sondes et engins automatisés envoyés sur Europe arrivaient à découvrir en surface quelques traces évocatrices de vie, il resterait un fantastique défi : percer la banquise dont l’épaisseur est estimée entre 30 et 50 km pour atteindre l’eau liquide. Ce n’est pas une mince affaire : pour le moment, le record de forage sur Terre appartient toujours aux soviétiques qui, dans les années 70, atteignirent 12 km de profondeur dans la péninsule de Kola, au nord de la Russie occidentale. Un forage effectué avec une débauche d’installations diverses dirigées par une foule d’ingénieurs et de techniciens : ce forage dura des années avant d’obtenir un résultat… Alors, à 500 millions de km de la Terre, avec un matériel forcément réduit et monitoré par des robots, on peut, compte-tenu de nos moyens actuels, se poser la question de la faisabilité. Il n’empêche : ces projets qui paraissent un peu fous sont dans les cartons de bien des agences spatiales, à commencer par la NASA.

     Des engins sont actuellement en développement, comme le Valkyrie testé avec succès en Alaska et qui liquéfie la glace au fur et à mesure de sa progression grâce à un puissant laser. Une fois, le forage terminé ce qui, selon les spécialistes, pourrait prendre entre deux à trois ans, ce sera au tour de petits sous-marins d’aller explorer l’inconnu, ces outils venant se recharger directement sur la tête du robot de forage. Les spécialistes parient sur des opérations de ce genre dans, peut-être, un quart de siècle…

Titan, une Terre de méthane

     Titan gravite autour de Saturne et est sa plus grande lune. C’est une planète conséquente puisqu’elle est plus grosse que Mercure : 5151 km de diamètre à comparer à Mercure donc (4878 km), à la Lune (3474 km) ou à la Terre (12742 km).  Plus éloignée du Soleil, Titan est encore plus froide que Europe avec une température moyenne de moins 180° mais ce qui en fait un objet digne d’intérêt, c’est que la planète possède une authentique atmosphère, aussi épaisse (et même plus) que la Terre : c’est même le seul satellite connu à posséder une vraie atmosphère dense.

     Longtemps, Titan a été inabordable à une observation véritable car cette épaisse atmosphère empêchait de voir sa surface. Jusqu’à il y a une quinzaine d’années où commença le remarquable travail de l’expédition Cassini-Huygens associant une sonde mise en orbite autour de Saturne en 2004 (Cassini) et un atterrisseur sur Titan (Huygens). Pour la première fois, on a pu observer ce qui était dissimulé sous l’épaisse couche de nuages. Qu’a-t-on observé ?

    D’abord – première et importante révélation – l’atmosphère est ici plus importante et plus complexe que celle de la Terre et elle est composée essentiellement de diazote (98,4%), le reste se répartissant entre différents

hydrocarbures : méthane, éthane, etc. Dans le système solaire, seule la Terre a également une atmosphère dense riche en azote (78%). Tout comme sur Terre (le flux zonal), la circulation atmosphérique tourne d’ouest en est, suivant en cela la rotation de Titan.

      La surface de la planète est variée, alternant zones lisses et irrégulières dont certaines semblent être d’origine volcanique. On y trouve des collines et des crevasses voire des gouffres. Certains rochers montrent des signes d’érosion ce qui fait dire aux scientifiques que Titan et la Terre sont les seules planètes du système solaire à posséder en surface des étendues liquides. Toutefois, il existe une différence fondamentale entre les deux : sur Titan, les liquides sont des hydrocarbures essentiellement du méthane.

     La surface de ce satellite de Saturne est par ailleurs jeune puisqu’on y observe peu de cratères d’impact. Entre les montagnes des dunes sont orientées d’ouest en est ; elles sont formées par les vent, des vents probablement sous la dépendance des forces de marée de Saturne qui, ici, sont 400 fois plus intenses que celles provoquées par la Lune sur Terre.

     La question se pose donc : pourquoi les scientifiques pensent-ils que cette planète en apparence plutôt inhospitalière pourrait abriter une quelconque forme de vie ? Eh bien parce que ces conditions très spéciales rappellent fortement celles qui prévalurent sur Terre lors de son enfance, le froid intense en plus. On peut même dire que Titan ressemble à une Terre primitive, avant que les premiers êtres vivants ne commencent à y libérer de l’oxygène : on y trouve des vents, des nuages, des mers, des pluies (certes de méthane) et même des saisons…

      La mission Cassini, riche d’informations, a pris fin en 2017 lorsque les scientifiques utilisèrent les derniers grammes de carburant de la sonde pour la faire s’écraser sur Saturne de peur que, en se désagrégeant sur Titan, elle ne finisse par polluer son sol avec d’éventuelles bactéries terriennes.

     La NASA et l’ESA (l’agence européenne) s’intéressent beaucoup à cette planète si particulière. En premier lieu, il semble tout à fait intéressant d’étudier les océans de méthane de Titan afin d’y déceler d’éventuels éléments de chimie prébiotique. Évidemment, il nous est difficile de concevoir une forme de vie se développant dans le méthane mais, outre le fait que cela n’est pas complètement impossible, il existe aussi un autre intérêt : on soupçonne que, comme pour Europe, soient présents des océans d’eau liquide salée à 50 ou 100 km de profondeur (plusieurs mesures indirectes vont dans ce sens). Si cela était confirmé, on comprend l’enthousiasme de certains qui voient Titan comme un des meilleurs candidats à la fabrication de « briques du vivant » de tout le système solaire. Surtout si des volcans froids rejetant l’eau des profondeurs permettent à cette dernière de se mélanger au méthane, une possibilité évoquée par la mission Cassini… Les agences spatiales planchent actuellement, non seulement sur un projet d’orbiteur et d’atterrisseur mais également sur celui d’une Montgolfière susceptible de nous en apprendre plus sur l’écologie en surface de la planète et même sur un sous-marin destiné à explorer les océans de méthane (la NASA a déjà conçu un sous-marin spatial dans cette optique). Des projets dignes d’un roman de science-fiction ? Plus tout à fait a-t-on envie de dire.

D’autres candidats ?

     Parmi les planètes principales, seules Mars et Vénus auraient pu présenter certaines conditions à l’apparition d’une forme de vie. Pour Vénus, cependant, une fois mises en orbite quelques sondes d’observation, il fallut se rendre à l’évidence : la planète est particulièrement hostile. Qu’on en juge : une épaisse atmosphère l’entoure, composée principalement de CO² parcourue de longs nuages de soufre et d’acide sulfurique et cette atmosphère épaisse joue un rôle d’effet de serre au point que la température en surface voisine les 450° C. De plus la pression atmosphérique y est infernale : environ 95 fois la pression atmosphérique terrestre ou, dit autrement, la pression que subirait un plongeur à près de 1000 m de profondeur océanique… On a peine à imaginer l’apparition d’une quelconque forme de vie dans cet enfer.

     Mars est différente. On verrait plutôt cette planète comme une Terre vieillie à outrance. En effet, si Mars a bien possédé une atmosphère par le passé, il y a quelques milliards d’années, sa faible pesanteur n’a pas pu la retenir, de même que

l’eau des océans de cette époque lointaine. Les robots explorateurs et les orbiteurs ont bien relevé la trace d’anciennes érosions très vraisemblablement marines ou fluviales mais c’était il y a très très longtemps de sorte que les scientifiques ont bien plus le souci de rechercher des traces d’une vie ancienne (si elle a eu le temps d’apparaître) que d’authentiques habitants actuels, fussent-ils des sortes de bactéries ultra-résistantes.

     Restent donc les satellites naturels des planètes géantes gazeuses. Nous avons évoqué Titan et Europe. Existerait-il d’autres candidats à la naissance de la Vie ?

     On peut raisonnablement éliminer les satellites de Neptune et d’Uranus, trop loin du Soleil. Concernant les trois autres « grands » satellites joviens en sus d’Europe (Io, Ganymède et Callisto) tous présentent d’épaisses couches de glace et des océans d’eau liquide en profondeur (Callisto possédant en sus une petite atmosphère d’azote) mais aucun ne semble aussi porteur d’espoir que Europe.

     Restent les satellites de Saturne : nous avons déjà évoqué Titan. Parmi les autres, l’un d’entre eux mérite une attention particulière : Encelade. Il s’agit d’un très petit satellite : 500 km de diamètre mais qui possède plusieurs

caractéristiques intéressantes. Certes, la température y est particulièrement basse, environ moins 200° C mais sa surface présente peu de cratères d’impact, révélant donc une activité géologique récente. La sonde Cassini a visualisé des sortes de geysers soupçonnés d’être un mélange de gaz et d’eau et donc la présence, là-aussi, d’un océan sous la surface. Cassini a également mis en évidence la présence d’une épaisse couche de neige d’environ 100 mètres d’épaisseur ce qui sous-entendrait des chutes de neige s’étendant sur des dizaines de millions d’années. De ce fait, les geysers et la chaleur interne qui les produit existerait depuis longtemps… De plus, récemment, la NASA a expliqué avoir découvert sur le petit satellite des molécules d’hydrogène dans des échantillons de vapeur : eau liquide, chaleur, potentielles molécules organiques, voilà un tiercé qui laisse rêveur !

     L’espèce humaine aura l’occasion dans les années à venir – très certainement avant la fin de ce siècle - d’arpenter ces contrées lointaines que sont les satellites joviens ou saturniens. Avant, toutefois, grâce à la mise en service des super-télescopes actuellement en construction, nous en saurons bien plus sur un grand nombre d’exoplanètes et peut-être même y découvrirons-nous des traces de vie. Répétons-le une fois de plus : le nombre de planètes existant dans l’univers est si important que notre raison ne peut le concevoir : 150 milliards d’étoiles rien que pour la Voie lactée (et bien plus de planètes encore) et des milliards de galaxies comme la nôtre. Il est statistiquement impossible que la Vie – sous une forme ou sous une autre  - ne soit pas apparue ailleurs, même si elle devait rester en définitive rare. Impossible ! Le problème n’est finalement pas de la reconnaître mais d’échanger avec elle lorsqu’on sait les incommensurables distances qui nous séparent de la plus proche voisine du Soleil, une naine rouge par ailleurs peu propice à une vie telle que nous l’imaginons.

     Si au contraire la Vie n’est pas si rare, si elle s’édifie à partir de schémas simples et de constituants relativement faciles à fabriquer, alors nous avons une chance de la trouver, plus ou moins rudimentaire, dans notre système solaire, à portée de main, oserai-je dire. Dans ce cas de figure, les distances restent « humaines ». C’est tout l’intérêt des projets d’exploration par les agences spatiales des planètes spéciales que nous venons d’évoquer.

Sources

* Science & Vie (https://www.science-et-vie.com/)

* Cosmovisions (http://www.cosmovisions.com/index.html)

* Wikipédia France / USA/GB

* Planète Astronomie (https://www.planete-astronomie.eu/fr)

* encyclopaedia Britannica

Images

1. Europe (crédits :  universetoday.com)

2. Europe et sa surface gelée (crédits : NASA)

3. Titan (crédits : india.com)

4.  sonde Cassini (crédits :  sudouest.fr )

5. coucher de soleil sur Mars (crédits : NASA)

6. geysers sur Encelade : (crédits : NASA)

Mots-clés : exoplanètes - Jupiter - sonde Galileo - fumeurs noirs - Saturne - expédition Cassini-Huyghens

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

Sujets apparentés sur le blog

1. planètes extrasolaires

2. vie extraterrestre (1)

3. vie extraterrestre (2)

4. SETI, une quête des extraterrestres

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Mise à jour : 22 mars 2023

Parues sur le fil Facebook du blog, voici quelques "brèves" supplémentaires

LE QUINTETTE DE STEPHAN (HCG 92)

   C'est l'astronome canadien Paul Hickson qui s'est tout spécialement intéressé aux groupes de galaxies dits "compacts", c'est à dire des galaxies suffisamment proches les unes des autres pour que les forces gravitationnelles bousculent chacune d'entre elles. Il en a décrit une centaine, regroupées sous l'acronyme HCG (Hickson Compact Group).

   Ces groupes offrent la particularité de montrer des galaxies bien particulières : véritables pépinières d'étoiles disposant d'énormes quantités de gaz diffus et possédant en leurs centres des noyaux actifs (trous noirs géants "avalant" la matière dans une débauche d'énergie et de lumière); on y trouve également une grande quantité de matière noire.

   Le plus célèbre de ces groupes est le HCG 92 surnommé le quintette de Stephan (en hommage à l'astronome français Édouard Stephan qui le découvrit en 1878). Dans le quintette, les forces de marée gravitationnelles bouleversent les structures originelles des galaxies en projetant d'immenses trainées et filaments d'étoiles sur des dizaines de milliers d'années-lumière alors qu'ailleurs on peut observer de gigantesques nuages de gaz et des tourbillons de matière. Les galaxies sont déformées, dilacérées et chaque "contact" provoque la création de millions d'étoiles nouvelles.

   À terme, il ne restera plus qu'une seule et unique galaxie.

pour en savoir plus : galaxies cannibales https://cepheides.fr/article-de-l-astronomie-galaxies-cannib…

Image : le quintette de Stephan (HCG 92)
Sources : science-et-vie.com

GALAXIE ÉTRANGE

   Il existe différentes sortes de galaxies (spirales, lenticulaires, elliptiques, etc.) mais la galaxie du Condor (NGC 6872), visible dans la photo ci-après, est bien particulière en ce sens qu’elle s’allonge sur près de 530 000 années-lumière (la Voie lactée n’en fait que 100 000) et c’est d’ailleurs la raison pour laquelle elle fut dénommée selon le rapace des Andes à l’envergure si spectaculaire. Quelle peut donc être la raison de cette anomalie ?

   Située à 212 millions d’années-lumière du système solaire, dans la constellation du Paon (hémisphère austral), la galaxie du Condor est une spirale barrée, donc de structure plutôt classique. Sa forme est en réalité due au conflit qui l’oppose à la petite galaxie IC 4970 (qu’on peut voir juste au dessus d’elle et qui est 12 fois moins grosse) : les deux galaxies sont entrées en collision et ce sont les « effets de marée » provoqués par les forces de gravitation qui expliquent les images.

   Si on observe attentivement la photo, on s’aperçoit que le bras spiral de NGC 6872, (en haut, à gauche), est à dominante bleue ce qui veut dire qu’il est le siège de la naissance d’une foule immense de nouvelles étoiles, donc bleues, qui contrastent avec les étoiles bien plus anciennes, à dominante rouge, qui peuplent son centre galactique. Par rapport à ce noyau central, la formation de nouvelles étoiles est cinq fois plus élevée dans ce bras spiral nord-est (gauche de la photo).

   Bien entendu, les images que nous avons de cette galaxie datent de plus de deux cents millions d’années, un temps où sur Terre régnaient les grands sauriens. On peut parier que, depuis cette ancienne époque, bien d’autres étoiles se sont créées dans ces lieux troublés.

Pour en savoir plus, sur le blog : sujet «les galaxies» :
https://cepheides.fr/article-17726881.html

Image : la galaxie du Condor et sa petite compagne IC 4970
(sources : FORS Team, 8.2-meter VLT Antu, ESO)

LA GALAXIE DANS ERIDAN ET SA SUPERNOVA

   La galaxie de la photo ci-dessus est une magnifique spirale située en bordure de la constellation d’Eridan. Les scientifiques l’ont baptisée NGC 1309 et elle est connue depuis longtemps puisqu’elle a été découverte par l’astronome William Herschel en 1786. Située à 100 millions d’années-lumière de la Terre, elle s’étend sur 30 000 années-lumière, c’est-à-dire un peu moins de la moitié de la Voie lactée.

   Les bras spiraux de NGC 1309 sont à dominante bleutée alternant bandes de poussière et amas bleuâtres ce qui traduit évidemment la présence d’un nombre important d’étoiles nouvellement formées. A contrario, le centre de la galaxie est jaunâtre en raison de la présence de nombreuses étoiles âgées.

   NGC 1309 intéresse les scientifiques, non seulement en raison de la présence en son sein de plusieurs céphéides dont on sait que celles-ci servent à estimer les distances intersidérales mais également parce qu’elle renferme une supernova. Cette supernova (SN 2012Z) a été cataloguée comme appartenant à un type rare de supernova dit thermonucléaire. Le télescope spatial Hubble avait pris une photo en 2006 puis en 2013 et surprise…

   … sur la photo de 2013 se trouve une étoile à l’emplacement exact de la supernova ce qui est théoriquement impossible parce que la mort de ce type d’étoiles détruit intégralement la naine blanche à l’origine du phénomène. N’ayant pas d’explication véritable à avancer, les astronomes ont appelé l’étoile résiduelle une « étoile zombie ». En attendant la suite, on peut toujours admirer les autres galaxies en arrière-plan.

Pour en savoir plus sur les supernovas : novas et supernovas
 

Image : la galaxie près d'Eridan
sources : Hubble Legacy Archive, ESA, NASA

ENCORE PLUS DE GALAXIES !

   On a souvent dit qu’il y a plus d’étoiles dans le ciel que de grains de sable à la surface de la Terre (une métaphore validée par les calculs récents d’une revue scientifique). Dans cet exemple, notre galaxie, la Voie lactée, n’est qu’un petit bout de plage et l’un des grains de sable le Soleil…

   Jusqu’à présent, les scientifiques avaient avancé que l’univers était peuplé de 100 à 200 milliards de galaxies, chacune d’entre elles pouvant renfermer entre 100 et 200 milliards d’étoiles en moyenne (et probablement encore plus de planètes) : un nombre incompréhensible pour le cerveau humain !

   L’équipe du Pr Conselice (université de Nottingham, Grande Bretagne) nous apprend que les galaxies sont en réalité bien plus nombreuses : plus de dix fois les chiffres que nous venons d’évoquer, soit près de 2000 milliards !

   Le travail de ces scientifiques a consisté à colliger les données du télescope spatial Hubble, de construire ensuite des cartes 3D et, à partir de ces éléments qui ne concernent qu’environ 10% des Galaxies (les autres sont au-delà de la portée de nos télescopes), ils ont pu bâtir un modèle statistique qui a rendu ce résultat : les galaxies sont 10 fois plus nombreuses que ce que l’on pensait et, à part celles de notre groupe local, elles s’éloignent toutes de nous, dans toutes les directions et d’autant plus vite qu’elles sont déjà très lointaines.

   Dans cinq à dix ans, les télescopes géants actuellement en construction nous permettront de voir plus loin et, qui sait ?, de nous réserver d’autres surprises…

Pour en savoir plus : les galaxies (https://cepheides.fr/article-17726881.html)

Image : des galaxies partout, dans toutes les directions… 

Sources : astrosurf.com

UNE GALAXIE BIEN ÉTRANGE

   En braquant son optique à plus de 20 millions d'années-lumière dans la direction de la constellation des Poissons, le télescope Gemini nord (situé sur un volcan endormi de Hawaï, à plus de 4200 m d'altitude) a repéré cette galaxie (baptisée NGC 660) avec son look bizarre.

   On appelle ce type de galaxie (en réalité, très rare), une "galaxie à anneau polaire" parce que, comme on peut le voir sur l'image ci-après, une grande partie des étoiles et de la poussière de cette galaxie forme un anneau perpendiculaire au plan galactique principal. Quelle peut bien en être la raison de cette configuration plutôt curieuse ?

   Eh bien ,l'hypothèse la plus vraisemblable est qu'il s'agit de la capture d'une autre galaxie par la principale : après démembrement de la plus petite galaxie par les "forces de marée" gravitationnelles générées par la plus grosse des deux galaxies, les débris ainsi formés (des milliards d'étoiles comme le Soleil) se sont mis à graviter en anneau autour de l'axe de la galaxie principale.

   On sait que, selon la théorie actuellement en vigueur, chaque galaxie est probablement entourée par un halo de matière noire (matière à la composition totalement inconnue dont on ne fait que soupçonner indirectement la présence) ; du coup, cette configuration galactique exceptionnelle va peut-être permettre d'étudier l'action de la matière noire sur l'anneau polaire et peut-être pourrons-nous en savoir plus sur cet élément mystérieux…

   Précisons enfin que l'anneau polaire de NGC 660 s'étend quand même sur plus de 50 000 années-lumière puisqu'il est plus grand que le disque galactique lui-même : à titre de comparaison, le disque de notre propre galaxie, la Voie lactée, mesure environ 70 000 années-lumière dans sa plus grande longueur.

Pour en savoir plus sur notre propre galaxie, cliquer ici : https://cepheides.fr/…/02/de-l-astronomie-la-voie-lactee.html

Image : Gemini Observatory, AURA, Travis Rector (Univ. Alaska Anchorage) ; ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

CENTAURUS A, GALAXIE À NOYAU ACTIF

    La galaxie à noyau actif la plus proche de nous est Centaurus A, située à 13,7 millions d'années-lumière. Mais ce type de galaxies, c'est quoi en réalité ? Eh bien, des galaxies dont les noyaux centraux sont particulièrement lumineux et, par voie de conséquence, le siège d'activités énergétiques intenses. Historiquement, on a classé ces galaxies spéciales en trois catégories : les radiogalaxies, les galaxies de Seyfert et les quasars. En réalité, on est à présent à peu près certain qu'il s'agit du même type d'objets vus sous des angles et à des stades différents... Elles représentent à peu près 5% de l’ensemble des galaxies.

   Mais revenons à Centaurus A. Également connue sous le nom de NGC 5128, elle a été découverte en 1847 par l'astronome anglais John Herschel (qui découvrit des milliers d'objets astronomiques). On pense qu'elle est le résultat de la fusion de deux galaxies plus petites d'où le salmigondis d'étoiles et de poussière qui la caractérise. On peut cependant distinguer son bulbe central riche en vieilles étoiles rouges tandis que le disque qui l'entoure est le siège de la formation de nombreuses nouvelles étoiles bleues éparpillées au fil des volutes de poussière sombre (plus de cent pouponnières d'étoiles ont été identifiées).

  Toutefois, au centre, des débris cosmiques divers sont engloutis par un gigantesque trou noir central d'un poids estimé à 1 milliard de fois celui du Soleil... expliquant le "noyau actif" de la galaxie… et les fantastiques émissions de rayons X, radio et gamma, tous phénomènes faisant partie des événements parmi les plus violents de l'Univers, comme le prouvent les jets de gaz qui vont bien au delà du disque galactique de Centaurus A.

Sur le blog, pour en savoir plus : les trous noirs (https://cepheides.fr/article-20474036.html)

Image Crédit & Copyright: Fabian Neyer (ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

GALAXIES RELIÉES

   Plus on regarde loin dans l'univers, plus on aperçoit de galaxies (photo ci-dessus de l'univers lointain par le télescope spatial Hubble). Il y en ainsi des milliards, chacune d'entre elles renfermant des centaines de milliards d'étoiles comme notre Soleil.

   Hubble a ici focalisé son attention sur un groupe galactique lointain, baptisé SDSS J1531 3414, dans la direction de la constellation de la Couronne boréale mais évidemment bien plus éloigné que les étoiles qui composent cette constellation et qui appartiennent, elles, à notre propre galaxie. En observant attentivement l'image, on voit deux points centraux qui sont deux galaxies elliptiques lointaines. Elles sont entourées de minces filaments bleutés qui sont en réalité les images de galaxies encore plus lointaines déformées par l'effet de loupe gravitationnelle dû à la courbure de l'espace.

   En revanche, le mince tortillon bleu qui les relie est un pont gravitationnel : leur attraction réciproque explique cet "effet de marée" et, de ce fait, cette puissante force de gravitation engendre la création intergalactique de millions de nouvelles étoiles expliquant l'aspect bleuté du filament. Ce pont, long d'environ 100 000 années-lumière, est composé d'amas d'étoiles distants chacun d'environ 3 000 années-lumière donnant l'impression d'un "chapelet de perles" tordu en "tire-bouchon" par les vents gravitationnels : les deux galaxies commencent en fait à échanger de la matière…

   Les astronomes s'intéressent tout particulièrement à ce type d'images, espérant avancer dans la compréhension de la formation des étoiles.

Sur le blog, pour en savoir plus : « galaxies cannibales » (https://cepheides.fr/article-de-l-astronomie-galaxies-cannib…)

Image Crédit : NASA, ESA, G. Tremblay (ESO) et al.;
 

LA PLUS LOINTAINE DU GROUPE LOCAL

   Les milliards de galaxies qui peuplent l'Univers s'éloignent de nous. Toutes ? Pas tout à fait : une cinquantaine d'entre elles (dont la galaxie d'Andromède) sont liées à notre Voie lactée par les forces gravitationnelles (ce qui est impossible pour les autres qui sont trop éloignées). Ce groupe d'environ cinquante galaxies dont la nôtre est appelé le groupe local.

   À environ 3 millions d'années-lumière de nous, en regard de la constellation de la Baleine, on peut apercevoir une galaxie naine solitaire baptisée WLM, du nom des trois astronomes, Wolf, Lundmark et Melotte, qui l'ont découverte. Elle est si éloignée que, pour certains scientifiques, elle n'a peut-être jamais interagi avec les autres galaxies du groupe. Pour d'autres (les plus nombreux), elle fait bien partie de notre groupe tant les distances avec les autres galaxies de l'Univers sont encore plus gigantesques et du fait qu'elle ne s'éloigne pas de nous.

   Quoi qu'il en soit, elle possède bien des lieux de formation d'étoiles trahis par leur teinte rosée tandis qu'on trouve à proximité des flopées d'étoiles jeunes et bleues. En revanche, le halo central (d'environ 8000 années-lumière) est, comme cela est prévisible, composé d'étoiles plus anciennes dont la coloration globale tend vers le rouge.

   À terme, WLM rejoindra l'énorme galaxie qui sera formée par la jonction des galaxies du groupe local mais dans bien longtemps puisque la fusion de la Voie lactée et d'Andromède n'est pas prévue avant 3 à 4 milliards d'années : la supergalaxie résultante (déjà baptisée Milkdromeda - en français, Milkomède) pourra alors "attirer" WLM pour l'inclure dans sa population centrale de milliers de milliards d'étoiles...

Image : la galaxie WLM photographiée par l'OmegaCam de l'Observatoire européen austral du Paranal
Crédits : ESO, VST/Omegacam Local Group Survey

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mise à jour : 22 mars 2023

   Les origines de la vie sur Terre demeurent incertaines. Difficile de dire exactement où cette vie est apparue, ni quand. Notre bonne vieille Terre est âgée d’environ 4,5 milliards d’années, l’âge du système solaire, et c’est au bout d’environ 500 millions d’années qu’il semble que soient apparues les premières cellules susceptibles de donner un être vivant. On sait que les plus anciens fossiles de micro-organismes sont âgés d’environ 3,5 milliards d’années, certaines études allant même jusqu’à affirmer qu’un âge de plus de 4 milliards d’années serait plus près de la réalité. Cette époque si lointaine, ces premiers 500 millions d’années, sont appelés l’hadéen (première partie du précambrien) par les scientifiques et c’est probablement vers la fin de cette phase qu’est apparu celui qui allait devenir l’ancêtre de tous les êtres ayant vécu et vivant encore sur Terre.

   Lorsqu’on observe attentivement une forêt tropicale, ou même un simple étang de nos régions tempérées, on est frappé par la diversité du vivant, par la profusion d’espèces qui, pour la plupart, partagent un écosystème sans jamais se rencontrer vraiment, cette possibilité n’étant donnée qu’aux couples prédateurs-proies. Tout ce monde grouillant de vie provient donc d’un même ancêtre et, au fil du temps (des centaines de millions d’années, si difficiles à comprendre pour nos cerveaux qui ont du mal à seulement intégrer quelques milliers d’années), la sélection naturelle, en fonction des changements de milieu, a progressivement modelé la Vie. L’immense majorité des espèces qui, à un moment ou à un autre, a peuplé notre planète, a, à présent, disparu, emportée par le hasard d’un élément contraire auquel elle n’a pas su ou pu s’adapter.

   L’homme est un des animaux survivants aujourd’hui mais son apparition sous sa forme actuelle ne s’est évidemment pas faite d’un seul coup. Tout au contraire, il aura fallu bien des évolutions, bien des formes intermédiaires et bien des hasards pour en arriver à la situation présente. Je me propose de revenir sur les principales étapes qui ont permis, depuis le premier ancêtre commun, à Homo sapiens d’être ce qu’il est. Les étapes retenues sont au nombre de treize et, à chacune d’entre elles, la branche qui conduira à Sapiens s’est séparée d’autres représentants du monde vivant que nous évoquerons succinctement.

Étape 1 : l’homme est un eucaryote (- 2 milliards d’années)

Eucaryote signifie « ceux qui possèdent un véritable noyau » par opposition aux procaryotes que sont bactéries et archées, autrefois nommées archéobactéries. Ces eucaryotes (mono ou multicellulaires) ont pour caractéristiques principales de posséder un noyau contenant de l’ADN, porteur des caractéristiques génétiques. Ils peuvent se diviser (mitose) et se reproduire (pour la grande majorité au moyen d’une reproduction sexuée). À ce titre, l’homme est un eucaryote, tout comme les champignons et les plantes.

Étape 2 : l’homme est un métazoaire (- 900 millions d’années)

   Le terme de métazoaire correspond aux animaux et, puisqu’il est l’un d’eux, l’homme est un organisme multicellulaire capable de se nourrir de constituants organiques préexistants (on parle alors d’hétérotrophie). Du coup, plantes et champignons sont ici exclus. Il est à noter qu’il aura fallu plus d’un milliard d’années pour voir apparaître ce type d’organismes, une période si longue qu’elle est impossible à concevoir réellement pour l’esprit humain.

Étape 3 : il est également un bilatérien (- 700 millions d’années)

   Comme la plupart des animaux, l’homme présente uns symétrie bilatérale, c’est-à-dire qu’il possède un côté droit et un côté gauche. C’est à ce stade que l’ancêtre de l’homme se sépare des animaux qui ne sont pas bilatériens comme les éponges et les méduses.

Étape 4 : … un vertébré (-600 millions d’années)

   100 millions d’années plus tard apparaissent les vertébrés. Ces animaux sont dotés d’un squelette osseux ou cartilagineux qui assure une certaine rigidité à leur organisme. Leur

colonne vertébrale est l’endroit où est protégé le système nerveux central. Il s’agit évidemment d’une évolution majeure, résolue différemment par d’autres bilatériens comme les arthropodes (insectes, arachnides, crustacés) qui possèdent une carapace, les mollusques affublés quant à eux d’une coquille ou bien restent dépourvus de parties dures comme les vers. Il est à noter que les arthropodes sont de loin ceux qui possèdent le plus d’espèces et d’individus dans le monde du vivant : à titre d’exemple, les insectes sont approximativement au nombre de 10¹⁹ soit 10 milliards de milliards…

Étape 5 : … un tétrapode (-350 millions d’années)

   Il y a 350 millions d’années environ (une époque appelée le dévonien), une nouvelle différenciation va voir le jour avec l’apparition d’individus dotés de quatre membres par opposition aux poissons (pourtant vertébrés comme eux) dont ils se différencient. Font également partie de cette superclasse tétrapode : les reptiles, les dinosaures et les oiseaux. Ces tétrapodes ont une particularité : ils utilisent souvent une respiration pulmonaire qui est la conséquence (ou l’origine) de leur passage depuis la mer à la terre ferme, une des colonisations du vivant parmi les plus importantes de son histoire.

Étape 6 : … un amniote (- 310 millions d’années)

   Quelques millions d’années encore et la sélection naturelle va permettre le choix d’un avantage sélectif très important : la protection de l’embryon, futur être vivant à naître. Jusque là, il était pondu dans l’eau, milieu évidemment à risques. Dorénavant, une nouvelle enveloppe – utérus ou coquille – va le protéger du monde extérieur bien qu’il se développe toujours en milieu aqueux.

   Les amniotes sont des tétrapodes qui, grâce à cet acquis essentiel, peuvent réellement s’émanciper du milieu aquatique à la différence, par exemple, des grenouilles qui continuent à pondre dans l’eau. Différents groupes d’amniotes coexistent mais ce sont les dinosaures qui vont bénéficier d’une radiation évolutive, c’est-à-dire d’une évolution rapide et dominante à partir d’un ancêtre commun conduisant à un foisonnement d’espèces différentes sur l’ensemble du globe.

Étape 7 : … un mammifère (- 100 millions d’années)

   L’Homme fait partie des mammifères mais, à cette époque lointaine, ceux-ci vivent chichement : en raison de la domination sans partage des grands sauriens, ils sont

réduits à la portion congrue, sortes de petits rats insectivores essentiellement nocturnes : leur explosion radiative surviendra plus tard. Ils possèdent un certain nombre de caractéristiques qui leur seront très utiles par la suite : un système nerveux central, notamment encéphalique, relativement développé par comparaison avec les autres groupes, une température interne constante, énorme avantage lors des changements météorologiques (ensoleillement), un cœur possédant quatre cavités ce qui permet de mieux réguler l’oxygénation de l’organisme et leurs femelles ont des mamelles (d’où leur nom).

Étape 8 : … un euthérien (- 74 millions d’années)

   Les mammifères se divisent eux-aussi en sous-groupes, notamment celui des mammifères thériens qui regroupe les mammifères placentaires (auquel appartient l’Homme) et les mammifères marsupiaux, par opposition aux monotrèmes comme l’ornithorynque (mammifère pondant des œufs). Est appelé euthérien le groupe des mammifères placentaires qui protègent leur descendance jusqu’au stade de juvénile tandis que les marsupiaux (ou métathériens) ont des petits qui naissent bien plus tôt (au stade de larves dont le développement reste à faire en dehors du corps de la mère ce qui est moins protecteur). Dans un sujet déjà évoqué, nous avions d’ailleurs vu que, à chaque fois que les mammifères placentaires et marsupiaux se sont affrontés pour la possession d’un territoire, ce sont les placentaires qui ont pris le dessus, éliminant leurs rivaux assez rapidement. A l’exception notable du continent australien qui ne fut jamais (du moins jusqu’à très récemment) colonisé par les placentaires.

Étape 9 : … un primate (- 30 millions d’années)

   Les primates (de « premier ») forment un groupe au sein des mammifères placentaires. Il regroupe les petits singes, les lémuriens et les grands anthropoïdes dont certains donneront homo sapiens. Au début, ces primates étaient essentiellement arboricoles avant de recourir à la bipédie. Un primate est un plantigrade en ce sens qu’il marche sur la plante (toute la plante) des pieds et qu’il possède un pouce opposable. Son cerveau est développé et on cherche encore à savoir dans quelle proportion ce développement est à mettre au compte de la bipédie qui aurait libéré ses bras et notamment ses mains. Les lieux de prédilection des primates sont les régions tropicales ou subtropicales (seul l’homme moderne arrivera à coloniser tous les continents mais ce sera bien plus tard). Certains caractères leur sont propres comme le développement de la vision stéréoscopique et, pour certains, trichromatique (avec trois couleurs de base) au détriment de l’odorat qui est pourtant le système sensoriel dominant chez les mammifères.

   Les primates présentent également un dimorphisme sexuel ce qui veut dire que mâles et

femelles diffèrent par la corpulence, la taille des canines voire la coloration mais le trait essentiel de ces animaux, c’est la présence d’un plus gros cerveau comparativement à celui des autres mammifères. Signalons enfin, un trait qui a son importance : le développement des primates est plus lent que celui des autres mammifères ce qui sous-entend qu’ils seront matures plus tard (handicap ?) mais avec comme compensation une durée plus longue de vie.

Étape 10 : … un hominoïde (- 20 millions d’années)

   Les premiers singes africains datent d’environ 40 millions d’années contre 45 pour les plus anciens connus découverts en Chine. Il est encore difficile de comprendre dans quel sens est survenue cette migration. Ce n’est que plus tard que ces singes coloniseront les Amériques. Il y a 35 millions d’années, à la limite éocène-oligocène, une importante chute des températures se produit (environ 5 à 6° sur une durée de 500 000  ans ce qui est rapide à l’échelle de l’histoire de la Terre). Surnommée « la grande coupure » ce changement relativement brutal survient alors que la période précédente - qui avait duré plus de 25 millions d’années - avait été une des périodes les plus chaudes de l’ère géologique Ce changement climatique a forcément des conséquences sur la faune et la flore bien que celles-ci soient difficiles à retracer exactement. Le refroidissement va durer une  dizaine de millions d’années avant qu’un climat plus favorable aux primates s’établisse, avec notamment l’émergence d’une nouvelle superfamille, les hominoïdes. C’est le nom qui est donné par les scientifiques à de grands singes se différenciant des autres singes par la perte de leur queue. Cette famille comprend les gibbons, les orangs-outans, les gorilles, les chimpanzés et les humains.

Étape 11 : … un hominoïdé (- 16 millions d’années)

   Hominoïdés : c’est ainsi que l’on nomme le groupe précédent une fois qu’en ont été retirés les gibbons il y a 16 millions d’années ; ceux-ci diffèrent notablement des autres grands singes par leur taille plus petite, leur mode de vie arboricole pur avec usage d’un mode de locomotion par balancement d’un arbre à l’autre (brachiation) et ce, grâce à leurs très longs bras.

Étape 12 : … un hominidé (- 9 millions d’années)

   Lors de cette étape, ce sont les orangs-outangs (pongidés) qui sont séparés de la lignée principale des grands singes anthropomorphes (et donc du genre homo). Ne restent que chimpanzés, bonobos, gorilles et humains (au sens large du terme = homo). Durant très longtemps, les scientifiques influencés par leur époque ont cherché à séparer les grands singes anthropomorphes et l’Homme : pour des raisons philosophiques et religieuses, il ne paraissait alors pas possible de considérer l’Homme comme un grand singe dont le cerveau était simplement un peu plus développé que celui des autres grands singes. Heureusement, ces préjugés sont aujourd’hui abandonnés.

   Tous les spécialistes ne sont pas encore d’accord pour exclure les orangs-outangs du groupe des hominidés mais une chose est certaine : l’homme est bien un hominidé.

Étape 13 : … un homininé (- 7 millions d’années)

   C’est la dernière grande séparation du genre humain avec des espèces réellement

différentes, en l’occurrence, ici, les gorilles. Sous-famille de la famille des hominidés, les homininés comprennent parmi les espèces survivantes les chimpanzés et les bonobos. De nombreuses espèces disparues relèvent également de cette sous-famille comme les australopithèques, les paranthropes, les ardipithèques ainsi que des fossiles encore à classer (Toumaï, Orrorin). Et, bien sûr, toutes les familles d’homo dont une seule a survécu : sapiens. Suite à la disparition de Neandertal, des hommes de Denisova et de Florès et (avant eux homo habilis, erectus, etc.), c’est curieusement les chimpanzés et les bonobos qui, quoique cousins relativement éloignés, sont nos plus proches parents.

   Dans ce groupe des homininés, n’importe quel observateur peut s’apercevoir des importantes différences existant entre un chimpanzé et un homme. D’ailleurs, ce dernier pratique une bipédie exclusive et, en sus d’un langage compliqué lui permettant de bâtir des concepts abstraits, son cerveau lui a permis de disposer d’outils de plus en plus élaborés. Néanmoins, d’un point de vue purement génétique, homo sapiens partage plus de 98% de ses gènes avec le chimpanzé (et 99,4 % si l’on ne retient que les 97 gènes fonctionnels des deux espèces).

Un long cheminement

   Pour en arriver à l’homme d’aujourd’hui et à sa domination sans partage sur la planète, il aura fallu du temps, beaucoup de temps. D’un organisme formé de quelques cellules agissant en synergie, on est arrivé aujourd’hui à la coexistence d’individus infiniment plus compliqués. Cette complexification s’est faite sous l’influence de la sélection naturelle, c’est-à-dire par ajustements progressifs aux variations de milieu, ces dernières étant le fruit du hasard. Certaines espèces n’ont pas pu s’adapter, soit qu’elles n’en portaient pas en elles la possibilité, soit que les transformations de leur écosystème apparurent trop vite pour qu’elles puissent réagir. Chaque fois, cette disparition, puisqu’elle laissait un vide, a été comblée par l’arrivée d’une autre forme de vie, dans une sorte de ballet sans cesse renouvelé.

   Vers la fin de sa vie, Darwin qui avait durant tant d’années réfléchi à la question, était arrivé à la conclusion que l’évolution de la Vie quelle qu’en soit la forme était sur Terre la conséquence de hasards multiples : catastrophes naturelles, volcanisme, glaciations, etc. De ce fait il ne croyait pas au progrès (si en vogue à l’époque) et ne pensait pas que la complexification évoquée plus haut était synonyme d’amélioration. D’ailleurs, nombre de formes de vie du passé et aujourd’hui disparues étaient aussi complexes et élaborées que les formes vivant de nos jours (si ce n’est plus).

   Dans le même ordre d’idée, si l’apparition d’homo sapiens est essentiellement due au hasard, il ne saurait être question de le considérer comme un but évolutif (comme certains

ont, peut-être par un orgueil mal placé, trop souvent tendance à le croire). L’homme moderne n’étant certainement pas un achèvement, d’autres étapes sont susceptibles d’intervenir avec l’apparition de formes de vie mieux adaptées aux changements de milieu (ceux-ci étant cette fois peut-être induits par le seul homo sapiens).

   Ces modifications majeures de notre cadre de vie commun – la Terre et ses ressources épuisables – se font malheureusement à la vitesse de l’éclair, sans que les espèces peuplant notre monde n’aient probablement le temps biologique nécessaire pour s’adapter. Nous évoquions un peu plus haut les conséquences considérables de la perte de 5°C en 500 000 ans à la fin de l’éocène, il y a 35 millions d’années, et voilà que certains scientifiques évoquent l’augmentation actuelle de 3°C en … cinquante ans ! Les chiffres sont sans appel.

   La sixième grande extinction de masse des formes vivantes n’a-t-elle pas déjà commencé ?

Sources

* encyclopaedia Britannica

* hominides.com (https://www.hominides.com/index.php)

* Science & Vie (https://www.science-et-vie.com/)

* Cosmovisions (https://www.cosmovisions.com/index.html)

* Wikipédia France / USA

Images

1. arbre général (sources : sites.google.com)

2. cellule eucaryote (sources :  ebiologie.fr)

3. carapace mygale (sources : pixabay.com)

4. mammifères (sources : pxhere.com)

5. dimorphisme sexuel chez le singe hurleur noir (sources : topito.com)

6. arbre phylogénétique sapiens (sources : intra-science.anaisequey.com)

Mots-clés : sélection naturelle - ADN - arthropodes

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1. les extinctions de masse

2. placentaires et marsupiaux, successeurs des dinosaures

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Mise à jour : 23 mars 2023