Le blog de cepheides

     L’étoile du berger n’est bien sûr pas une étoile mais une planète et cette planète c’est Vénus, une proche voisine de la Terre… Et, lorsqu’on compare les caractéristiques de ces deux astres, on ne peut que se rendre compte de leur ressemblance, presque de leur similitude, par rapport au reste du système solaire : on pourrait quasiment évoquer deux planètes sœurs et pourtant ! Si la Terre est une planète accueillante pour la Vie, si elle est une sorte de paradis pour elle, c’est tout le contraire pour Vénus. Cette dernière est un véritable enfer où la Vie telle que nous la connaissons n’a eu - et n’aura - absolument aucune chance d’apparaître. Comment cela est-il possible ? Pourquoi des destins si différents pour des objets au départ presque identiques ?

La planète de l’Amour, contresens historique…

     Dans la mythologie romaine, Vénus est la déesse de l’amour et de la beauté (Aphrodite dans la mythologie grecque) et, à ce titre, elle a une place importante dans le monde occidental et singulièrement en France dans la thématique amoureuse. Puisque la planète Vénus est un des astres les plus brillants du ciel (c’est même le troisième objet le plus brillant) et un des premiers à apparaître dans le ciel du soir, il n’est donc pas étonnant qu’on l’ait baptisé ainsi. Elle est citée dans nos jours de la semaine (ven-dredi) et est représentée par un symbole astronomique bien particulier, un cercle avec une croix pointant vers le bas, censé représenter le miroir à main de la déesse. En médecine, ce symbole désigne le sexe féminin (par opposition au symbole du dieu de la guerre, Mars, pour l’Homme). Détail curieux, les éventuels habitants de la planète étaient jadis appelés des Vénériens : la médecine s’étant emparée de cette terminologie pour désigner des maladies sexuellement transmissibles, on parle aujourd’hui, notamment dans les romans de science-fiction, de « Vénusiens »…

     Toutes les sociétés civilisées ont identifié la planète Vénus et beaucoup l’ont glorifiée ; les civilisations asiatiques (Chine, Japon, Viêt-Nam, Corée) l’ont toutes appelée « l’étoile d’or », des caractères identiques sino-japonais la symbolisant. Il en est de même pour les sociétés d’Amérique centrale comme les Nashua ou les Mayas… Ces derniers l’avaient d’ailleurs incorporée à leur calendrier solaire en ayant estimé, avec une marge d’erreur très faible (un jour pour 6000 ans), sa période synodique, c'est-à-dire le temps qu’il faut à la planète pour retrouver sa place exacte d’observation entre la Terre et le Soleil.

 Repérer Vénus dans le ciel

     Identifier Vénus est une chose assez aisée, même à l’œil nu. En effet, la planète étant plus proche du Soleil que notre Terre, elle le suit ou le précède toujours dans sa course et c’est la raison pour laquelle on ne peut jamais la voir en pleine nuit. Elle sera donc visible à l’ouest en début de soirée ou à l’est en fin de nuit. Comme elle dépasse en luminosité tous les autres astres (à part la Lune et bien sûr le Soleil), impossible de la manquer. Si on l’observe quelque temps, on s’aperçoit rapidement que, à la différence des étoiles, elle ne scintille pas ce qui traduit évidemment sa condition de planète. Avec des jumelles, il est encore plus facile de s’en rendre compte : Vénus grossit dans l’objectif (voire montre une simple forme de croissant) tandis que les vraies étoiles, infiniment plus éloignées de nous, ne changent pas de forme. D’ailleurs, si on regarde Vénus un peu longtemps, on se rend compte assez vite qu’elle bouge par rapport au reste du ciel. Observer Vénus est souvent un spectacle magnifique, d’autant plus beau que la planète est voisine d’un autre astre de comparaison, la Lune par exemple.

     En raison de sa trajectoire céleste plus proche du Soleil, certaines périodes de l’année sont plus propices à son observation, quand elle est relativement « écartée » de notre étoile vue de la Terre : on appelle cet écart, l’élongation de Vénus.

     En revanche, même avec de puissants instruments, il est impossible de distinguer à sa surface autre chose qu’une brillance uniformément blanche traduisant une épaisse atmosphère. Du coup, les auteurs de science-fiction d’il y a quelques dizaines d’années ont laissé libre cours à leur imagination puisque, au bout du compte, ces épais nuages nous cachaient la surface de la planète. C’est ainsi que dans un livre intitulé  « les fleurs de Vénus » (le Rayon Fantastique, 1960), Philippe Curval imagina un monde habité de fleurs immenses aux parfums délétères et où les colons se saluaient en déclarant « que les fleurs vous embaument » ! Ailleurs, Isaac Asimov (« les océans de Vénus », Bibliothèque Verte, 1977 sous le pseudonyme de Paul French) y décrit une Vénus colonisée et habitée, comme les autres planètes du système solaire, par les Terriens tandis que A. E. Van Vogt imagine Vénus comme un monde exemplaire réservé aux meilleurs des humains « non-aristotéliciens » (« le monde des À », le Rayon Fantastique, 1953, traduction de Boris Vian). D’autres encore, comme Ray Bradbury, Stephen King ou H. P. Lovecraft l’ont décrite comme certainement habitable. Tous ces auteurs avaient tort : ils ne pouvaient bien sûr pas imaginer l’enfer vénusien, un enfer impropre à toute vie et qui ne nous est réellement connu que depuis l’envoi de sondes d’exploration spatiale.

Les sondes vénusiennes

     Jusqu’aux années 1960, on ne savait pas grand-chose de Vénus dont on ignorait jusqu’à la période de rotation. En 1962, c’est une sonde américaine, Mariner 2, qui, la première, va donner quelques renseignements, notamment sur la température de surface de Vénus : environ 450° ! Suivront une vingtaine de sondes, notamment la série des sondes soviétiques Venera qui décrypteront son atmosphère avant de se poser sur le sol brûlant de la planète et d’en tirer des photographies en couleurs… Dans les années 1990, la sonde américaine Magellan va dresser une cartographie complète du sol vénusien et c’est aujourd’hui la sonde européenne Vénus Express qui a poursuivi le travail jusqu'au 16 décembre 2014 en analysant finement l’atmosphère et les différentes températures de surface de la planète…

Vénus, une Terre infernale

     La deuxième planète du système solaire présente en définitive des caractéristiques bien particulières :

. tout d’abord, sa rotation en fait une planète à part puisqu’elle est très lente et rétrograde (tournant donc en sens inverse des rotations du Soleil et des autres planètes), une des rares  du système solaire avec Uranus à être ainsi. Du coup, la journée qui sur Terre est de 24 heures dure… un peu plus de 116 jours terrestres et l’année vénusienne (243 jours environ) a de ce fait une durée d’un peu moins de 2 jours solaires vénusiens ! La cause de cette bizarrerie est mal comprise : soit l’origine en réside dans une collision avec un corps de grande taille qui aurait modifié sa rotation, soit Vénus a progressivement ralenti cette rotation jusqu’à l’inverser en raison de son atmosphère terriblement dense. Difficile de conclure avec certitude.

. l’atmosphère vénusienne, précisément, est très spéciale : elle est composée de 95% de dioxyde de carbone et de 4% d’azote, le reste se résumant à des gouttes d’eau et d’acide sulfurique. Il y existe plusieurs superpositions de couches nuageuses entre 35 et 70 km d’altitude, la dernière composée probablement de cristaux de glace ce qui confère à la planète son aspect laiteux. La conséquence de cette configuration est effroyable : la pression en surface de Vénus est de 92G, c'est-à-dire 92 fois supérieure à la nôtre, tandis que règne un effet de serre maximal, les rayons du Soleil une fois passée la barrière nuageuse ne pouvant ressortir que très partiellement.  Voilà pourquoi, bien que située deux fois plus loin du Soleil que Mercure, la température y est deux fois plus élevée. On comprend donc qu’il s’agit là d’un climat plutôt hostile à la Vie et qu’il paraît assez peu vraisemblable qu’on puisse y envoyer durablement une mission habitée…

. la surface vénusienne, quant à elle, est composée pour plus des trois-quarts par des plaines d’origine volcanique sans grand relief. Pour le reste, ce sont des sortes de plateaux montagneux regroupés en deux endroits, Ishtar Terra dans le nord (dont les sommets atteignent quand même 11 000 mètres), un territoire plus étendu que l’Australie, et Aphrodite Terra à l’équateur. Si Vénus avait eu (ou conservé) des océans, nul doute que l’on aurait eu là l’équivalent de continents terrestres ;

. enfin, il existe sur Vénus un volcanisme résiduel qui ne s’exprime plus en surface depuis plusieurs millions d’années et

. détail important, contrairement à la Terre, elle ne possède pas de satellite naturel.

     Au total, la description que nous venons de faire de cette planète semble l’éloigner considérablement de celle qui, si hospitalière, nous abrite. Pourtant leurs différences, du moins à l’origine, n’étaient pas si marquées.

Deux sœurs aux destins différents

     La Terre et Vénus sont deux planètes dont les similitudes sont nombreuses ; on a même parlé de «sœurs jumelles » tant à cause de leur voisinage orbital que de leur aspect physique.  Et il est vrai que ces deux astres ont beaucoup en commun :

. d’abord, elles sont proches l’une de l’autre et gravitent dans ce que l’on appelle la « zone habitable du système solaire », c'est-à-dire un endroit ni trop près, ni trop loin du Soleil, susceptible de permettre l’apparition de la Vie telle que nous la connaissons (voir le sujet : vie extraterrestre 2^ème partie) ;

. d’autre part, leurs tailles et leurs masses sont comparables : Vénus représente 95% de la taille de la Terre pour 80% de sa masse ;

. on sait aussi que ces deux planètes sont nées en même temps dans le même nuage de poussière et de gaz il y a un peu plus de 4,5 milliards d’années ;

. à présent que, grâce aux sondes, on connait mieux la surface de Vénus, on a pu constater que, comme la Terre, Vénus possède relativement peu de cratères d’impact ce qui souligne la jeunesse de sa surface, remaniée récemment par le volcanisme et peut-être aussi par une forme de tectonique des plaques. C’est ainsi que les deux planètes montrent des surfaces diversifiées avec des plaines, des montagnes, des plateaux, des ravins, etc. De la même façon, toutes deux possèdent un noyau métallique central de grandeur voisine même si Vénus ne possède qu’un champ magnétique très faible, probablement en rapport avec sa si lente rotation ;

. une autre caractéristique commune est leur composition chimique presque identique. S’il n’y avait pas cet effet de serre qui rend l’endroit inhabitable, il y a gros à parier qu’on pourrait exploiter sur Vénus à peu près les mêmes minéraux et matériaux que sur Terre…

     Et pourtant, l’une abrite la Vie et l’autre est un monde désolé et inamical…

Vénus, une Terre qui n’a pas réussi

     Vénus n’a pas « réussi » si, bien entendu, on part du principe – auquel je crois – que la Vie est une réussite adaptative à un environnement donné. Pourquoi un tel échec ?  Plusieurs raisons viennent spontanément à l’esprit mais il en est sûrement d’autres et, d’ailleurs, comme toujours en science, il y a probablement intrication de plusieurs d’entre elles.

     L’eau liquide - on a souvent eu l’occasion de le répéter - est indispensable à l’apparition de la Vie et de l’eau, sur Vénus, il y en certainement eu au début. Sauf que la planète peut-être située un peu trop près de son étoile n’a pas su la retenir. A moins que le choc probable ayant ralenti et inversé sa rotation ait créé les conditions de l’abominable effet de serre qui a tout stérilisé. Ou que la présence d’un gros satellite régulateur comme notre Lune ne soit un élément fondamental de l’habitabilité d’une planète de ce type. Nous ne le saurons probablement jamais.

     Pour l’esprit humain, il n’est pas toujours facile de prévoir le devenir astronomique d’une situation donnée : Vénus, en effet, aurait pu être une seconde Terre… Et, des Vénus, il y en certainement des milliards dans notre galaxie (la Voie lactée n’étant qu’une parmi des milliards d’autres galaxies) mais, à l’inverse, je suis statistiquement certain qu’existent d’autres Terres abritant la Vie (une Vie certainement différente de celle que nous connaissons) car les mêmes causes produisent les mêmes effets. C’est la raison qui le veut.

 Sources

1. revue Science & Vie

2. revue ciel et espace

3. Wikipedia.org

4. beaulieu.free.fr

Images

1. la planète Vénus (sources : jmm45.free.fr)

2. symbole de Vénus (sources : francestickers.com)

3. conjonction Lune-Vénus (sources : cidehom.com)

4. une Vénus utopique (sources : erenouvelle.fr)

5. la sonde Vénus Express (sources : astro-rennes.com)

6. surface de vénus observée par la sonde Magellan (sources : nasa.gov)

7. vue d'artiste d'un crépuscule vénusien (sources : Walter Myers, arcadiastreet.com)

8. comparaison Terre-Vénus (sources : planetes-univers.kazeo.com)

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

Mots-clés : déesse vénus - période synodique (d'une planète) - élongation de Vénus - Isaac Asimov - A. E. Van Vogt - sonde Mariner 2 - sondes Vénera - sonde Vénus Express - rotation rétrograde - effet de serre - zone habitable du système solaire

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

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1. vie extra-terrestre (1)

2. vie extra-terrestre (2)

3. l'origine de la Vie sur Terre

4. origine du système solaire

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mise à jour : 17 mars 2023

      Tous les enfants ayant fréquenté une plage à marée basse se sont sans doute un jour amusés à créer un réseau compliqué de petits canaux dans lesquels l’eau de mer, transpirée par le sable mouillé, s’écoule vers l’océan qui s’éloigne. Au milieu de son architecture temporaire, l’enfant aura beau faire, il ne pourra jamais empêcher l’eau, abandonnant ici un chenal, là une flaque, de chercher et de trouver chaque fois un chemin qu’elle empruntera au plus court. Si, par une éphémère construction sableuse, l’enfant s’avisait de l’en empêcher, l’eau trouverait inévitablement quand même une autre route et rejoindrait forcément quelque chemin d’aval. Je vois assez l’Évolution comme cette eau difficile à canaliser : au fil des âges, chaque fois qu’une niche écologique se libère, qu’une opportunité se présente, l’Évolution permet à une espèce de se transformer pour s’adapter à la modification de son environnement. Et si, d’aventure, cette transformation était trop radicale, il est à parier que des espèces entières seraient condamnées au bénéfice d’autres qui profiteraient de l’aubaine afin que la grande aventure de la Vie puisse se poursuivre.

      La course vers la survie par l’adaptation la plus ingénieuse est une condition indispensable pour qu’une espèce d’êtres vivants progresse : céder à l’immobilisme, pour une espèce donnée, c’est presque toujours déjà accepter sa disparition. Au sein d’une nature aveugle, c’est à chacun de trouver sans même le savoir le canal qui permettra d’avancer vers l’océan, ici l’avenir. Certains sont conduits à faire le choix du nombre comme les fourmis ou les bactéries, d’autres comme le léopard celui de la rapidité à saisir ou comme les gazelles la vitesse de fuite. Ou bien la survie dans un milieu extrême à la manière des micro-organismes des sources brûlantes des fonds sous-marins. D’autres encore ont recours à l’agilité comme certains singes, à la ruse comme l’araignée ou au mimétisme à la façon de ces serpents inoffensifs qui imitent la robe de leurs congénères mortels. Même l’Homme n’échappe pas à cette règle puisqu’il a su s’imposer par son intelligence. Chaque fois, il s’agit pour l’individu d’échapper à son prédateur qui, s’il ne veut pas disparaître à son tour, devra lui aussi inventer le moyen d’égaliser à nouveau les chances dans une course sans fin à une adaptation maximale.

      Il y a des millions d’années, afin de mieux survivre, des animaux ont été poussés dans une direction plutôt originale, celle du gigantisme. Voyons comment cela a été rendu possible.

Les sauropodes, des dinosaures géants

      Des milliers d’espèces différentes de dinosaures ont peuplé la Terre durant un temps très très long - des millions et des millions d’années - ce qui permit leur diversification. Il est compliqué pour le cerveau humain d’appréhender ce que signifient ces durées de temps, surtout rapportées à une vie humaine, si courte. Essayons d’utiliser une image pour nous faire une idée et réduisons l’existence de la Terre, depuis ses débuts jusqu’à aujourd’hui, à une année : à cette échelle de temps, les dinosaures auraient alors dominé la planète depuis (à peu près) la mi-novembre jusqu’au 20 décembre. Par comparaison, la présence de l’Homme ne se situerait que dans les toutes dernières minutes précédant le 1^er janvier… On comprend que l’Évolution a eu largement le temps de sélectionner des milliers et des milliers d’espèces de ces « terribles reptiles ».

      Il existait deux grandes familles de dinosaures, les théropodes carnivores et leurs proies potentielles, les sauropodes herbivores. C’est parmi ces derniers que l’on trouvait les géants que nous évoquons aujourd’hui. Des géants si imposants que les plus gros et les plus agressifs des théropodes – comme, par exemple, le Tyrannosaure Rex si réputé – ne pouvait rien contre eux. En effet, les plus grands des sauropodes comme le supersaurus (qui était une sorte de grand diplodocus), pesaient jusqu’à 60 tonnes, voire plus, et il avait la taille d’un immeuble de 10 étages (environ 40 m) pour une longueur de trois à quatre autobus mis à la queue leu leu ! Inutile de préciser que le tyrannosaure, avec ses 10 à 12 m de long et ses 6 à 7 tonnes ne jouait pas dans la même catégorie… Le carnivore n’avait donc qu’une seule option lorsqu’il rencontrait un troupeau de ces géants : passer son chemin ou risquer de se faire écraser ! Du coup, ces sauropodes géants n’avaient aucun prédateur direct contre eux et leurs seuls ennemis devaient être les phénomènes naturels de disette… et probablement quelques virus. Comment ces animaux ont-ils pu en arriver là lorsqu’on se rend compte de la difficulté qu’il devait y avoir à développer et entretenir des masses vivantes aussi gigantesques ?

Un succès évolutif tenant en cinq points

      Les sauropodes géants étaient certainement des bêtes très calmes n’aspirant qu’à une seule chose : se nourrir et pour cela, on peut imaginer leurs troupeaux se déplaçant lentement au gré des bouquets d’arbres afin de trouver l’énorme quantité de nourriture nécessaire à leur survie. Toutefois, contrairement à certaines idées préconçues, ces dinosaures étaient relativement mobiles, voire dynamiques, n’hésitant pas – comme le prouvent leurs traces fossiles – à s’aventurer dans différents milieux comme des plages ou des tourbières. Certains scientifiques pensent même que, dans leur environnement semi-aride, ils effectuaient de véritables migrations les entraînant à la recherche de nourriture sur des centaines de km. Chez certaines espèces, ils se déplaçaient en troupeaux d’individus d’âges différents de façon à protéger les plus jeunes tandis que chez d’autres, les troupeaux étaient séparés par âge, probablement parce que les habitudes alimentaires différaient entre jeunes et adultes. Certaines traces fossiles montrent également qu’ils étaient suivis par des théropodes carnivores, peut-être à l’affût d’un jeune isolé. Quoi qu’il en soit, on leur devine des corps gigantesques avec de longs cous équilibrés par de non moins longues queues servant de balanciers (et peut-être même de fouet) tandis que leurs quatre pattes devaient ressembler aux colonnes d’un temple (les premiers dinosaures étaient tous bipèdes et seuls les théropodes agressifs le sont par la suite restés : on comprend, en effet, que quatre appuis étaient absolument nécessaires à nos herbivores géants). Cinq mécanismes adaptatifs expliquent le succès de leur course au gigantisme.

*  leur rapidité de croissance : les sauropodes étaient – comme tous les sauriens – ovipares et, d’après les restes fossilisés de leurs œufs, ceux-ci devaient peser environ 5 kg pour une taille d’une vingtaine de cm. Le bébé sauropode devait donc mesurer dans les 90 cm et il était alors particulièrement vulnérable. Cette vulnérabilité était toutefois réduite au minimum puisqu’on évalue la prise de poids annuelle de l’animal à environ 2 tonnes (ce qui ne s’est jamais revu par la suite). Durant 20 ans, le jeune devait se nourrir le plus possible tout en évitant les prédateurs : on peut aisément deviner que tous n’atteignaient pas l’âge adulte ! Ensuite, les scientifiques estiment qu’il continuait à grossir plus lentement durant encore 10 ans pour atteindre enfin son poids « de croisière » et vivre les 30 dernières années de sa vie (l’histologie osseuse permettant d’estimer leur vie à une soixantaine d’années) sans être plus jamais menacé par un prédateur…

*  un cou d’une longueur jamais égalée depuis : lorsqu’on pense à ces animaux, on imagine d’abord ce long cou terminé par une toute petite tête (par rapport à l’ensemble). Ce n’est pas un hasard : il s’agit là d’un facteur adaptatif majeur. En effet, ce cou si long (jusqu’à 19 vertèbres « allongées » contre 7 chez les mammifères) permettait d’abord à l’ensemble du corps de bénéficier d’un système de refroidissement efficace. Mais l’essentiel n’est pas là : en fait ce cou si long était un moyen très astucieux de capter la grande quantité de nourriture indispensable, d’abord en atteignant sans trop d’effort des branches hautes situées hors de portée des autres herbivores (en gardant le cou à l’horizontale pour des problèmes de pression artérielle) mais surtout, par un mouvement de balancier, « d’explorer » une large zone sans avoir à déplacer le corps massif. Les scientifiques ont ainsi calculé que, pour couvrir une zone d’un hectare, un cheval doit se déplacer 5000 fois, une girafe (le plus long cou actuel) 1250 fois et un sauropode… seulement une centaine de fois. Une économie de moyens certaine.

*  un squelette à la fois robuste et léger : le gigantisme impose des contraintes physiques implacables. Pour supporter des dizaines de tonnes, l’armature osseuse doit être solide et résistante ; d’un autre côté, on sait que le squelette pèse souvent beaucoup et il était donc nécessaire pour ces animaux de le voir s’alléger au maximum. Chez les sauropodes, les os des membres sont denses et épais et on trouve dans leur trame de nombreux canaux et vaisseaux sanguins permettant la croissance rapide déjà évoquée (et donc celle de la masse totale). En revanche, les os qui ne supportaient pas directement le poids lié à la gravité étaient bien différents : ainsi, les vertèbres étaient en partie évidées, emplies de poches d’air à la façon de certains oiseaux actuels ce qui permettait un allégement conséquent. On estime que ces aménagements osseux permettaient à l’animal « d’économiser » jusqu’à 10 à 15 % de son poids.

*  un système respiratoire performant : bien entendu, comme tous tissus mous, aucun poumon de dinosaure n’a jamais été retrouvé. C’est donc par analogie avec les reptiles actuels (et certains oiseaux) qu’on a imaginé ce que pouvait être le système respiratoire de ces animaux. Chez l’Homme, la respiration se fait en deux temps : inspiration et expiration et c’est seulement durant la première moitié du phénomène que les alvéoles pulmonaires se remplissent d’air. Les sauropodes, eux, recevaient probablement de l’air en continu : d’abord par l’inspiration (comme chez l’Homme) puis encore lors de l’expiration par de nombreux sacs, alvéoles, poches diverses situés tout au long du corps et qui s’étaient eux-mêmes emplis d’air lors de l’inspiration : un système en somme deux fois plus performants que le nôtre ! De plus, l’atmosphère durant le mésozoïque (ère secondaire) était souvent plus riche en oxygène qu’aujourd’hui. Au bout du compte, les dinosaures géants étaient loin d’être désavantagés car qui dit plus d’oxygène, dit plus d’énergie…

*  un appareil digestif compétitif : trouver chaque jour environ une tonne  de végétaux n’est certainement pas une sinécure mais, plus encore, assimiler cette nourriture demande un appareil digestif spécialement adapté ! C’était en effet bien le cas : contrairement aux herbivores de notre temps, les sauropodes ne passaient pas la plus grande part de leur temps à mâcher ; ils se contentaient d’avaler d’énormes quantités de végétaux grâce à leur dentition renouvelable dite spatulée (en forme de cuiller), végétaux qui pouvaient séjourner jusqu’à deux semaines dans leurs estomac et intestins et avoir largement le temps de fermenter : là encore, il s’agit d’un avantage lié au gigantisme. Moins performant certainement que celui des ruminants actuels, le système digestif de ces grands sauriens s’améliorait par l’ingestion de gastrolithes, c'est-à-dire de pierres que l’animal avalait pour favoriser sa digestion par broyage, à la façon des pierres de gésier des oiseaux contemporains.

      Les cinq « trouvailles » adaptatives des sauropodes géants expliquent le succès de ces animaux qui, se rendant presque invulnérables à la prédation, ont pu se maintenir sous de multiples espèces différentes durant plus de 130 millions d’années…

Une disparition sans rapport avec leur taille

      Contrairement à ce que l’on aurait pu penser, ce n’est pas leur taille qui explique leur disparition au crétacé mais l’extinction de masse dont on pense qu’elle fut provoquée par la météorite géante du Yucatan, même si d’autres facteurs ont pu également influencer. On comprend que leur taille, bien qu’elle ait sensiblement diminué depuis le Jurassique, les prédisposa immédiatement à périr sous le déluge de feu qui eut alors lieu mais, de toute façon, ils n’auraient pas pu survivre à la disparition des plantes dont la photosynthèse ne se faisait plus en raison du nuage de cendres entourant la Terre.

      Cousins des théropodes dont descendent les oiseaux, les sauropodes sont en définitive plus proches des mammifères que des reptiles. Leur course au gigantisme peut être vue comme un excellent moyen d’adaptation à un monde où les prédateurs étaient particulièrement virulents ; eux-aussi, d’ailleurs, cherchèrent à grandir mais jusqu’à un certain point seulement : comment imaginer en effet la course d’un tyrannosaure de 40 tonnes ? Les sauropodes, les plus grands animaux que la Terre ait jamais portés, furent une réponse adaptative à une situation donnée et une réponse qui résista au temps : des dizaines de millions d’années de présence sur Terre. A titre de comparaison, rappelons que l’Homme moderne n’a que quelques dizaines de milliers d’années d’histoire. Quant à notre civilisation proprement dite…

Sources

1. science-et-vie.com

2. lesdinos.free.fr

3. Wikipedia.org

4. baladesnaturalistes.hautetfort.com

5. futura-sciences.com

Images

1. supersaurus, géant parmi les géants

(sources : anthrosaurs.com/Supersaurus.html)

2. marée basse (sources : regardsolitaires.free.fr)

3. araignée tissant sa toile (sources : leplus.nouvelobs.com/)

4. sauropodes (sources : lebloug.fr)

5. aucasaurus (sources : dkimages.com)

6. oeufs fossilisés de sauropodes (sources : jpmontfort83.over-blog.org)

7. vertèbre de diplodocus (sources : swissinfo.ch)

8. gastrolithes (sources : dinosoria.com)

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

Mots-clés : sélection naturelle - avantage adaptatif - théropode - sauropode - bipédie initiale - oviparité - gastrolithes - météorite du Yucatan

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

Sujets apparentés sur le blog

1. les extinctions de masse

2. les mécanismes de l'Évolution

3. la disparition des dinosaures

4. distance et durée des âges géologiques

5. l'empire des dinosaures

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mise à jour : 14 mars 2023

     Tout le monde aime Mickey et ses amis : pourtant, Mickey est un rat (ou une souris, c’est selon) et ce type d’animaux est généralement peu apprécié de nos contemporains. Mais on aime Mickey parce que c’est un rat néoténique ! Néoténique, c'est à dire ? Eh bien, littéralement, néoténie veut dire « rétention de la jeunesse » et, de fait, c’est vrai, le monde de Disney est un monde où les personnages sont restés dans l’enfance : regardez ces têtes énormes par rapport au reste des corps, ces grands yeux, ces voix de fausset, cette agitation souvent désordonnée… le tout pourtant associé à des comportements d’adultes.

     Dans le monde du dessin animé, la néoténie est d’ailleurs assez répandue comme on peut le voir, par exemple, dans les mangas japonais mais on la trouve aussi, cette néoténie, dans bien des objets de la vie courante : depuis la coccinelle de Volkswagen, typique avec sa forme joufflue et ses gros phares ronds, jusqu’à nos amis les chiens dont on sait qu’ils ont conservé les attributs physiques et même comportementaux des loups juvéniles… ce qui les rend éminemment sympathiques et attachants pour bien des gens ! Car la néoténie c’est la conservation d’une certaine jeunesse à l’âge adulte, c'est-à-dire pour tout un chacun le rappel nostalgique du monde de l’enfance, une certaine douceur, une fragilité…

     Or – et c’est le sujet de cet article – la néoténie a été souvent avancée pour expliquer le succès de l’Homme parmi les autres animaux. Selon certains scientifiques, nous garderions plus longtemps que les autres les attributs infantiles de certains de nos ancêtres ce qui aurait assuré une partie de notre succès évolutif. Que peut-on dire aujourd’hui de cette hypothèse ?

La néoténie dans la Nature

     La néoténie est manifeste chez certains animaux et connue depuis bien longtemps. Par exemple, chez les termites, en l’absence accidentelle d’un Roi ou d’une Reine, reproducteurs indispensables à la vie de la termitière, c’est une larve qui pourra se substituer : elle interrompra son développement afin d’acquérir immédiatement une maturité sexuelle… tout en restant par ailleurs bel et bien une larve (presque) normale.

     Chez les amphibiens, c’est encore plus caractéristique puisqu’une variation de leur environnement peut induire un processus biologique particulier : c’est le cas chez l’axolotl, un batracien des lacs mexicains, qui peut suspendre son développement dans l’attente d’un retour à la normale de son écosystème (ce stade « larvaire » maintenu a longtemps fait prendre l’axolotl néoténique pour une espèce à part). Il s’agit ici d’une néoténie « facultative » puisque la chaleur ou l’injection d’hormone thyroïdienne fait repartir ce batracien vers le stade adulte. D’autres batraciens subissent des néoténies « obligatoires » (amphibiens souterrains) ou « partielles » (grenouille verte). On sait à présent que ces états de « non-maturation » plus ou moins prononcés sont sous l’influence de l’axe hypothalamo-hypophysaire ou, pour le dire plus simplement, sous la dépendance de différentes hormones dont l’hormone de croissance.

La néoténie contre la théorie de la récapitulation

     On apprenait jadis la théorie de la récapitulation à l’école et on la trouve encore expliquée dans d’anciens ouvrages de « science naturelle » datant du début du siècle dernier. Cette théorie explique que les animaux passent par le stade adulte de leurs ancêtres durant tout leur développement embryonnaire. C’est ainsi que ces scientifiques appelés « récapitulationnistes » expliquaient que les branchies de l’embryon humain baignant dans le « liquide » amniotique de l’utérus maternel étaient la survivance durant quelque temps du stade adulte des poissons dont nous descendons… J’entends encore les vieilles personnes de ma famille me disant : « Dans le ventre de sa mère, l’enfant passe par tous les stades de l’évolution des êtres vivants qui l’ont précédé… ». Cette théorie - aujourd’hui abandonnée - sous-entendait que les différents stades évolutifs d’un individu subissent une accélération afin que les traits de l’ancêtre adulte se retrouvent être les étapes de la jeunesse du descendant. Or, c’est exactement le contraire que prétend la néoténie : les stades infantiles des ancêtres se retrouvent durant le stade adulte du descendant ce qui ne peut s’expliquer que par un ralentissement du développement de ce dernier. Et s’il y a  ralentissement général du développement de l’être humain par rapport à ses ancêtres, c’est qu’il est néoténique. Et c’est effectivement plutôt ce que l’on observe.

     Comme le rappelle Stephen J. Gould dans son livre « Darwin et les grandes énigmes de la Vie » (Éd. Du Seuil, coll. Sciences), les primates se développent plus lentement, vivent plus longtemps et arrivent à maturité plus tard que les autres mammifères. Parmi ces primates, les grands singes arrivent à maturité plus tard et vivent plus longtemps que les petits singes et cette tendance s’amplifie avec l’Homme. Certes, la période de gestation d’une femme est à peine plus longue que chez les singes mais nos enfants sont bien plus lourds… Nous vivons plus longtemps (à poids comparables) que les singes, nos dents poussent plus tard et nous sommes adultes plus tard : voilà quelques arguments en faveur de la néoténie de l’espèce humaine.

     L’anatomiste hollandais Louis Bolk, dans les années 1920, se fit l’ardent défenseur de la néoténie (qu’il appelait fœtalisation) et s’ingénia à trouver des arguments évolutifs en faveur de cette théorie. En voici quelques exemples :

* la boîte crânienne de l’Homme est ovoïde permettant le développement d’un gros cerveau (chez les singes, le début est similaire mais le développement de leur cerveau est si lent que leur boîte crânienne s’abaisse et devient relativement plus petite) ;

* la position du trou occipital (situé à la base du crâne et permettant le passage de la moelle épinière) : pour tous les embryons de mammifères, il est dirigé vers le bas mais chez les mammifères autres que l’homme, la position du trou occipital se déplace secondairement vers l’arrière ce qui permet plus facilement la marche à quatre pattes. Chez l’homme, cette non-migration permet donc une meilleure station debout ;

* la jeunesse du visage chez l’homme : le profil est droit, les mâchoires ont une taille réduite, les arcades sourcilières sont aplaties. Chez le jeune singe, les mâchoires sont également petites mais elles se développent plus rapidement que le reste du crâne pour former ensuite un museau saillant ;

* le canal vaginal dirigé vers le ventre chez la femme : c’est secondairement chez les autres mammifères que le canal vaginal effectue une rotation vers l’arrière de façon à que l’accouplement se fasse par derrière ;

* le gros orteil non opposable chez l’homme : chez tous les autres primates, au début, le gros orteil commence comme le nôtre mais il effectue une rotation pour devenir opposable ce qui permet une meilleure préhension. Ici, la conservation de ce trait juvénile chez l’homme permet plus facilement la marche et la station debout, caractéristiques humaines ;

* l’ossification tardive chez l’homme : l’ossification, notamment celle des os du crâne, est retardée chez l’homme ce qui permet le développement de son cerveau à l’inverse des autres mammifères où le crâne est ossifié dès la naissance.

Il existe ainsi toute une liste de caractéristiques du développement de l’homme qui montre un ralentissement par rapport au développement des autres mammifères et ce ralentissement, c'est-à-dire la conservation de caractéristiques juvéniles, lui a été certainement profitable.

Néoténie et Évolution humaine

     Tous les êtres vivant sur notre planète sont issus des mêmes cellules primitives apparues il y a plusieurs milliards d’années. Au fur et à mesure de l’avancée du temps, les différentes espèces se sont transformées afin de s’adapter aux changements de leurs environnements spécifiques : la sélection naturelle a permis aux plus aptes de survivre tandis que la très grande majorité d’entre elles se sont éteintes à jamais. L’Évolution des espèces, lente et laborieuse (même si à en croire un scientifique comme Stephen J. Gould, il y a de temps à autre des accélérations soudaines entrecoupées de longues périodes de quasi-immobilisme) a été le lot commun jusqu’à il y a quelques siècles, un laps de temps qui n’est qu’un battement de paupière en regard de l’âge de notre planète.

     En effet, depuis 200 ans environ, un événement nouveau est venu perturber cette machine si bien huilée : l’irruption de l’espèce humaine comme entité dominante. On rétorquera qu’il s’agit au bout du compte d’un simple et nouveau changement de milieu auquel les autres espèces devront s’adapter : il s’agit là à mon sens d’une erreur profonde car ce « changement » induit par l’Homme possède deux caractéristiques originales : la soudaineté (quelques dizaines d’années !) et l’universalité (partout en même temps sur le globe). Or on sait que « l’adaptation » des espèces à des modifications majeures de leurs milieux est forcément lente, très lente. Si l’on devait rapporter un tel bouleversement au passé, ce serait plutôt par rapport aux cinq extinctions massives d’espèces qui se sont déjà produites au cours des âges géologiques… Mais le fait est là : l’Homme a pris le dessus sur tous les autres représentants du vivant et n’entend certainement plus lâcher prise. Pourquoi ? Comment expliquer cette soudaine prééminence ?

     L’homme a étudié et décrypté son environnement avant de le passer en coupe réglée : on peut dire qu’il a intellectualisé son univers. Mais pour cela, il lui a fallu développer un intellect adapté et c’est là que, comme on vient de le voir, la néoténie peut – du moins en partie – expliquer ce succès. C’est le ralentissement du développement de certains caractères de l’espèce humaine (ossification retardée, boîte crânienne longtemps plus souple permettant une meilleure plasticité cérébrale, enfance prolongée auprès des parents, etc.) qui a certainement permis l’émergence de ses facultés intellectuelles bien plus développées que celles des autres espèces animales.

     La théorie de Bolk s’inscrivait à l’aune des connaissances de son époque (1926) : elle était donc incomplète (et même par certains aspects erronée) ce qui explique qu’elle fut longtemps oubliée ou considérée comme mineure. C’est le mérite de Stephen J. Gould d’avoir su en reparler dans les années 1970 et de faire remarquer que certaines des affirmations des tenants de la néoténie sont en réalité tout à fait acceptables, pour ne pas dire très vraisemblables. De ce fait, les scientifiques travaillent sérieusement aujourd’hui sur les hétérochronies, c'est-à-dire la modification de la durée et de la vitesse du développement de l’organisme au cours de l’Évolution ce qui est indéniablement une approche néoténique de cette Évolution.

     Le ralentissement de notre développement ne veut pas forcément dire que nous gardons à l’âge adulte toutes les caractéristiques de la jeunesse mais simplement que des potentialités adaptatives peuvent être conservées ce qui rend l’espèce humaine très dynamique d’un point de vue évolutif. Ce ralentissement du développement de certaines de nos caractéristiques est notamment très important pour notre évolution sociale car chez l’Homme le savoir est primordial. Nous ne sommes pas particulièrement forts, résistants ou très agiles et notre reproduction est assez tardive. Non, ce qui fait la force de l’espèce humaine, c’est son cerveau qui lui permet d’apprendre par expérience et de transmettre les informations. Pour permettre l’acquisition de ce savoir, en retardant la maturité sexuelle, nous avons prolongé l’enfance : les enfants humains restent proportionnellement plus longtemps auprès de leurs parents que tous les autres acteurs du vivant et cela donne tout le temps d’apprendre tout en renforçant les liens intergénérationnels. Bien que d’autres éléments entrent à l’évidence en ligne de compte, la néoténie que nous venons d’évoquer est certainement un atout important de l’espèce humaine pouvant expliquer ses remarquables facultés d’adaptation.

Sources

1. Stephen J. Gould, « Darwin et les grandes énigmes de la vie », Ed. du Seuil, coll. Sciences

2. geza.roheim.pagesperso-orange.fr/html/neotenie.htm

3. Wikipedia.org : néoténie

4. www.ethologie.info/revue/spip.php?article19

5. www.cnrs.fr/Cnrspresse/n366a2.htm

Images

1. Betty Boop (sources : chouchoudenantes.centerblog.net)

 2. Mickey et Donald (sources : www.coloriage.tv)

 3. loup adulte (sources : fr.maieutapedia.org)

 4. axolotl (sources : photomonde.fr)

 5. récapitulation (sources : le-blog-de-jes68.over-blog.com/)

 6. singe Mandrill (sources : fr.wikipedia.org)

 7.déboisement sauvage au Brésil (sources : visionbresil.wordpress.com)

 8. Louis Bolk  (sources : fr.wikipedia.org)   

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

Mots-clés : termites - axolotl - Stephen J. Gould - Louis Bolk - ossification tardive - pouce non opposable - trou occipital - sélection naturelle - extinctions de masse - hétérochronie

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

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 mise à jour : 14 mars 2023

     Longtemps, l’existence même de trous noirs fut contestée par les scientifiques qui y discernaient une théorie sans l’ombre d’une preuve. Il faut dire que, par définition, il est impossible de « voir » un trou noir puisque ce type d’objets astronomiques est le tombeau de toutes choses : même la lumière qu’ils absorbent ne ressort jamais. Restaient les signes indirects prédits par la théorie ou, pour dire autrement, les conséquences de la présence du trou noir sur son environnement.

     Jusque vers la moitié du siècle dernier, on se perdait en conjectures et la croyance ou non en ce phénomène étrange dépendait totalement du scientifique concerné. Aujourd’hui, il n’est plus guère d’esprits sérieux qui contestent leur existence : d'ailleurs, la première photographie d'un trou noir (celui de la galaxie M87) a été présenté au grand public en avril 2019. De fait, la plupart des scientifiques sont à présent persuadés qu’il existe un trou noir massif au centre de chaque galaxie tandis que d’autres, bien plus petits, parsèment l’espace galactique. Toutes les galaxies ? Donc aussi la nôtre ? Eh oui, et « notre trou noir central » s’appelle Sagittarius A : nous allons essayer de le décrire.

Trous noirs

     Avant d’examiner ce que nous savons du nôtre, il convient néanmoins de brièvement revenir sur ce qu’est réellement un trou noir (pour des informations plus complètes, on se reportera au sujet spécifique déjà traité ici).

Origine des trous noirs

     Tout commence avec les fins de vie des étoiles les plus grosses. On a déjà évoqué la mort d’étoiles comme notre Soleil, une naine jaune, qui terminent leur existence sous la forme d’une géante rouge dont le cadavre devenu secondairement une naine blanche s’éteindra peu à peu. Les étoiles de plus de huit fois la masse du Soleil ne suivent pas cette voie : leur carburant épuisé, elles se transforment en supernovas qui, d’un coup, illuminent toute leur galaxie (pourtant composée de milliards d’étoiles) durant plusieurs semaines tant la débauche d’énergie est alors importante. Une fois le phénomène dissipé, on ne trouvera plus à la place de l’astre mourant que son cœur, une petite sphère résiduelle de quelques dizaine de km mais concentrant tant de matière que seuls des neutrons pourront y subsister effroyablement comprimés : c’est une « étoile à neutrons ».  Ce reste d’étoile est souvent le siège d’un champ magnétique intense et, animé d’une rotation plus ou moins rapide, il enverra dans l’espace un signal régulier : on parlera alors de pulsar.

     Mais – et c’est le but de ce bref retour sur leurs fins de vie – certaines de ces étoiles sont si grosses que même une transformation en étoile à neutrons n’est pas possible. Lorsqu’un astre dépasse de plus de quarante fois la masse de notre Soleil, son cœur résiduel est alors gros comme trois fois notre étoile : la matière dégénérée qu’il contient ne peut plus s’opposer aux forces gravitationnelles et ce cœur instable s’effondre sur lui-même formant un trou noir, c'est-à-dire un endroit dont plus rien ne peut ressortir, pas même la lumière. Que devient-elle cette matière ainsi « phagocytée » et sur quoi peut bien donner cet endroit si particulier ? Nul ne le sait et notre physique traditionnelle n’y a pas cours…

Différents types de trous noirs

     On pense que, rien que dans notre galaxie, il existerait ainsi plusieurs dizaines de millions de trous noirs dits « stellaires » car provenant de l’effondrement sur elles-mêmes d’étoiles massives. Le plus souvent, ce sont des sources intenses de rayons X, preuve de la destruction de la matière, qui trahissent la présence de ces astres obscurs. Fréquemment, un trou noir est couplé à une autre étoile avec laquelle il forme un couple bizarre puisque l’étoile visible semble isolée et c’est uniquement le rayonnement X qui trahit ce compagnon prédateur au fur et à mesure qu’il lui arrache la matière qui la constitue…

     Mais il existe un deuxième type de trous noirs, bien plus gigantesques, les trous noirs centraux des galaxies. Ici, nous avons affaire à des montres cosmiques qui ont grossi au fil du temps en avalant toute la matière à leur portée, étoiles, nuages de gaz, etc. Les scientifiques estiment ainsi que, en dix milliards d’années ce qui est à peu près l’âge de la plupart des galaxies, un trou noir central peut atteindre jusqu’à un milliard (voire plus) de masses solaires et devenir aussi volumineux que notre système solaire tout entier !

Mettre en évidence un trou noir

       Il est possible de repérer les alentours d’un de ces trous noirs géants en recherchant les phénomènes qui trahissent sa présence ; pour cela, il est nécessaire que le monstre soit actif et phagocyte de la matière, par exemple une étoile qui passerait imprudemment trop près de lui ; alors, cette matière qui s’échauffe au contact du trou noir va illuminer l’endroit avant de disparaître à jamais dans le néant.

   Mettre en évidence un objet que, par définition, on ne peut pas voir semble du domaine de l'impossible. C'est néanmoins ce que les scientifiques ont tenté pour notre Galaxie mais la quête de ce mystérieux objet fut longue et difficile en raison de l'épaisse et infranchissable (pour la lumière visible) barrière de poussière qui se trouve entre nous et le  centre de la Galaxie :

          * tout commence en 1974 aux USA (précisément à Green Bank, en Virginie occidentale, USA) où deux astronomes, Bruce Balick et Robert Brown, braquant leur radiotélescope aux confins du Sagittaire et du Scorpion, repèrent une intense source de rayonnement radio : il la baptisent Sagittarius A. Plus encore, au sein de cette première source, ils en identifient une seconde encore plus forte et surtout ponctuelle. L'affaire en reste là jusqu'en 1990.

             * la source en regard de la constellation du Sagittaire est à nouveau observée mais cette fois dans des longueurs d'onde radio millimétriques (donc ultracourtes, à la frontière de l'infrarouge) ce qui permet de confirmer que la source est effectivement ponctuelle; or, les scientifiques utilisent pour leur étude le réseau VLBA (Very Long Baseline Array), c'est à dire un ensemble de radiotélescopes dont l'association correspond à un outil d'environ 8 000 km de diamètre : ils en déduisent que la source a la taille d'une étoile supergéante de quelques dizaines de millions de km.

            * quelques années plus tard, au tournant du millénaire, des télescopes géants optiques mais équipés de récepteurs infrarouges mettent en évidence la source :  la source se trouve à près de 27 000 années-lumière, derrière l'épais tapis de poussière et de gaz.

             * une équipe allemande, utilisant le Very Large Telescope, un des engins les plus puissants du moment, observe durant de longues années des étoiles supergéantes qui tournent autour de la source, Sagittarius A. Une des étoiles orbitant autour d'elle s'approche à moins de 18 milliards de km d'elle ce qui prouve que la taille de la source est peu importante. À partir de la vitesse des étoiles orbitant autour, ils en estiment la masse à environ quatre millions de masses solaires. Une masse aussi importante dans un aussi petit volume ? Il n'y a qu'un objet astronomique qui correspond : un trou noir.

     Lorsqu’on regarde les galaxies lointaines et donc vers le passé, on se rend compte que ces dernières abritent très souvent des sources lumineuses incroyablement intenses (jusqu’à 1000 milliards de fois la lumière solaire), des jaillissements de lumière qu’on appelle des quasars tant ils ressemblent à des étoiles (quasi-stars) mais à une autre échelle : il s’agit des trous noirs des débuts des temps galactiques brillant de mille feux car ils dévorent (ou plutôt dévoraient) des armées d’étoiles. Plus proches de nous, les trous noirs galactiques centraux sont beaucoup plus sages, entourés qu’ils sont par le « no man’s land » qu’ils ont eux-mêmes généré… Et c’est bien le cas de « notre » trou noir, celui qui siège au sein de la Voie lactée, et qu’on a appelé Sagittarius A (ou encore plus simplement Sgr A*).

Sagittarius A

     De l’endroit où nous nous trouvons, en périphérie, nous voyons notre galaxie par la tranche sous la forme d’une trainée blanchâtre, floue et laiteuse, la Voie lactée. Le véritable centre de la Galaxie (Galaxie avec un G signifie, par convention, que c’est la nôtre) se trouve dans la direction de la constellation du Sagittaire et il ne peut pas être visible tant il existe entre lui et nous quantité de poussières cosmiques et de bancs de gaz infranchissables par la lumière (on estime que seul un photon sur mille milliards arrive à traverser un tel obstacle). Heureusement, il reste d’autres rayonnements permettant l’observation : rayonnements radio, infrarouge, gamma ou rayons X. Les radiotélescopes et les satellites artificiels peuvent dont étudier le centre de la Galaxie…

     Précisons d’emblée que l’étude de « notre » trou noir est rendue particulièrement ardue du fait que celui-ci est actuellement très peu actif et donc peu « visible ». C’est dans une région relativement réduite (moins de 30 années-lumière) que fut mise en évidence, dans les années 90, une intense source d’ondes radio au centre de la Voie lactée. Après avoir éliminé toutes les causes possibles d’une telle émission (pulsars, restes de supernovas, etc.), seule l’existence d’un trou noir pouvait expliquer le phénomène. Une preuve supplémentaire fut apportée les années suivantes lorsque, leurs instruments devenant encore plus performants, les scientifiques purent observer individuellement les étoiles gravitant à proximité de cette zone ; celles-ci sont si proches du trou noir qu’elles orbitent autour de lui en quelques dizaines d’années. L’une d’entre elles, baptisée S2, va même jusqu’à faire un tour complet de l’endroit en seulement 15 ans. Du coup, en observant avec précision les orbites de ces étoiles et selon la troisième loi de Kepler, il est devenu possible d’estimer la masse de l’objet central : 4,3 millions de masses solaires, le tout compris dans un espace de 0,5 à 1 unité astronomique (UA). Pour mémoire, rappelons qu’une UA est la distance séparant la Terre du Soleil, soit un peu moins de 150 millions de km : en somme, ce trou noir central a une taille qui, dans notre système solaire, pourrait l'amener à l’orbite de notre planète. On comprend donc qu’une masse si colossale en un espace si réduit (en termes astronomiques évidemment) ne peut être qu’un trou noir et c’est Sgr A*.

     Notre trou noir est situé à environ 26 000 années-lumière de nous ce qui veut dire, en d’autres termes, que ce que nous voyons de lui aujourd’hui est une image datant de 26 000 ans. A cette époque, sur Terre, c’était le paléolithique supérieur, au moment de la fin de l’aurignacien (ou pour être plus précis du gravettien qui venait de lui succéder). Il commençait à faire très froid car c’était le début de la dernière glaciation ; Homo Sapiens s’était lancé dans l’élaboration de vrais outils en silex et décorait des grottes avec des représentations figuratives qui étaient déjà des œuvres d’art.

     Or, il y a 26 000 ans, un nuage de gaz lourd comme trois fois la Terre a commencé à s’enrouler autour de Sagittarius et, tombant vers lui, l’a en quelque sorte « réveillé », lui si tranquille que les astronomes le rangent parmi les trous noirs les plus calmes jamais observés. Eh bien, ce calme risque de disparaître puisque c’est seulement à présent que nos instruments peuvent capter cet événement si particulier.

     En effet, il y a deux ans, en 2011, les astronomes travaillant sur le VLT (Very Large Telescope du désert d’Atacama, au Chili) ont repéré une sphère gazeuse d’une masse équivalente à trois fois la Terre, nommée par eux G2, et qui semblait se diriger droit sur Sgr A*. Les calculs s’affinant, les scientifiques purent confirmer que, cette nuée gazeuse massive s’approchant à environ 40 milliards de km de Sgr A*, les forces d’attraction de ce dernier devraient être suffisantes pour attirer au moins une partie du gaz. Dès lors, on sait en principe ce que l’on observera : avant d’être happée par le trou noir et disparaître au delà de ce que l’on appelle son « horizon » (le dernier espace avant… l’inconnu), et en raison de forces de pression colossales, la matière va s’embraser en entrant dans ce que l’on appelle le disque d’accrétion de Sagittarius. Rappelons que le disque d’accrétion d’un trou noir est l’endroit orbital autour de lui où la matière subit de plein fouet les forces gravitationnelles ce qui l'attire inéluctablement vers le corps central. D’abord « visible » en infrarouge par simple effet thermique, la collision va illuminer progressivement le disque d’accrétion ce qui sera alors visible en rayonnement X, seul témoin de l’événement pour nous puisque la lumière intense apparaissant alors ne pourra néanmoins pas transpercer les obstacles épais nous en séparant. Ce sera la première fois que les instruments enregistreront un tel phénomène depuis que les scientifiques observent systématiquement le trou noir… d’où leur impatience. Quand cela se produira-t-il ? Eh bien entre août 2013 et le début de l’année 2014, c'est-à-dire en ce moment ! Toutefois, je le reprécise bien : nous observons aujourd’hui un événement qui s’est produit il y a 26 000 ans, vitesse limitée de la lumière oblige.

Une source nouvelle d’information sur les trous noirs

     Des trous noirs bien plus gigantesques sont étudiés par les scientifiques mais Sgr A* possède un énorme avantage sur les autres. Bien que modeste (pour ce que nous en savons), c’est celui de notre galaxie ce qui sous-entend qu’on peut observer son environnement proche et notamment les corps célestes qui gravitent à sa proximité (ce qu’il est impossible de faire avec les trous noirs siégeant dans les autres galaxies car le pouvoir de résolution de nos instruments est encore trop faible). De ce fait, on pourra peut-être répondre à certaines questions que se posent les astronomes : que se passe-t-il vraiment au centre de la Galaxie, un endroit peu connu car difficile à étudier ? Pourquoi notre trou noir est-il si peu actif ? Comment expliquer sa taille (relativement) réduite par rapport à certains autres trous noirs galactiques ? Sgr A* participe-t-il à la formation de nouvelles étoiles comme le suggèrent certaines théories récentes sur les rôle des trous noirs (voir le sujet : juste après le Big bang) ?

     On le voit, on se prend à rêver que, grâce à un événement somme toute banal survenu à un moment bien antérieur à nos civilisations actuelles, nous pourrons disposer très bientôt de renseignements particulièrement intéressants sur le trou noir central de la Galaxie (et, du coup, peut-être sur les autres). Réponse dans quelques mois.

 Brêve : le calcul de la masse d'un trou noir

     Décembre 2013. De nombreuses galaxies abritent en leur sein un trou noir supermassif. Un astre si dense qu'il absorbe toute ce qui passe à sa portée, même la lumière... ce qui le rend invisible. les astronomes américains du Galactic Center Group de l'UCLA (l'université de Californie) ont néanmoins réussi à caractériser celui qui trône au centre de la Voie lactée. Grâce au télescope Keck d'Hawaï, ils ont étudié les orbites de plusieurs étoiles du centre galactique. Une tache ardue car cette région, située à 30 000 années-lumière de la Terre, est masquée par un épais écran d'étoiles et de poussière. En 2013 ils ont consigné sur un relevé les positions annuelles moyennes de huit des ces étoiles centrales depuis 1995. A partir de ces tracés, la masse de l'objet central a pu être calculée. Verdict : il s'agit bien d'un trou noir supermassif - Sagittarius A* - dont la masse avoisine les 4 millions de Soleil ! Les chercheurs poursuivent leurs relevés d'année en année pour calculer précisément sa position et l'ampleur de ses mouvements dans le ciel.

(sources : d'après Science & Vie, HS n° 267, juin 2014)

Sources

1. Science & Vie, n° 1151, août 2013

2. revue ciel et espace (cieletespace.fr)

3. Wikipedia

4. www.futura-sciences.com

5. hominide.com

Images

1. Voie lactée (sources : Serge Brunier in science-et-vie.com)

2. supernova 1994D (sources : newyorker.com)

3. binaire avec trou noir (sources : bouillonsdecultures.blogspot.com)

4.quasar 3C186 (sources : nasa.gov)

5.Sagittarius A en ondes radio (sources : linternaute.com)

6.fresque centrale de la grotte Chauvet (sources : hominides.com/html/art/grotte-chauvet.php)

7. disque d'accrétion d'un trou noir (sources : unice.fr)

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

Mots-clés : trous noirs - naine jaune - géante rouge - supernova - étoile à neutrons - pulsar - étoile binaire - quasar - Voie lactée - 3ème loi de Kepler - aurignacien - gravettien - horizon d'un trou noir - disque d'accrétion

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

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1. place du Soleil dans la Galaxie

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3. la mort du système solaire

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5. trous noirs

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7. juste après le Big bang

8. novas et supernovas

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Mise à jour : 14 mars 2023

      Notre Terre est âgée d’environ 4,6 milliards d’années et les premiers signes de vie semblent dater de – 3,85 milliards d’années (stromatolithes de l’île d’Akilia, au Groenland, qui sont des formations calcaires construites par des colonies bactériennes). Mais la route sera longue entre ces organismes unicellulaires extrêmement simples et des animaux plus compliqués : il faudra en effet attendre plusieurs milliards d’années supplémentaires pour que les premiers organismes pluricellulaires – ceux qui mènent à nous – voient le jour. Toutefois, cette apparition a été relativement soudaine puisque, il y a 540 millions d’années (Ma) environ et en quelques millions d’années seulement (ce qui est très peu en termes d’âges géologiques) l’essentiel de la Vie sera présent ; cette époque lointaine porte un nom : le Cambrien et la diffusion de la Vie y a été si rapide que les scientifiques parlent « d’explosion cambrienne ». Pourquoi si vite et que sont devenus les animaux de ce temps-là, ce sont les difficiles questions sur lesquelles je souhaiterais m’attarder aujourd’hui.

Les premiers êtres vivants

      Le paléozoïque (anciennement appelé ère primaire) est l’ère géologique qui s’étend de –541 à -252 Ma : divisée en 6 périodes, elle commence par le Cambrien (-541 à –485 Ma), la période qui nous intéresse aujourd’hui.

      A cette époque lointaine, les surfaces émergées de notre globe viennent juste de se fragmenter : le supercontinent Rodinia existant jusqu’alors se casse en huit masses continentales qui se réuniront à nouveau, durant tout le paléozoïque,  pour former un nouvel ensemble unique, la Pangée. Si l’on se rappelle combien la dérive des continents est lente (quelques cm par an), on comprend toute l’étendue de temps de ces périodes archaïques. C’est donc à cette époque mais durant un laps de temps plutôt court qu’apparaît un grand nombre de nouvelles formes animales.

L'explosion cambrienne

      Le terme d’explosion cambrienne renvoie à l’apparition, en seulement quelques millions d’années, d’animaux complexes dont les restes squelettiques vont être minéralisés et, de ce fait, conservés pour la première fois dans les archives fossiles. Plus encore, on va voir apparaître tous les grands plans d’organisation animale, chacun d’entre eux correspondant grosso modo à un embranchement distinct (comme, par exemple, celui des chordés ou celui des mollusques. Rappelons ici que les chordés, à eux seuls, comprennent poissons, grenouilles, serpents, dinosaures, oiseaux et… mammifères !). A cette époque charnière, les embranchements d’êtres vivants deviennent plus nombreux, passant de quatre à plus d’une vingtaine, la plupart n’ayant pas subsisté jusqu’à nous : on peut avancer que jamais la biodiversité n’aura été aussi importante que durant cette période… Il s’agit donc d’un bouleversement majeur dans l’agencement de la vie, peut-être l’événement le plus important pour elle dans l’histoire de notre planète.

la faune d'Édiacara (-250 Ma) ou la fin du Précambrien

      La période édiacarienne est annonciatrice du bouleversement qui surviendra quelques millions d’années plus tard au Cambrien.  Le site qui permit la première identification de cette faune précambrienne se situe donc à Édiacara, en Australie. Il s’agit d’une localité située au nord d’Adélaïde et c’est à cet endroit que fut mise en évidence, conservée dans des sédiments peu profonds, une faune d’animaux très spéciaux : des organismes à symétrie bilatérale ou radiale, ne possédant pas de structure squelettique. D’ailleurs, ils ne possèdent pas grand-chose rappelant les animaux d’aujourd’hui : ni bouche, ni organes digestifs, membres ou queue. Composés de minces feuillets, ils sont en forme de disques mous et semblent se nourrir en filtrant l’eau, un peu comme les éponges. Ce qu’il est intéressant de noter est leur grande diversité ce qui suppose qu’ils occupaient des niches écologiques variées et qu’ils avaient donc colonisé une grande partie des fonds marins de la Terre d’alors. Des endroits semblables à Édiacara ont ensuite été trouvés un peu partout dans le monde, correspondant tous à cette même population et à cette même époque. La disparition de cette faune fut brutale, au début du Cambrien, et a peut-être été due à l’apparition de prédateurs jusque là inexistants.

le schiste de Burgess (-515 à -505 Ma) 

      Nous avons déjà eu l’occasion de parler de cette remarquable découverte dans un sujet spécifique (voir le sujet : le schiste de Burgess). Rappelons-en seulement les principaux éléments. En 1909, dans les montagnes rocheuses de la Colombie britannique, au Canada, le Pr Charles Walcott, un éminent paléontologue, découvre une couche de schiste noir renfermant d’étranges fossiles datant tous d’une période très ancienne, le Cambrien. Fait remarquable, ces fossiles sont particulièrement bien conservés puisqu’on peut en voir les parties molles, des éléments que, habituellement, on ne retrouve pratiquement jamais. Toutefois, Walcott ne comprit pas la signification de sa découverte : selon les critères de son époque (et les préjugés qui font alors de l’Homme le « sommet » de l’Évolution), il « fallait absolument » que ces fossiles soient identifiés comme ayant donné par la suite le monde du vivant que nous connaissons, qu’ils soient tous, en somme, les « ancêtres » des animaux actuels.

      Il faudra attendre les années 60 et la « relecture » de ces fossiles par les paléontologues de l’Université de Cambridge (Whittington, Briggs et Conway Morris) pour comprendre combien la faune de Burgess est en réalité bien plus riche qu’imaginée jusque là. D’étranges lignées d’animaux sont alors identifiées : certaines se retrouvent dans des descendants actuels mais la plupart ont disparu sans laisser de traces. Or, il est particulièrement important d’insister sur un fait fondamental : les animaux qui n’ont pas donné de descendants étaient aussi bien armés que les autres pour survivre et certaines lignées, assurent les scientifiques, avaient « trouvé » des adaptations très ingénieuses. Pourquoi alors la sélection naturelle a-t-elle choisi certains plutôt que d’autres ? C’est simplement le fait du hasard, explique S J Gould, le paléontologue qui consacra tout un livre au sujet (« la Vie est belle », éd. du Seuil, 1991). Le hasard, c'est-à-dire les aléas de l’Évolution avec ses changements d’environnement et ses catastrophes naturelles… Comme pour Édiacara cité plus haut, on trouva d’autres « Burgess » de par le monde avec la même faune correspondant à la même époque. Et toujours cette même certitude : l’apparition de nombreuses familles d’animaux en peu de temps.

     Entre Édiacara (-575 Ma) et le schiste de Burgess (-510 Ma), il existait un intervalle moins connu de quelques millions d’années, correspondant à ce que l’on appelle le Cambrien inférieur. Eh bien, depuis l’ouverture du pays au monde moderne, les fouilles paléontologiques chinoises ont permis de combler cette absence de données.

les nouveaux sites chinois : Chengjiang

(-530 à -520 Ma)

      Ces sites sont particulièrement intéressants car les spécimens d’animaux qui y ont été retrouvés sont parfaitement conservés, parfois même mieux que ceux de Burgess ;

ils représentent envron 190 espèces différentes correspondant à une vingtaine d’embranchements (phylums). La population de ce site du Cambrien inférieur est finalement assez proche de celle du schiste de Burgess : des animaux que l’on peut rattacher sans trop d’erreur à des embranchements connus et d’autres plus difficiles à classer voire possédant pour certains des caractéristiques étranges et totalement inconnues… Un trait commun, répétons-le, semble se distinguer : la grande rapidité (en termes géologiques) avec laquelle est apparue cette formidable diversité qui donne à cette époque le caractère d’une véritable explosion de la Vie. Pourquoi ?

causes de l'explosion cambrienne

      Comme toujours, il est difficile d’attribuer un phénomène de cette importance à une seule cause parfaitement identifiée. Les explications de l’explosion cambrienne paraissent multiples  et peut-être même certaines d’entre elles sont elles intriquées. Quoi qu’il en soit, on avance des explications extérieures (le milieu) et d’autres qui sont plus en rapport avec l’évolution intrinsèque des groupes d’animaux. Voyons cela de plus près.

* l'environnement

      On ne le répétera jamais assez : une modification sensible de l’environnement est un défi pour les animaux existants ; ceux qui jusque là étaient parfaitement adaptés à leur milieu voient bientôt leur existence devenir plus difficile et, la sélection naturelle étant à l’œuvre, il est indispensable que leurs descendants directs « s’adaptent » aux nouvelle conditions sous peine d’être éliminés. Au fil de dizaines de milliers d’années, c’est l’apparition de certaines mutations (qui, auparavant, n’auraient pas été retenues par la Nature) qui permettra l’adaptation des descendants au nouvel environnement et donc la survie de l’espèce quelque peu transformée, les descendants « non mutés » disparaissant peu à peu. Au Cambrien, au moins deux changements majeurs du milieu ont été identifiés :

      . l’oxygène : un changement évident de l’environnement de cette période est l’apparition en grande quantité de l’oxygène, un gaz produit par la photosynthèse (due pour 70% aux algues vertes et aux cyanobactéries, le reste aux plantes terrestres) pendant des millions, voire des milliards d’années : il aura fallu en effet beaucoup de temps pour que l’atmosphère de notre planète se charge en un oxygène qui représente aujourd’hui environ 21% de l’ensemble (le reste est de l’azote et quelques gaz rares). Or on sait que la taille d’un animal dépend essentiellement de sa possibilité d’oxygéner ses cellules : plus son volume est important, plus il a besoin d’oxygène…

      . la Terre boule de neige : avant la période qui nous intéresse et durant des dizaines de millions d’années, la Terre a subi une glaciation massive, au point qu’elle n’était plus qu’une immense boule de glace limitant de fait les possibilités de développement des animaux (niches évolutives réduites et lumière piégée par les glaces empêchant son assimilation par les algues et les cyanobactéries). Bien que cette hypothèse ne soit pas encore totalement certaine, elle aurait le mérite d’expliquer la soudaineté de l’explosion. On pourra trouver un article complet consacré à ce sujet ICI.

* la génétique

      . les gènes spécifiques : on a déjà souligné l’apparition brutale et concomitante d’embranchements animaux totalement nouveaux. Or ces transformations ne peuvent s’expliquer que par l’apparition de gènes spécifiques, notamment les gènes HOX, qui conditionnent le positionnement et le développement des différents organes dans des régions bien précises de l’organisme (certains déterminent l’emplacement d’un membre, d’autres de l’œil ou des antennes, etc.). On peut imaginer que leur apparition (ou transformation) à cette époque a permis la survenue de formes de vie totalement nouvelles.

      . l’apparition de la vue : longtemps les animaux primitifs se sont servis des sens permettant une identification à courte distance comme le toucher et l’odorat. A partir du moment où un prédateur a pu repérer sa proie de loin, la donne a été totalement changée. L’époque cambrienne a été notamment marquée par l’apparition d’une variété d’arthropodes, les trilobites. Ces animaux avaient un ancêtre au précambrien dont on pense qu’il a été le premier à disposer d’un organe visuel rudimentaire. Rudimentaire car il n’était sensible qu’aux variations importantes de lumière (voir le sujet : l’œil, organe phare de l’Évolution). Ce nouvel organe, l’œil, donnait à son propriétaire un avantage évolutif fantastique puisque lui permettant de repérer de loin ses proies. On peut penser que l’acquisition de cet organe nouveau a précipité la « course aux armements » des différents animaux et donc l’apparition des nouvelles espèces…

* l'écosystème

      . l’apparition de la prédation : les animaux de la période édiacarienne que nous avons déjà évoqués ne semblaient pas souffrir d’une réelle compétition ; on pense même que c’est l’apparition de prédateurs qui a provoqué leur perte. Ce qui est certain, c’est qu’au Cambrien, la compétition était de rigueur. De ce fait, il commença à exister une sorte de course entre les proies se dotant de défenses toujours plus perfectionnées (épines, carapaces, mobilité accrue, etc.) tandis que les prédateurs trouvaient continuellement de nouveaux angles d’attaque. Cette compétition se poursuit toujours aujourd’hui (du moins dans la Nature dite sauvage) et l’apparition d’un moyen de résister à la prédation est toujours un avantage évolutif décisif expliquant la sélection naturelle. Au Cambrien, si la prédation ne représente probablement pas l’apparition de tous ces animaux nouveaux, elle y a sûrement beaucoup contribué.

     . l’extinction de masse de l’Édiacarien : on a déjà évoqué la disparition brutale des animaux de l’époque précédant le Cambrien. Cette disparition est-elle la conséquence de l’apparition des nouveaux animaux du Cambrien ou l’a-t-elle provoqué ? Difficile de conclure dans un sens ou dans l’autre. Ce qui est sûr, c’est que la disparition des animaux de l’Édiacarien a libéré nombre de niches écologiques immédiatement occupées par leurs successeurs…

      Comme on peut le voir, les explications du développement de la Vie au Cambrien ne manquent pas et il est assez probable que ce soit la conjonction de plusieurs d’entre elles qui explique le phénomène.

unicité de l'explosion cambrienne

      L’apparition à cette époque lointaine des différentes branches d’animaux est un phénomène réellement singulier ayant évolué en deux temps. D’abord, les animaux colonisent les fonds sous-marins, occupant toutes les niches écologiques possibles : il s’agit alors de la faune d’Édiacara apparue juste avant la période cambrienne. Ensuite, cette colonisation s’étend vers le haut à l’ensemble des océans : nous sommes alors quelques millions d’années plus tard, au Cambrien, le temps où la biodiversité sera maximale et où tout semble possible pour tous les embranchements d’animaux, même les plus surprenants. Par la suite, il n’existera jamais plus une telle profusion de vie animale…

      Dans toute la vie de la planète, on ne connaitra ensuite que deux « explosions de vie » analogues et elles ne concerneront que les plantes : la première se fera au Dévonien, c'est-à-dire aux environ de –400 Ma et elle verra la colonisation des terres émergées par les végétaux. Ensuite, bien plus tard, au Crétacé, ce sera la colonisation de notre monde par les plantes à fleurs : nous sommes alors au moment où vont disparaître les dinosaures, vers –65 Ma, et certains scientifiques avancent même que c’est ce bouleversement dans la flore terrestre qui est en partie responsable de l’extinction des grands sauriens.

      Pour les animaux, en revanche, même si la biodiversité reste relativement élevée, elle ira néanmoins en se réduisant sans cesse.

la biodiversité se réduit au fil du temps

      Bien souvent dans d’autres sujets de ce blog, j’ai eu l’occasion de faire remarquer que l’immense majorité des espèces ayant vécu sur la Terre, parfois durant des dizaines de millions d’années, voire plus, a aujourd’hui disparu. Depuis l’extraordinaire époque de l’explosion cambrienne, des espèces se sont éteintes faute d’avoir pu évoluer à temps, d’autres se sont transformées en des espèces si différentes qu’elles n’ont plus rien à voir avec leurs ancêtres. D’autres encore, et par centaines de milliers, ont subi un sort contraire lors d’une des cinq grandes extinctions de masse survenues par hasard lors d’une modification brutale du milieu. Ce qui fait que, aujourd’hui, bien qu’il reste des millions d’espèces différentes (surtout chez les insectes), la biodiversité est bien moindre que jadis. Et c’est à ce moment somme toute plus difficile pour la vie que l’un des occupants de la biosphère, l’Homme, a jeté toutes ses forces pour un changement radical de la Vie sur notre planète, un changement qui menace très certainement le bien commun. Cette fuite en avant sera-t-elle sans conséquence en une sorte d’évolution (presque) naturelle ou, au contraire, entraînera-t-elle des effets délétères sur cette Vie si chèrement acquise ?

Sources

1. www.cnrs.fr

2. histoiredutemps.free.fr

3. Wikipedia.org

4. www.futura-sciences.com

5. burgess-shale.rom.on.ca

Images

1. les sites du mont Burgess en Colombie britannique, Canada (sources : burgess-shale.rom.on.ca)

2. stromatolithes de l'île d'Akilia, au Groenland (sources : wildstonearts.com)

3. le supercontinent Rodinia (sources : Freshman Science Textbook)

4. faune d'Édiacara (sources : amandinechiocca.wordpress.com)

5. faune du schiste de Burgess (sources : animals-life.skyrock.com)

6. faune de Chengjiang (sources : burgess-shale.rom.on.ca)

7. Terre "boule de neige" (sources : feonor-journal.blogspot.fr)

8. trilobites (sources: fossimall.com)

9. la Terre de nuit (sources : www.attentionalaterre.com)

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

Mots-clés :   stromatolithes  - Pangée - embranchement ou phylum - faune d'Édiacara - schiste de Burgess - Stephen J Gould - site de Chengjiang - sélection naturelle - mutation - photosynthèse - Terre boule de neige - gènes Hox - trilobites

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

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1. le schiste de burgess

2. les extinctions de masse

3. l'oeil, organe phare de l'Évolution

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7. la Terre boule de neige

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dernière mise à jour : 15 mars 2023

     Adolescent, je m’étais quelque peu enthousiasmé à la lecture de l’œuvre monumentale de Cordwainer Smith intitulée les « Seigneurs de l’Instrumentalité ». Cet auteur de science-fiction — aujourd’hui injustement oublié — imaginait entre autres un mode de propulsion interplanétaire assez original : d’immenses vaisseaux pouvant transporter des dizaines de milliers de passagers et mus par des voiles gigantesques activées par la lumière des étoiles… Poétique à défaut d’être réellement praticable (encore que…). Je me souviens de la remarque d’un de mes camarades d’alors : il aurait plutôt dû choisir une propulsion par les rayons cosmiques ! Sauf que ni lui, ni moi ne savions ce qu’étaient vraiment ces entités au nom pourtant alléchant… Aujourd’hui, bien des années plus tard, une grande partie du mystère a enfin été levée mais il aura quand même fallu un siècle d’observations et d’interrogations…

Une observation dérangeante

     La théorie en vigueur au début du XXème siècle était que plus on s’élevait dans l’atmosphère, moins on devait rencontrer d’air ionisé. Rappelons que l’ionisation consiste à modifier la charge d’un atome (ou d’une molécule) en ajoutant ou retranchant un élément, l’atome ainsi modifié étant alors appelé un ion. Jusque là, depuis sa découverte en 1900 par le physicien écossais Charles Wilson, on pensait que l’origine du rayonnement produisant ce phénomène d’ionisation était purement terrestre. Effectivement, il paraissait logique d’attribuer un tel événement aux particules radioactives émises par le sol terrestre, seules susceptibles de « ioniser » d’autres atomes.

     En 1912, alors âgé de 39 ans, le physicien autrichien Victor Franz Hess, embarqué avec ses collaborateurs dans un ballon d’altitude, démontra exactement le contraire, à savoir que le rayonnement ionisé présent dans l’atmosphère terrestre ne peut être que d’origine cosmique. Heiss remarqua en effet que si l’ionisation atmosphérique décroît comme prévu par la théorie jusqu’à l’altitude de 700 m, elle croît à nouveau au-delà. Plus encore, il n’existe alors que peu de différence entre sa concentration diurne et nocturne. Il en déduisit fort logiquement que la provenance du rayonnement responsable de cet état était d’origine cosmique, c’est-à-dire extérieure au système solaire. Oui, mais d’où peut-il bien provenir, ce rayonnement, et quelle en est la nature ? Ces questions, sans cesse débattues, tiendront en haleine les scientifiques plus de cent ans. Aujourd’hui, grâce aux observations du satellite américain Fermi, lancé en 2008 et dédié à l’étude des rayons de haute énergie émis par les corps célestes, on connaît les réponses.

Nature des rayons cosmiques

     Chaque seconde, notre Terre est bombardée par des flots de particules dites de haute énergie tant elles sont accélérées par un phénomène resté jusque là inexpliqué. Quelles sont ces particules ? Eh bien, il s’agit de particules de matière mais de matière subatomique, c'est-à-dire – pour le dire rapidement – des morceaux d’atomes tels que protons, neutrons, électrons et noyaux atomiques (voir le sujet : les constituants de la matière). Pour être plus précis, 90% de ces particules sont des protons, 1 % des électrons et le reste des morceaux d’atomes comme l’hélium, le bore, le lithium, etc. Précisons que ces particules subatomiques ne furent pas reconnues comme telles d’emblée. En effet, bien des scientifiques pensaient qu’il s’agissait non pas de particules mais de rayons lumineux (photons) et il faudra attendre 1930 pour éliminer cette hypothèse en démontrant que le flux de ces mystérieux éléments varie selon l’intensité du champ magnétique terrestre (auquel un photon est par définition insensible puisqu’il n’a pas de masse).

     Ce qui est remarquable, c’est la vitesse gigantesque de ces particules électrisées microscopiques et, par voie de conséquence, l’énergie fantastique qu’elles renferment et qui peut dépasser mille fois l’énergie maximale développée par l’accélérateur de particules du CERN, à Genève, celui-là même qui a récemment mis en évidence le boson de Higgs (voir le sujet). Le phénomène étant permanent et provenant de tous les coins du cosmos, il n’en fallait pas plus pour que les scientifiques se posent la question : quel peut donc être la nature du phénomène cosmique si puissant qui entraîne ce bombardement ?

Un phénomène mystérieux qui a fait avancer la physique fondamentale…

     Lorsque ces particules subatomiques bombardent notre planète, elles se heurtent forcément aux particules de l’atmosphère terrestre et le choc avec elles de ces protons « extraterrestres » voyageant à une vitesse proche de celle de la lumière entraîne des gerbes de particules secondaires. Exactement comme on cherche à le faire dans un accélérateur de particules afin de connaître les constituants intimes de la matière… sauf qu’on est alors plus de 20 ans avant la construction de ces machines ! C’est une aubaine formidable pour les scientifiques de l’époque qui ne s’y trompent pas. Bien sûr, on ne sait pas ce qui provoque ce phénomène mais en l’étudiant attentivement on va mettre en évidence nombre de particules élémentaires (positrons, muons, etc.) ce qui fera considérablement avancer la physique fondamentale… et le nombre des prix Nobel.

…mais dont on ne connaissait pas la source

     Trouver l’origine d’une source de lumière est en définitive assez simple. En effet, les photons voyagent en ligne droite et ils ne sont que peu perturbés par leur environnement. Tout au plus peuvent-ils être occultés par une autre source lumineuse, plus intense ou plus proche. A moins qu’ils ne soient réfléchis ou déviés par un obstacle facile à identifier. C’est tellement vrai que c’est grâce à eux que l’on a pu mettre en évidence la courbure de l’espace et ainsi démontrer de façon catégorique le bien fondé de la théorie de la relativité générale.

     Mais des particules subatomiques, électrisées de surcroit ? Le moindre champ magnétique les fait dévier or, des champs magnétiques divers, ce n’est pas ce qui manque dans et entre les galaxies. Du coup, le petit bombardement que nous subissons quotidiennement provient de partout… et de nulle part : impossible d’en connaître l’origine véritable.

     Dans les années 1935, les astronomes Walter Baade et Fritz Zwicky (celui qui, le premier, a par ailleurs émis l’idée de l’existence d’une matière noire) abordent la question selon l’approche théorique suivante : 1. ces particules sont incroyablement rapides et énergétiques ; 2. Il faut donc un phénomène d’une violence extrême pour les accélérer ainsi or 3. Quels sont les événements les plus violents de l’Univers ? L’explosion des supernovas ! Il faut dire que Zwicky était particulièrement concerné car il reste à ce jour le plus grand découvreur de supernovas (plus de 120), un terme d’ailleurs inventé par lui.

     Une supernova – nous l’avons déjà expliqué dans un sujet précédent – est le stade ultime de la vie d’une étoile géante (entre 8 et 30 masses solaires, voire plus). Ces monstres stellaires – dont la vie comparée à celle des autres étoiles est relativement courte – finissent tous de la même façon. On trouvera une explication plus complète de ces fins de vie apocalyptiques dans le sujet dédié (voir : novas et supernovas). Rappelons néanmoins succinctement de quoi il s’agit : le phénomène  le plus fréquent concerne des étoiles dont la taille est supérieure à huit masses solaires (il existe d’autres sources de supernovas à partir de naines blanches mais ne compliquons pas inutilement le sujet). Ces énormes étoiles commencent donc comme les autres à transformer l’hydrogène en hélium mais, du fait de leur masse gigantesque, les pressions en jeu leur permettent de poursuivre la synthèse d’atomes plus massifs pour aboutir, en fin de cycle, à du fer dont les atomes très stables ne peuvent fusionner. Dès lors, cette masse finit par s’effondrer sur elle-même et aboutit à une sorte de magma de neutrons (d’où leur nom d’étoiles à neutrons). Les masses extérieures de l’étoile, quant à elles, rebondissent sur ce cœur d’acier et sont projetées dans l’espace sous la forme d’une enveloppe stellaire s’étendant à la vitesse de plusieurs milliers de km par seconde dans une débauche d’énergie qui fait briller l’étoile comme des milliards de soleils. Dans certains cas, cette luminosité est si intense qu’elle masque durant quelques temps la lumière de la galaxie où elle se trouve, pourtant composée de centaines de milliards d’étoiles…

     Il s’agit ici d’un des phénomènes les plus violents qui puisse se rencontrer dans l’Univers. Un phénomène qui projette dans l’entourage de l’étoile géante des radiations multiples dont on dit qu’elles seraient capables de détruire toute vie sur des dizaines d’années-lumière de distance. Heureusement, de tels cataclysmes sont en définitive assez rares : depuis que les hommes utilisent des instruments d’observation modernes, aucune supernova n’a été signalée dans la Voie lactée mais seulement dans d’autres galaxies.

     Baade et Zwicky en sont convaincus : ce sont ces explosions gigantesques qui créent les rayons cosmiques… mais butent sur un problème : comment expliquer l’incroyable accélération donnée à ces particules subatomiques qui, répétons-le, voyagent presque à la vitesse de la lumière ?

Une explication théorique est avancée

     Nous sommes en 1970, presque quarante ans après les intuitions de Baade et Zwicky. Les idées ont avancé, notamment en ce qui concerne l’étude des plasmas chauds astrophysiques et thermonucléaires d’origine naturelle (magnétohydrodynamique). Du coup, les équations n’excluent plus formellement les théories des deux astronomes. L’accélération immense des particules cosmiques pourrait se faire à la frontière de l’onde de choc créée par la supernova : en passant et repassant des milliers de fois cette onde de choc, les particules seraient chaque fois accélérées jusqu’à presque atteindre la vitesse de la lumière… L’idée est séduisante mais ce n’est qu’une hypothèse : comment faire pour visualiser de façon certaine le phénomène ?

     Or, on sait depuis les années 1960 une chose très importante : lorsqu’elles rencontrent des atomes interstellaires, certaines de ces molécules cosmiques émettent une lumière très vive sous la forme de photons de haute énergie appelés « rayons gamma ». Ce sont eux que les télescopes vont chercher à capter mais ce n’est qu’en 2004 que la quête se révèle fructueuse grâce à un télescope situé en Namibie (expérience H.E.S.S, d'après le nom du découvreur des rayons cosmiques) : des rayons gamma sont identifiés et ils le sont au voisinage de supernovas. Confirmation quelques années plus tard, en février 2012, par le VLT du Chili qui s’était intéressé plus particulièrement à la supernova SN 1006… A défaut de preuves formelles, les éléments de suspicion s’accumulent…

Supernovas et superbulles

     L’endroit où se désintègre une supernova est appelé par les astronomes superbulle. De quoi s’agit-il ? Nous avons vu que la désintégration d’une supernova passait pas l’expulsion de son enveloppe externe et donc la propagation d’une onde de choc. Il se crée ainsi un espace qui peut s’étendre sur plusieurs dizaines d’années-lumière de large, espace dont les gaz qui y sont présents sont soumis à l’intense lumière ultraviolette de l’étoile agonisante et ainsi portés à des températures inimaginables. C’est dans cette superbulle que les particules cosmiques sont longtemps piégées (des milliers d’années) rebondissant encore et encore jusqu’à presque atteindre la vitesse de la lumière (c’est la raison pour laquelle on dit de ces particules qu’elles sont « relativistes ») avant de s’échapper enfin pour, mus par une vitesse et une énergie colossale pour leur taille, venir s’éclater à l’autre bout de l’Univers sur des particules « naturelles » comme, par exemple, celles de l’atmosphère terrestre.

     Ces fameux rayons gamma ne sont pas si faciles à mettre en évidence, en tout cas à partir d’un observatoire terrestre car ils sont presque tous arrêtés par les couches supérieures de l'atmosphère de notre planète. C’est pour cela que les scientifiques ont mis beaucoup d’espoirs dans des études « hors atmosphère terrestre ». Et leurs attentes ont été récompensées. Lancé en 2008, le laboratoire spatial américain Fermi, a ainsi pu mettre en évidence un excès significatif de rayons gamma dans un amas d’étoiles géantes de la constellation du Cygne, des étoiles situées à 4500 années-lumièrede nous,

précisément dans les superbulles qui les entourent et qui sont donc - on en a à présent la preuve - les lieux de naissance de ces mystérieux rayons cosmiques. Il aura fallu encore quatre ans supplémentaires d’étude des spectres de ces extraordinaires particules pour élucider ce mystère vieux de près de cent ans !

De la ténacité, encore et toujours

     Un peu à la façon de la découverte du boson de Higgs (dont les scientifiques ont prédit l’existence pendant des dizaines d’années avant de le mettre enfin en évidence il y a quelques mois), l’énigme des rayons cosmiques aura occupé les esprits durant des décennies. Ce qui est remarquable dans cette histoire à rebondissements, c’est que jamais les scientifiques ne se sont découragés. Si grâce à des esprits talentueux, une explication logique a été émise il y a plus de soixante-dix ans, il aura fallu attendre l’appui de la technique pour apporter des preuves définitives. Mais je suis certain d’une chose : Fritz Zwicky aurait été heureux de savoir que son hypothèse était la bonne mais, dans le cas contraire, il aurait tout aussi bien accepté d’être désavoué car, au-delà de son caractère particulièrement irascible, c’était avant tout un scientifique. Un vrai.

 Sources :

1. sciencesetavenir.nouvelobs.com/espace/20111128.OBS5515/les-superbulles-sources-de-rayons-cosmiques.html

2. www.journaldelascience.fr/espace/articles/les-rayons-cosmiques-naissent-dans-les-superbulles-2427

3. Science & Vie, n° 1149, juin 2013

4. www.futura-sciences.com/magazines/matiere/infos/actu/d/physique-origine-rayons-cosmiques-fermi-confirme-piste-supernovae-44670/

Images :

 1. les restes (rémanent) de la supernova de 1066 (sources : www.cidehom.com)

2. départ de Victor Heiss pour la haute atmosphère (sources : www.nytimes.com)

3. gerbe de rayons cosmiques (sources : www.lesia.obspm.fr)

4. l'astronome Fritz Zwicky (sources : soundcloud.com)

5. vue d'artiste d'une supernova (source : www.cafardcosmique.com)

6. rayons gamma (sources : www.linternaute.com)

7. superbulle HENIZE 70 (sources : fr.wikipedia.org)

8. le laboratoire spatial Fermi (sources : www.interactions.org)

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

Mots-clés : Cordwainer Smith - ionisation - Charles Wilson - Victor Franz Hess - satellite Fermi - particules subatomiques - champ magnétique terrestre - accélérateur de particules - Walter Baade - Fritz Zwicky - supernova - étoile à neutrons - rayons gamma - superbulles

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

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mise à jour : 15 mars 2023

     Notre Terre est âgée d’environ 4,6 milliards d’années, contemporaine à quelques millions d’années près de son étoile, le Soleil. Remarquons au passage qu’il s’agit là de chiffres extrêmes difficilement accessibles à nos cerveaux qui ne durent que quelques dizaines d’années… La Vie, quant à elle, n’est apparue sur notre planète qu’après un milliard d’années (environ) ce qui situe l’événement à 3,5 milliards d’années avant notre ère. Ce qui est fort ancien. Bien sûr, au début, comme on l’a déjà dit dans d’autres sujets de ce blog, elle n’est restée que rudimentaire : bactérienne durant longtemps comme en témoignent les stromatolithes qui sont des formations calcaires d’origine biologique fossile. Il faudra attendre 700 millions d’années (Ma) avant notre ère pour individualiser les premiers animaux à corps mous dont il ne reste que des traces fragmentaires et indirectes. Puis, vers – 542 à – 530 Ma s’est produite ce que l’on appelle "l’explosion » cambrienne", explosion parce que c’est à cette époque lointaine, le cambrien, que sont nés, en un laps de temps plutôt court en termes géologiques, la plupart des embranchements d’animaux pluricellulaires conduisant à la faune actuelle…

     L’homme ne commence vraiment à s’individualiser qu’avec les premiers homo, notamment rudolfensis, il y a environ 3 Ma, homo sapiens (l’homme « moderne ») quant à lui apparaissant il y a seulement 200 000 ans.

     Durant ces centaines de Ma sans l’Homme, les animaux ont dominé le monde. Représentés par des milliers et des milliers de générations successives, des animaux de toutes sortes et de toutes tailles, se sont remplacés, s’adaptant progressivement aux inévitables changements de leurs milieux dans un combat féroce pour leur survie. Toutefois, l’immense majorité des espèces ayant un jour foulé notre sol est éteinte à jamais et la biodiversité actuelle n’est qu’un pâle reflet de ce que fut le foisonnement des espèces au cours des âges.

     Et voilà que depuis deux cents ans (un battement de paupière en regard de la durée de la vie sur Terre), les hommes ont entrepris de coloniser la planète avec des moyens colossaux, le plus souvent sans se soucier des conséquences induites. On peut ainsi dire que l’Homme est le premier animal à avoir transformé par lui-même son cadre de vie. Ce qui n’est pas sans conséquence, on va le voir, sur l’existence des autres êtres vivants partageant avec lui le même territoire…

Certains animaux arrivent à s’adapter…

     Un animal peut vivre près des hommes pour son propre et seul bénéfice : on parle alors de commensalisme. A ne pas confondre avec la symbiose (où les deux partenaires tirent chacun un bénéfice) et, bien entendu, avec le parasitisme où le parasite nuit – parfois gravement - à son hôte (voir le sujet : parasitisme et évolution).

     On peut ainsi évoquer les rats (ainsi que les souris) dont la variété dite des « rats des villes », chère à La Fontaine, ne peut vivre qu’à proximité de l’Homme mais également les moineaux qui restent près des habitations précisément parce qu’ils se nourrissent des restes abandonnés par les humains (c’est également le cas des pigeons si souvent décriés).

     De la même façon,  les blattes, mites, punaises et quelques autres insectes assez peu sympathiques ont pris l’habitude de profiter de la présence humaine pour prospérer : sans elle, ils auraient bien du mal à se réadapter.

     Il existe parfois quelques cas curieux : celui des passereaux est plutôt caractéristique. Cette famille d’oiseaux est assez fournie puisqu’elle renferme plus de cinquante espèces et (au moins) deux d’entre elles sont surprenantes : le moineau et le roselin mexicain. Voilà en effet des volatiles qui ont pris l’habitude de confectionner leurs nids avec… des mégots de cigarettes ! Habitués à utiliser des herbes antiseptiques, ces ingénieuses petites bêtes les ont, près des villes, remplacées par des filtres de cigarettes, riches en nicotine protectrice des parasites, avec toujours une préférence marquée pour ceux déjà fumés qui se révèlent à leurs yeux plus efficaces contre les nuisibles. On ne sait pas encore s’il s’agit là d’un comportement intentionnel acquis…

     Ailleurs, certains représentants de la faune sauvage cherchent à s’adapter tant bien que mal aux perturbations de leur milieu liées à l’activité humaine. Des scientifiques se sont par exemple intéressés aux suricates, petits mammifères du sud de l’’Afrique. Ces curieux animaux souffrent de l’extension des nouvelles voies de communication créées par l’homme. Vivant en communautés très soudées, ces animaux adoptent depuis quelques années un comportement étrange pour traverser les obstacles artificiels que représentent les nouvelles routes : la femelle dominante – sur laquelle repose la survie du groupe – a pris l’habitude d’envoyer quelques éclaireurs pour s’assurer de l’absence de danger lors de la traversée de l’obstacle. Si rien ne se passe, le groupe s’engage dans son intégralité ; sinon, les survivants font marche arrière afin d’aller chercher plus loin un passage plus serein. Aux prix de quelques victimes à chaque fois. Un comportement similaire a été décrit chez des singes comme les chimpanzés en Guinée. Il s’agit là indéniablement d’un comportement adaptatif, comportement que n’ont pas encore pu adopter les hérissons et autres batraciens de nos contrées que la circulation automobile décime au point que les hommes ont parfois entrepris de leur creuser des passages protégés dans les infrastructures routières…

     Ces quelques exemples finalement assez limités ne sauraient toutefois faire oublier les ravages dans la faune sauvage que l’Homme par son expansion continue et incontrôlée entraîne.

… mais la plupart souffrent parfois jusqu’à disparaître

     L’activité humaine réduit chaque jour davantage le territoire de la faune sauvage tandis que ses innovations technologiques la perturbent grandement. En voici quelques exemples.

1. oiseaux migrateurs : au-delà de leurs refuges naturels qui se réduisent souvent comme peau de chagrin obligeant les malheureux animaux à aller toujours plus loin pour

trouver le territoire propice à leur reproduction, il existe des obstacles artificiels qui les affectent grandement. Ainsi, selon les scientifiques, on évalue à près d’un milliard les oiseaux qui, chaque année, s’écrasent contre les surfaces vitrées des gratte-ciels (la moitié d’entre eux en meurent), surfaces qu’ils ne peuvent pas voir et donc éviter. Un véritable carnage qui s’amplifie avec l’installation un peu partout d’éoliennes auxquelles ils se heurtent jusqu’à en perdre la vie… Dans le cas des grandes constructions de verre, il faudrait certainement réduire leurs surfaces vitrées (au grand dam de nos architectes modernes) et diminuer les éclairages de nuit (ce qui, ici, serait tout à fait souhaitable pour les économies d’énergie).

2. calmars et autres céphalopodes : dès le début des années 2000 a été rapportée par les scientifiques l’augmentation alarmante des échouages – et donc la mort – de ces animaux. Étude circonstanciée effectuée, on a pu mettre en évidence des lésions de leurs cils sensoriels présents dans l’organe (statocystes) qui leur permet normalement de s’orienter. D’où leurs périples désordonnés se terminant souvent par un échouage mortel. La cause de ces altérations ? La pollution sonore que représentent les canons à air comprimé des bateaux de prospection sismique…

     Ailleurs encore, comme je l’ai déjà signalé dans un article précédent (voir : la notion de mort chez les animaux), les cétacés, eux aussi, sont victimes de la pollution induite par l’activité humaine : échouage récurrent de cachalots et autres baleines rendus « aveugles » par la destruction de leurs appareils d’écholocation… et ces phénomènes destructeurs ne font que s’amplifier.

     Bien sûr, on sait depuis longtemps que des échouages d’animaux marins ont toujours existé mais ce qui fait problème aujourd’hui, c’est l’augmentation alarmante de leur fréquence.

3. tortues marines : nous avons tous en mémoire ces reportages télévisés montrant des centaines de bébés-tortues éclos en même temps qui se précipitent vers la mer salvatrice tandis que planent au dessus de leurs têtes les prédateurs qui se repaîtront de la majorité d’entre eux. Sélection naturelle classique. Toutefois, depuis quelques

années, est apparu un phénomène qui handicape véritablement ces petites bêtes : la  pollution lumineuse. En effet, l’instinct des bébés-tortues leur commande de se diriger le plus rapidement possible vers l’endroit le plus lumineux, à savoir l’océan tout proche. Malheureusement pour eux, les lieux de ponte sont de plus en plus peuplés de sites touristiques souvent très éclairés d’où l’errance mortelle des petites bêtes. Pollution lumineuse humaine ajoutée au bal des prédateurs sont le plus souvent un handicap devenu insurmontable…

4. ours polaires : il s’agit là d’un exemple emblématique, au point que nombre d’associations défendant la faune animale contre l’invasion humaine l’ont pris pour symbole. La fonte de la banquise, toujours plus précoce tandis que sa reformation se fait de plus en plus attendre, explique le comportement étrange de certains de ces plantigrades : on voit de plus en plus de ces animaux qui se lancent dans des expéditions périlleuses afin d’atteindre les nids d’oiseaux perchés sur des falaises presque inaccessibles. Il ne s’agit pas ici d’un éventuel « comportement d’adaptation » à une situation nouvelle mais d’une simple recherche de nourriture chez des animaux mourant de faim. La cause de cette misérable situation réside à l’évidence dans le réchauffement climatique entraîné par les malencontreuses activités de l’Homme. Encore quelques années de ce régime et les ours polaires ne seront plus que des souvenirs figés dans des DVD rangés au fond des placards…

     Ces quelques exemples ne sont, hélas et selon l’expression consacrée, que l’arbre qui cache la forêt. Des millions d’espèces sont menacées par l’avancée des populations humaines, la plupart d’entre elles d’ailleurs encore non répertoriées. Les organismes internationaux, avec des succès divers, tiennent le grand catalogue de ce que certains appellent déjà la « sixième » extinction, par référence aux extinctions d’espèces précédentes (voir le sujet : les extinctions de masse). Ce catalogue ne prend toutefois en compte que quelques espèces bien individualisées et souvent « visibles », à l’exclusion de la plupart des autres.

L’Homme construit une Terre à son image

     Il s’agit là d’une règle immuable : chaque fois qu’une espèce augmente sa démographie et puisque le territoire à partager est par essence limité, c’est au détriment des autres espèces d’êtres vivants (faune et flore confondues). La présence envahissante de l’Homme dans tous les milieux ne peut se faire qu’au préjudice des autres. Il va de soi qu’il ne saurait être question de remettre en cause l’avancée des civilisations humaines au profit d’un illusoire retour à un hypothétique « état antérieur ». Il s’agit là d’une transformation naturelle qui respecte tout à fait les lois darwiniennes de l’Évolution. Néanmoins, il convient de se poser la question : l’activité humaine doit-elle se développer tous azimuts et en ordre dispersé sans jamais se remettre en cause ? Pour ma part, je crois que non. Je pense qu’il est dans l’intérêt de nos descendants que nous ne détruisions pas sans le comprendre le monde qui est le nôtre. Personnellement, je n’aimerais pas vivre dans un univers exclusivement bétonné dont les anfractuosités ne seraient peuplées que de rats et de cafards. C’est à chacun de voir. Il est sans doute encore temps d’agir mais plus pour très longtemps.

Sources

 1 Science & Vie, n° 1149, juin 2013

2. Wikipedia

3. futura-sciences

 Images

1. ours blancs (source : aigleange.centerblog.net)

2. stromatolithes (source : randonature.ch)

3. roselin mexicain (source : pronaturafrance.free.fr)

4. suricates (source : burrard-lucas.com)

5. gratte-ciel (source : fr.123rf.com)

6. bébés tortues gagnant la mer (source : huguette.ceciler.free.fr)

7. ours blancs sur la banquise (source : tigresse004.centerblog.net)

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

Mots-clés : stromatolithes - explosion cambrienne - commensalisme - symbiose - parasitisme - suricates - comportement adaptatif - extinctions de masse

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

Sujets apparentés sur le blog :

1. les extinctions de masse

2. indifférence de la nature

3. comportements animaux et Evolution

4. l'intelligence animale (1)

5. l'intelligence animale (2)

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mise à jour : 11 mars 2023

     Les étoiles dites primordiales ont déjà fait l’objet d’un article (voir sujet : les étoiles primordiales) et si je souhaite en reparler aujourd’hui, c’est en raison de l’étude récente d’un astre baptisé par les astronomes HD 140283, étoile fort ancienne et d’ailleurs surnommée « étoile-Mathusalem ». Il s’agit d’un objet très observé ces dernières années et sur lequel nous possédons à présent plus de précisions. Au préalable, je rappellerai néanmoins brièvement ce que sont ces étoiles primordiales avant d’aborder ce qui fait l’intérêt de cet astre si âgé.

Les étoiles primordiales

     Au tout début, lorsque l’Univers était encore dans ses premiers instants, les toutes nouvelles galaxies étaient probablement plus petites et presque entièrement composées d’étoiles géantes bleues, c'est-à-dire jeunes. Ces premières étoiles étaient en fait – c’est l’hypothèse la plus probable - des étoiles supergéantes, peut-être 100 à 150 fois la taille du Soleil. Qui dit étoiles supergéantes, dit également vie stellaire courte et, de fait, cette première génération n’a probablement vécu que quelques millions d’années (à comparer avec notre Soleil, une naine jaune, dont la longévité est de l’ordre de dix milliards d’années, voire avec la majorité des étoiles de nos galaxies, des naines rouges pouvant vivre des dizaines de milliards d’années). On comprend aisément que la première génération d’étoiles géantes a certainement disparu depuis longtemps.

    Comment le sait-on ? La réponse est aisée. Au début de l’Univers, juste après le Big bang, il n’y avait dans le cosmos que de l’hydrogène et de l’hélium. Toutefois, le temps passant, les premières géantes stellaires se sont mises à fabriquer des éléments plus lourds, par exemple l’oxygène, le carbone ou le fer et c’est en explosant lors de leur fin de vie (si courte) qu’elles ont ensemencé leur environnement, permettant aux générations suivantes d’utiliser ces métaux lourds. De coup, toute étoile  (comme le Soleil) possédant ces dits éléments ne peut être de la première génération : on peut même avancer que plus une étoile contient d’éléments lourds, plus elle est vraisemblablement d’une génération récente.

     Les télescopes actuels voient de plus en plus loin (donc de plus en plus dans le passé) et ont réussi à repérer des étoiles très très pauvres en éléments lourds et donc certainement très anciennes. Malheureusement, elles sont également très éloignées de notre système solaire et présentent donc un double désavantage : d’abord, vu leur éloignement, il est encore bien difficile aujourd’hui de les étudier convenablement et, d’autre part, située loin dans le passé, elles ne sont pas vraiment représentative de l’état actuel de notre Univers. C’est ici qu’entre en lice, notre vieille étoile HD 140283.

L’étoile HD 140283

    Précisons tout d’abord qu’il ne s’agit pas d’une découverte récente. Déjà, dans les années 1950, les astronomes s’étaient intéressés à elle en raison de sa faible métallicité (sa pauvreté en éléments lourds) mais surtout en raison d’une particularité : sa très grande rapidité de déplacement (ce fut une des premières découvertes d’étoiles « à grande vitesse ») car elle voyage à la vitesse record de 1,23 million de km/h. Observée dans la constellation de la Balance, il s’agit en fait d’une étoile vagabonde (ou étoile en fuite) qui, provenant du halo galactique (c'est-à-dire la partie extérieure de la Voie lactée où se trouvent les plus anciennes étoiles) se dirige vers le centre galactique et passe actuellement à notre proximité. Elle faisait probablement partie d’une galaxie naine « capturée » par la Voie lactée, il y a 12 milliards d’années. Grâce au télescope Hubble, une équipe américaine a pu mesurer son éloignement du Soleil : 190 années-lumière ce qui, en terme astronomique, est dérisoire. Elle possède une orbite très allongée qui la reconduira certainement dans son halo d’origine après passage dans le centre de la Galaxie. On a donc affaire à une visiteuse temporaire…

Les vieilles étoiles et l’âge de l’Univers

     Nous avons vu que les plus anciennes étoiles, celles qui sont « chronologiquement proches » des étoiles primordiales, se trouvent dans le halo, l’extérieur galactique, et plus encore dans les amas globulaires situés à des milliers d’années-lumière de nous. Donc difficiles à étudier. Au point que dans les années 1960, on avait calculé qu’elles étaient plus anciennes que l’Univers lui-même ce qui est évidemment impossible ! Heureusement, en 1998, on a mis en évidence l’expansion accélérée de l’Univers (voir le sujet : l’expansion de l'Univers) ce qui rend ce dernier « moins jeune » que supposé. En 2013, les dernières données permettent d’estimer son âge à 13,8 milliards d’années… encore trop jeune pour HD 140283 dont l’âge estimé vers l’an 2000 était de… 16 milliards d’années. Il y avait certainement une erreur quelque part… On recommença donc les calculs pour notre vieille étoile ce qui n’est, comme on va le voir, pas si simple.

     Pour calculer l’âge d’une étoile, les astronomes recourent à deux paramètres principaux :

        1. la métallicité que nous avons déjà évoquée. L’idéal est alors une étoile en fin de vie, au moment où elle a presque épuisé sa réserve d’hydrogène. C’est en effet à ce stade que l’étoile va se transformer en géante rouge et qu’elle commence à augmenter sa luminosité ce qui la rend plus facile à détecter. On compare alors son abondance en éléments lourds par rapport à un modèle théorique d’évolution stellaire. Cela n’est toutefois pas suffisant car il faut également connaître

          2. l’éloignement de l’étoile. Dans le cas de HD 140283, on a dit qu’il s’agissait d’une étoile à déplacement rapide or les ondes lumineuses qui en proviennent sont, spectralement parlant, naturellement décalées. C’est ici que le télescope Hubble rend un service inestimable en permettant une étude de ce que l’on appelle la parallaxe, c'est-à-dire la mesure de la position de l’étoile selon deux positions opposées de l’orbite terrestre autour du Soleil, mesures effectuées à six mois d’intervalle.

    Enfin, un dernier élément est à prendre en compte : nous savons depuis peu que l’hélium, plus lourd, a tendance à repousser l’hydrogène en périphérie d’un astre et, du coup, il est facile de surestimer sa quantité et donc l’âge de l’étoile…

     Tenant compte de tous ces éléments, l’âge de HD 140283 a été recalculé et ramené à… 14,46 milliards d’années. Toujours plus important que celui de l’Univers ? Eh bien non car l’incertitude du calcul étant de + ou – 800 millions d’années, l’âge de notre étoile devient cohérent avec celui de l’Univers.

La recherche des premières étoiles

     HD 140283 n’est pas la plus vieille étoile observée dans notre cosmos. J’avais signalé dans le sujet sur les étoiles primordiales la découverte par une équipe européenne d’un objet ne possédant pas du tout d’éléments lourds et donc formidablement âgé. Il s’agit d’une étoile naine repérée dans la constellation du Lion mais située à plus de 4000 années-lumière de nous ce qui rend son étude plus délicate. Mais est-elle vraiment une des toutes premières étoiles puisqu’on prétend que celles-ci ne peuvent être que des géantes à courtes durées de vie ?

     Par sa relative proximité, HD 140283 est bien sûr plus facile à étudier (tout est relatif). Décrite (à tort) comme la plus vieille étoile connue et puisqu’elle possède quelques traces d’éléments lourds, il s’agit là très certainement d’une étoile de seconde génération qui a pu être transitoirement contemporaine des vraies étoiles primordiales. Son observation participe à une compréhension de plus en plus aiguë des premiers instants de notre environnement. Il reste beaucoup à faire mais les années à venir seront fertiles en nouvelles données. Je pense, par exemple, au lancement du satellite européen Gaïa qui a eu lieu avec succès le 19 décembre 2013 et qui devrait permettre d’affiner encore un peu plus notre connaissance de notre vieille étoile mais pas seulement puisqu’une de ses missions sera de faire la chasse aux étoiles de première génération. S’il en existe encore évidemment.

     Affirmons une fois de plus qu’il n’est pas vain de multiplier ce genre d’observations – même et surtout en temps de crise - car on dit à juste titre que connaître son passé, c’est pouvoir plus facilement interpréter son présent. Et peut-être aussi anticiper l’avenir.

Sources

1 Ciel et Espace, n° 516, mai 2013

2. Wikipedia.org

3. hubblesite.org

4. futura-sciences

Images

 1. HD 140283 (sources : flashespace.com)

2. étoiles primordiales (vue d'artiste) (sources : sciencesetavenir.nouvelobs.com)

3. une étoile vagabonde, 30 DOR 016 (sources : news.nationalgeographic.com)

4. amas globulaire Messier 13 (sources : ac-nice.fr)

5. calcul de parallaxe (sources : web.cala.asso.fr)

6. le satellite Gaïa (sources : flashespace.com)

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

Mots-clés : étoiles primordiales - géante bleue - naine jaune - naine rouge - métallicité - étoile vagabonde (ou runaway star/étoile en fuite) - amas globulaire - parallaxe - étoile de seconde génération - satellite Gaïa

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

Sujets apparentés sur le blog

1. mort d'une étoile

2. les premières galaxies

3. juste après le Big bang

4. les étoiles primordiales

5. l'expansion de l'Univers

6. amas globulaires et traînards bleus

7. étoiles doubles et système multiples (paragraphe sur les étoiles en fuite)

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mise à jour : 12 mars 2023

    La Science, nous l’avons déjà mentionné, n’est pas à l’abri d’authentiques tromperies (voir les sujets : la machination de Piltdown et science et créationnisme). Certes, une théorie scientifique n’est jamais figée et il est souvent nécessaire de revisiter avec des yeux neufs les données reconnues par tous. Il est d’ailleurs tout à l’honneur de la pensée scientifique de savoir se remettre constamment en cause. Il n’en reste pas moins que, pour des raisons essentiellement idéologiques, on a pu voir dans le passé, des esprits peu éclairés contester des acquis jugés particulièrement solides par la communauté scientifique internationale. L’affirmation par le biologiste (?) soviétique Trofim Lyssenko de la permanence (ou transmission) des caractères acquis en opposition flagrante avec la théorie chromosomique de l’hérédité en est un exemple criant : cette aventure n’est pourtant pas si ancienne puisque la supercherie ne fut réellement admise par les autorités soviétiques qu’à partir de 1965. Après presque quarante ans d’un égarement qui conduisit l’agriculture de l’URSS (et la génétique russe) au désastre ! Comment une telle aberration a-t-elle pu se produire ?

Trofim Denissovitch Lyssenko

     Né en 1898 dans une famille de paysans d’Ukraine (alors soviétique), Lyssenko fait pour la première fois parler de lui en 1926. C’est un ingénieur agronome relativement charismatique qui propose une nouvelle technique de semage, la vernalisation. Il pense, en effet, qu’en plantant au printemps plutôt qu’en automne les variétés hivernales préalablement exposées au froid, le rendement sera bien supérieur. Il poursuit en réalité les travaux d’un botaniste alors assez connu en URSS, Ivan Mitchourine, resté plutôt à l’écart de la communauté scientifique mais considéré comme un héros dans le pays car « il s’intéresse plus à la pratique qu’à la théorie ». Les résultats de Lyssenko sont con

trastés – c’est le moins que l’on puisse dire - et il est même contesté en 1929 au congrès d’agronomie de Leningrad où on relève son manque de méthodologie et le fait qu’il se soit attribué la « découverte » d’un autre.

     Toutefois, en ce début des années 1930, la dictature stalinienne est toute puissante et c’est à cette époque que l’état soviétique décide de partir en guerre contre ce qu’il appelle les « intellectuels bourgeois », préférant à ces derniers, souvent formés à l’étranger, les scientifiques « issus du peuple ». L’heure de Lyssenko a sonné… La botanique soviétique est alors dirigée par un généticien de renom, Nikolaï Vavilov, et Lyssenko n’aura de cesse d’éliminer le gêneur. A partir de 1931, Lyssenko tire à boulets rouges sur son ennemi juré dont les méthodes sont considérées par lui comme trop lentes. Il finit même par contester globalement la génétique dont les travaux concourent tous à nier l’hérédité des caractères acquis, c'est-à-dire la possibilité de transmettre aux générations suivantes les « améliorations » variétales acquises en agissant sur l’environnement des plantes. Ce que justement Lyssenko « vient de prouver »….

     Dans les années qui suivent, par peur d’être considérés comme des « savants bourgeois », la majorité des scientifiques se taisent… ou disparaissent bizarrement. En 1939, le 7^ème congrès international de génétique se tient en Écosse et est considéré par les soviétiques comme le triomphe de la science petite-bourgeoise. Dès lors, les purges s’intensifient et Vavilov – dont les travaux ont été rejetés par Lyssenko - est emprisonné en 1940 (il mourra en 1943 au goulag comme, d’ailleurs, tous ses collaborateurs). Lyssenko reste le seul et unique représentant de la « génétique prolétarienne » et il est nommé en 1948 à la tête de la biologie soviétique… en dépit, à la suite à ses théories, d’un des plus grands échecs sylvicoles du XXème siècle. Il faut dire que la position lyssenkiste en marge de la science internationale arrange bien Staline qui peut ainsi poursuivre ses grandes purges dans les milieux intellectuels. On évoque alors la « théorie des deux sciences » qui oppose la « science bourgeoise » forcément fausse et la « science prolétarienne » affranchie des « préjugés » et seule à être dans la vérité…

La génétique mondiale dans les années 1940

     Au début du siècle, les travaux sur les pois du moine polonais Gregor Mendel sont redécouverts. En 1865, en effet, ce dernier avait, avant tous les autres, décrypté en partie la transmission génétique des caractères (la notion qui manqua tant à Darwin pour asseoir définitivement sa théorie de l’Évolution) mais ses recherches étaient restées suffisamment confidentielles pour être oubliées. C’est un scientifique américain, Thomas Hunt Morgan, qui va remettre la génétique sur les rails. Pour cela, il décide de choisir un modèle animal aisé à étudier car facile à se procurer et à élever dans un espace réduit tout en possédant de plus la faculté de se reproduire très rapidement : la mouche du vinaigre ou Drosophila Melanogaster. Morgan travaille sur l’animal deux ans sans succès avant de remarquer que seuls les descendants mâles d’un croisement entre une femelle mutante aux yeux blancs avec des mâles dits sauvages (la variété rencontrée dans la Nature) possèdent des yeux blancs : il en déduit qu’il s’agit là d’un caractère récessif (c'est-à-dire n’apparaissant que lorsque les deux parents sont porteurs du gène) et probablement situé sur le chromosome sexuel puisque seuls les descendants mâles en ont l’attribut physique (phénotype). Dès lors, il va étudier des milliers de générations de drosophiles et construire les premières cartes génétiques de localisation des gènes sur les chromosomes.

     A l’évidence, si l’hérédité est transmise de parents à enfants par des gènes spécifiques portés par leurs chromosomes, il n’est guère possible d’imaginer qu’un changement de conditions du milieu dans lequel vivent les individus puisse permettre l’acquisition de caractères durablement transmissibles. Bien entendu, lors de modifications permanentes de l’environnement, l’Évolution permet à certains caractères d’apparaître (par mutations notamment) mais il s’agit là d’événements rares et bien différents d’une hérédité des caractères acquis…

     C’est précisément ce type de découverte majeure qui va à l’encontre des théories de Lyssenko qui les qualifie donc de science bourgeoise…

L’intrusion de l’idéologie politique dans la démarche scientifique

     On se trouve donc en 1948 devant deux génétiques : la génétique internationale pour laquelle la transmission des caractères des individus se communique par les gènes chromosomiaux (et eux seuls) et la génétique soviétique qui affirme que des caractères peuvent être acquis d’une génération à une autre par une simple manipulation extérieure.

     L’affaire Lyssenko débute en 1948, surtout en France, et elle va opposer violemment scientifiques et politiques, essentiellement les représentants du parti communiste français. C’est d’abord la revue communiste « les Lettres Françaises » qui ouvre le bal avec un article prenant fait et cause pour Lyssenko contre « l’idéologie bourgeoise ». En octobre 1948, le poète stalinien Louis Aragon consacre un numéro complet de sa revue « Europe » aux thèses lyssenkistes, s’improvisant ainsi comme spécialiste de la biologie (!). La  polémique commence à enfler, notamment dans la presse de gauche en dépit des avertissements du biologiste Jean Rostand qui appelle à « ne pas politiser les chromosomes ».

     Certains scientifiques prennent immédiatement leurs distances : c’est, par exemple, le cas de Jacques Monod, chercheur à l’Institut Pasteur et futur prix Nobel, proche du parti communiste, qui pense que la théorie de Lyssenko n’est qu’un mensonge. Plus délicate est la position du prestigieux biologiste Marcel Prenant par ailleurs membre du Comité Central du Parti Communiste et qui essaie dans le journal « Combat » de ménager la chèvre et le chou. Conscient qu’il s’agit probablement d’une fraude, il refusera en 1949 de prendre la défense de Lyssenko et sera exclu du Comité Central du PC en 1950.

     L’adhésion au Lyssenkisme reste peu importante chez les scientifiques mais la situation est différente dans le domaine public où les grandes revues intellectuelles de gauche restent silencieuses sur le sujet : aucune mention du problème, par exemple, dans les « cahiers rationalistes » (organe de l’Union Rationaliste dont le président est Frédéric Joliot-Curie, membre du PCF) ou dans la revue « la Raison Militante » très appréciée des intellectuels de gauche à l’époque. En réalité, la passion militante et l’engagement idéologique ont pris le dessus sur l’analyse objective, ce qui n’est jamais bon dans le domaine scientifique.

La reconnaissance de la fraude

     Dès 1950, dans un petit livre linguistique, Staline prend ses distances avec la notion de science prolétarienne par opposition à la science bourgeoise : la campagne de défense de Lyssenko par le PCF est alors abandonnée et le problème n’est plus soulevé durant toute la décennie qui suit. En URSS, si de temps à autre, la théorie de Lyssenko est remise en cause, il faudra attendre la chute de Nikita Khrouchtchev, son dernier protecteur, en 1965, pour revenir à la génétique internationale. Lyssenko est relevé de ses fonctions à l’Académie des sciences d’URSS cette même année. Il meurt dans un anonymat relatif en 1976, TASS, l’agence de presse soviétique, ne mentionnant sa mort que par un entrefilet.

Les leçons du Lyssenkisme

     Lyssenko – il est important de le souligner – n’a jamais remis en cause le Darwinisme auquel il adhérait pleinement. Il prétendait que les « penseurs bourgeois » avaient dénaturé la pensée du savant anglais et croyait quant à lui à une sorte de néolamarckisme dont on sait qu’il était totalement réfuté par ailleurs. Mais là où les théories de Lamarck correspondaient à une authentique tentative d’explication scientifique en rapport avec son époque, la transmission des caractères acquis de Lyssenko est une fraude évidente s’appuyant sur des expériences jamais vérifiées scientifiquement et s’opposant à une théorie (la génétique) parfaitement documentée par ailleurs.

     Le fait que cette falsification scientifique ait pu être si longtemps admise et défendue par un grand nombre d’intellectuels parfois de bonne foi repose à l’évidence sur un contexte bien particulier : la présence d’une dictature qui se servait de cette pseudo-théorie pour imposer des idées bien précises.

     Une telle supercherie pourrait-elle à nouveau se produire ? Probablement pas avec une telle ampleur quoique… Tant qu’il y aura des dictatures laïques ou religieuses (ou certaines démocraties trop politiquement correctes) désireuses d’imposer une vision manichéenne de la société (et de la Nature), le risque existe.  Il n’en reste pas moins que dans l’affaire Lyssenko, au-delà de la dimension idéologique, il s’est avant tout agi d’une opposition entre la Science et une pseudoscience. Heureusement, sous la contrainte de la réalité, c’est la Science qui l’a définitivement emporté.

Sources :

1. Wikipedia France

2. Pseudo-sciences.org

 Images :

1. vraies jumelles (sources : nerdpix.com)

2. Trofim Lyssenko (sources : fr.wikipedia.org)

3. Mitchourinisme (sources : pseudo-sciences.org)

4. Staline (sources : clg-monet-csp.ac-versailles.fr)

5. Thomas Morgan (sources : daviddarling.info)

6. drosophyles mutante et "sauvage" (sources : nobelprize.org)

7. revue "les Lettres Françaises" (sources : jcdurbant.wordpress.com)

8. l'Inquisition (sources : linquisitionpourlesnuls.com)

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

 Mots-clés : Ivan Mitchourine - Nikolaï Vavilov - vernalisation - théorie des deux sciences - Gregor Mendel - Thomas Hunt Morgan - drosophyla melanogaster - revue les Lettres Françaises - Jacques Monod - Marcel Prenant - lamarckisme

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

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mise à jour : 12 mars 2023 

     Depuis le lancement du premier Spoutnik soviétique le 4 octobre 1957, des milliers de sondes spatiales en tous genres se sont précipitées à l’assaut du cosmos. Parfois simples engins de communication, civils ou militaires, parfois réelles machines d’exploration des autres planètes et du vide intersidéral. Une des plus vieilles de ces sondes, lancée en 1977 et toujours en activité, est Voyager 1. C’est également, de par son ancienneté, celle qui se trouve actuellement le plus loin de la Terre, au point qu’elle est en train de quitter définitivement le système solaire, faisant ainsi d’elle l’objet le plus lointain jamais fabriqué par l’Homme. Retour sur une expédition mémorable.

Le programme Voyager

     Voyager est un programme mis au point par la NASA dès les années 1960 afin d’explorer les planètes dites extérieures, (c'est-à-dire à partir de Mars et au-delà), programme comprenant deux sondes jumelles, forcément dénommées Voyager 1 et 2. Ces engins automatiques, lourdement équipés pour l’époque (800 kg chacun) sont très certainement les deux engins qui ont apporté la plus grande richesse d’informations parmi tous ceux jamais lancés. Plus surprenant encore : alors qu’ils avaient été conçus pour fonctionner à peu prés quatre ans,  ils sont toujours en contact avec leur base de lancement 36 ans plus tard ! Si l’on ajoute que les deux sondes – notamment Voyager 1 - sont à présent à l’extrême limite du système solaire, on comprend tout l’intérêt de capter encore, avec un décalage de plus de douze heures et à la limite de l’audible, un faisceau d’informations sur une région jamais explorée  et presque totalement inconnue du cosmos…

     Pour être allées si loin, ces sondes ne pouvaient évidemment être alimentées que par des générateurs thermoélectriques à radio-isotope (ici du plutonium 238) ou, pour le dire plus simplement, un système à énergie nucléaire. Il était en effet impossible d’utiliser des panneaux solaires classiques puisque, aux confins du système solaire, la lumière de notre étoile est bien trop faible. Pour être certains de ne pas risquer une panne, les ingénieurs de la NASA avaient systématiquement doublé tous les instruments de bord vitaux : c’est ainsi que l’ordinateur principal de Voyager 1, tombé en panne, est depuis remplacé par un ordinateur central de secours…

Les planètes extérieures

     Voyager 2 fut lancée en premier le 20 août 1977 suivie par sa jumelle une quinzaine de jours plus tard. Les deux engins devaient effectuer un grand tour du système solaire, profitant d’un alignement exceptionnel des quatre planètes gazeuses, une conjonction qui ne se répète que tous les 175 ans. En effet, on sait bien que le problème des sondes spatiales est avant tout celui du carburant. Pour économiser ce dernier, cette conjonction planétaire devait permettre de « relancer » à moindre coût les sondes en profitant de ce que l’on appelle une assistance gravitationnelle, à savoir une accélération de la sonde induite par la proximité de la planète survolée. Et c’est bien ce qui se passa. Voyager 2, par exemple, qui avait été programmée (faute de budget) pour n’aller que jusqu’à Saturne, put par ce mécanisme poursuivre jusqu’à Uranus et Neptune …

     Voyager 1, quant à elle, survola Jupiter en 1979 puis Saturne l’année d’après, dépassa en 1998 sa cousine Pioneer 10 (lancée elle en 1972) avant de s’éloigner définitivement en direction de l’espace profond. Et plus particulièrement vers ce que l’on nomme l’héliopause, c'est-à-dire cet endroit très spécial où le vent solaire est stoppé par le milieu interstellaire, un lieu qui marque la limite du système de notre étoile…

Une moisson d’informations

     Les découvertes de nos deux sondes sont si nombreuses qu’il est impossible de les décrire correctement dans ce sujet. Signalons simplement pour mémoire :

. la description pour la première fois des profils détaillés des atmosphères de Jupiter, Saturne et Uranus ;

. la prise en compte de nombreux détails sur les anneaux de Saturne dont on comprenait assez mal l’agencement (voir le sujet : les anneaux de Saturne)

. la mise en évidence autour de Jupiter d’anneaux jusque là restés invisibles de la Terre

. ainsi que d’extraordinaires images très détaillées des anneaux de Neptune et Uranus ;

. la découverte de 33 « nouvelles » lunes orbitant autour des géantes gazeuses ;

. la visualisation de volcans en activité (les premiers en dehors de notre planète) sur Io, satellite de Jupiter, avec des panaches géants montant jusqu’à plus de 300 km au dessus du sol ;

. la description d’un remodelage récent de la surface d’Europe, autre satellite de Jupiter, qui fut identifié ensuite par la sonde Galileo comme une couche de glace d’environ 20 km d’épaisseur recouvrant un gigantesque océan souterrain ;

. mais aussi la perception de l’atmosphère épaisse et dense de Titan (satellite de Saturne) et de geysers géants sur Triton (la plus grosse lune de Neptune) expliquant le réaménagement récent de près de 40% de la surface de cet astre…

     On le voit, la moisson fut vraiment fructueuse et on ne peut s’empêcher de penser à l’étonnement et à la joie qu’aurait ressentis le grand astronome que fut Camille Flammarion, lui qui s’échinait à deviner toutes ces merveilles avec sa lunette astronomique. Pourtant, l’histoire ne s’arrête pas là, bien au contraire, car, en poursuivant leurs routes, ces courageux petits engins nous entraînent encore plus loin.

Au-delà du système solaire

     Des deux jumelles, Voyager 1 est la plus éloignée. Elle file à la vitesse remarquable de 17 km/sec (soit 61 200km/h) ce qui, signalons-le au passage, en fait le deuxième engin le plus rapide jamais construit par l’Homme (après la sonde New Horizon lancée en 2006 pour le survol de la planète naine Pluton). Voyager 1 est à présent située à 18,5 milliards de km du Soleil. Il s’agit là d’un chiffre difficile à appréhender : disons, pour être plus compréhensible, que les informations qu’elle nous envoie encore mettent, à la vitesse de la lumière, plus de douze heures à nous parvenir (ce qui fait plus d’un jour pour une information aller-retour, par exemple un ordre venu de la Terre et contrôlé).

     Cet incroyable éloignement entraîne la sonde aux limites du système solaire, nous l’avons déjà dit, limites qu’elle devrait franchir cette année ou en 2014.

     Que sait-on de cet endroit ? Finalement, pas grand-chose. On sait qu’il s’agit d’un lieu appelé héliopause qui est la limite de l’héliosphère. L’héliosphère, elle, est la gigantesque sphère, allongée en une sorte de bulbe, qui délimite la zone d’influence des vents solaires, ces projections de particules atomiques engendrées par la haute atmosphère de notre étoile. Ces vents solaires repoussent les particules venues de l’espace lointain : lorsque les deux phénomènes se heurtent et s’annihilent, on se trouve dans l’héliopause. Franchir cette limite, c’est abandonner le système solaire et c’est bien ce que fait Voyager 1… tout en continuant de nous renseigner sur le milieu qu’elle traverse.

     Curieusement, si cette mission peut se poursuivre aussi bien, c’est, en plus de la qualité de l’engin, l’effet principal du hasard. En effet, lors de son lancement, les ingénieurs de la NASA n’avaient certainement pas prévu que leur bébé irait si loin et ce qui comptait alors pour eux était l’alignement des planètes gazeuses déjà signalé. Or, en ricochant sur les planètes pour prendre son élan, Voyager 1 a quitté le système solaire par l’avant, c'est-à-dire vers le nez de l’héliosphère, permettant ainsi la poursuite de l’aventure.

     Voyager 1 pourra ainsi renseigner les scientifiques sur ce qu’est ce milieu inconnu en mesurant les particules et les ondes interstellaires affranchies du vent solaire : pour la première fois, un engin d’origine humaine décrira le milieu interstellaire « brut » s’étendant entre les étoiles. On comprend donc l’impatience des astronomes…

La recherche d’une intelligence extraterrestre

     Selon leurs concepteurs, les deux sondes possèdent encore suffisamment d’énergie pour nous renseigner jusqu’en 2020 (le générateur nucléaire de Voyager 1 sera épuisé vers 2025). Elles seront alors à 20 (Voyager 1) et 16,8 (Voyager 2) milliards de km du Soleil, lancées dans une course sans limitation dans l’espace interstellaire. Rien, en effet, n’est susceptible d’arrêter leur course sauf leur passage à proximité d’un autre système stellaire. Ce qui adviendra probablement mais certainement pas tout de suite tant les distances entre les étoiles sont immenses. Voyager 1, par exemple, se dirige vers une petite naine rouge de la constellation de la Girafe (AC+79 3888) qu’elle devrait frôler dans… 40 000 ans environ avant d’atteindre la brillante Sirius dans 296 000 ans ! Pour bien comprendre l'immensité des distances dans l'espace, signalons enfin que si la sonde devait aller en direction de notre plus proche voisine stellaire (ce qui n'est pas le cas) à savoir la naine rouge Proxima du Centaure, elle mettrait environ 75 000 ans... Je réponds d'avance à une question que l'on ne manquera pas de se poser : si Proxima du Centaure est la plus proche du Soleil, comment se ferait-il que Voyager 1 mette plus de temps à l'atteindre que AC+79 3888 ? Tout simplement parce que ces étoiles (et notre Soleil) sont toutes en mouvement et que l'étoile visée par Voyager se rapproche bien plus vite de nous que Proxima...

     Et si les sondes devaient être repérées par une hypothétique intelligence extraterrestre ? L’éventualité a été envisagée dès le début de la mission. Les sondes (comme leurs cousines Pioneer) possèdent à leur bord des informations sur la Terre gravées sur un disque de cuivre accompagné d’une aiguille et d’une cellule pour le lire. On

y trouve, sélectionnés par l’astronome Carl Sagan (un des concepteurs du SETI : voir le sujet : SETI, une quête des extraterrestres), divers éléments tels que plus d’une centaine de photos de différents lieux caractéristiques de notre planète et des schémas indiquant la position de la Terre au sein du système solaire. C’est certainement faire preuve d’un certain optimisme : d’abord parce que, à l’évidence, les scientifiques ne s’attendent pas à ce que les engins rencontrent des créatures extraterrestres du type « aliens versus predators » qui font le bonheur des films de science-fiction. Ensuite, par le fait que, en dépit de leur grand éloignement de notre planète, les distances parcourues sont à l’échelle du cosmos quasiment minuscules…

     Quoi qu’il en soit, on reste admiratif devant cette technologie déjà ancienne et ses multiples possibilités et résultats. La preuve qu’il ne faut jamais désespérer puisque, parties pour un simple voyage sur nos planètes extérieures, les 2 voyager ont été – c’est le moins que l’on puisse dire – jusqu’à aujourd’hui étonnamment vaillantes et prolifiques.

Sources :

1. Wikipedia France

2. http://www.planetoscope.com/

3. http://sciencesetavenir.nouvelobs.com/

4; www.science-et-vie.com/ 

Images :

 1. schéma d'une sonde Voyager (sources : fr.wikipedia.org/)

2. la conjonction planétaire de 1977 (sources : webastro.net)

3. les anneaux de Jupiter (sources : fr.wikipedia.org/)

4. la Terre vue de Voyager 1 (sources : www.astronoo.com)

5. l'héliosphère (sources : www.gurumed.org)

6. le message embarqué par les Voyager (sources : mllecelaneus.blogspot.com)

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

Mots-clés : spoutnik - assistance gravitationnelle - Pioneer 10 - héliosphère - héliopause - anneaux de Saturne - Io - Europe - Titan - Triton - sonde Galileo - Camille Flammarion - sonde New Horizon - vent solaire - Sirius - Proxima du Centaure - Carl Sagan - projet SETI

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

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1. place du Soleil dans la Galaxie

2. la Terre, centre du Monde

3. vie extraterrestre (1)

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5. SETI, une quête des extraterrestres

6. les anneaux de Saturne

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