Le blog de cepheides

      En 1968, le réalisateur américain Stanley Kubrick présenta un film intitulé « 2001, l’odyssée de l’espace » qui relança le cinéma de science-fiction. On y voyait notamment apparaître un grand monolithe noir supposé apporter à des hominidés d’il y a quelques centaines de milliers d’années « l’intelligence » en une sorte de cadeau extra-terrestre. Il s’agit manifestement d’une « licence cinématographique », à la façon des licences poétiques, car, pour qui connaît un peu les lois de l’Évolution, rien ne peut être plus faux ! Il aurait en effet fallu que ces préhumains-là aient déjà possédé les attributs anatomiques et cérébraux indispensables à l’assimilation des  nouvelles connaissances (mais, dans ce cas, pourquoi ne seraient-elles pas apparues « naturellement » ?). Non, la réalité est en fait bien plus besogneuse : des centaines de milliers d’années auront été nécessaires à différentes espèces de préhumains pour aboutir à la conscience de l’Homme moderne… ce qui par ailleurs conduit à réfuter un autre cliché : tout aurait commencé, disent certains, il y a environ 200 000 ans avec l’apparition d’Homo sapiens. Cette approche est notoirement fausse car l’Homme moderne n’est que l’aboutissement d’un processus engagé bien avant lui. C’est sur tout cela que je vous propose de revenir dans ce sujet.

la notion de conscience

     La conscience que l’on évoque d’abord ici est la conscience biologique c’est-à dire, pour un individu donné, la connaissance de soi et de l’environnement dans lequel il baigne, bref ce que l’on pourrait appeler le « sens de l’éveil ». Ensuite et ensuite seulement peuvent apparaître tout ce qui en découle : la notion de mort et d’un au-delà pour compenser cette angoisse profonde, la mémoire, l’art, les techniques, etc., en somme tout ce qui contribue plus généralement à l’aspect culturel d’une civilisation. Jusqu’à récemment, la cause était entendue : cette conscience, les prémices d’une civilisation humaine, étaient nés il y a 40 000 ans environ, en Europe mais cette notion longtemps défendue par les plus éminents scientifiques est à présent battue en brèche… L’apparition des capacités cognitives ayant conduit à « l’intellect de l’Homme moderne » date d’avant cette époque et, de la même façon, l’Europe ne fut pas le seul lieu de cette apparition dont on pense qu’elle fut simultanée dans bien des endroits du globe.

     Il y a encore peu d’années, les spécialistes donnaient donc leur préférence à une apparition relativement rapide de cette conscience. Comment ? Par une soudaine mutation génétique, affirmaient certains. D’autres pariaient plutôt sur des changements biologiques rapidement apparus, peut-être en rapport avec une augmentation de la pression de sélection (la transformation inopinée de certains neuromédiateurs comme les catécholamines cérébrales par exemple). On avait tout faux. L’étude des boîtes crâniennes de nos précurseurs, ces hominidés jusque là perçus comme des primates sans réelle importance, montre à l’évidence qu’il y eut effectivement une évolution du volume des crânes au fil des centaines de milliers d’années mais que celle-ci fut lente : cela prit au moins deux millions d’années pour permettre aux 450 cc du cerveau des australopithèques de passer à 1000 cc chez homo erectus, puis environ 1300 cc chez Homo sapiens et Néandertal. Avec en prime, chez ces deux derniers Homo, le développement réel des hémisphères cérébraux, siège des fonctions dites supérieures…

une évolution lente mais continue

     L’apparition de l’Homme – et de son intelligence – ne s’est pas faite d’un coup, nous l’avons déjà dit, mais à la suite d’une succession de petites transformations au fil des millénaires, parfois dans le bon sens et alors conservées par l’Évolution, à d’autres moments inutiles ou défavorables et en pareil cas éliminées par elle. Car c’est toujours ainsi, par « tâtonnements », que procède l’Évolution et c’est la sélection naturelle qui dirige le mouvement. L’Homme n’a bien sûr pas échappé à cette loi et c’est cela qui explique le temps immense qui nous sépare des premiers hominidés. S’il n’existe plus aujourd’hui sur Terre qu’Homo sapiens pour représenter ce genre, cela ne fut pas le cas par le passé : à certains moments de l’histoire de la Terre, de nombreuses espèces humaines ou préhumaines coexistèrent… plus ou moins pacifiquement.

* - trois millions d’années : les différentes espèces d’australopithèques

      Il y a plusieurs millions d’années, dans la savane africaine, erraient de curieux « singes » qui avaient la particularité de pratiquer une sorte de bipédie les différenciant des autres primates. Leur crâne – donc leur cerveau - était petit (environ 500 cc) mais leur dentition proche de celle de l’homme actuel : ces australopithèques étaient d’authentiques préhumains, étroitement apparentés au genre homo bien que d’une branche collatérale. Certains d’entre eux (garhi, afarensis) avaient commencé à modeler des objets pour en faire des outils très rudimentaires. De nos jours, on sait que chimpanzés et gorilles utilisent des instruments simples (pour ouvrir des noix, pour vandaliser des termitières, etc.) mais les australopithèques semblent avoir été plus avancés en la matière ce qui en fait de vrais hominidés (bien que n’étant pas, répétons-le, des ancêtres directs de l’Homme moderne).

* - 1,5 million d’années : Homo habilis

     Contrairement aux australopithèques (toujours présents à cette époque), homo habilis est un « vrai » bipède même si ses membres inférieurs sont encore très courts ce qui rend probable le fait qu’il se déplace aussi en grimpant dans les arbres. Il pèse environ 40 kg pour une taille qui ne dépasse pas les 140 cm et, c’est vrai, son aspect est encore très « archaïque ». Toutefois, son volume cérébral est bien supérieur à celui d’un australopithèque : entre 600 et 700 cc, c’est-à-dire plus important que celui des chimpanzés actuels. Sa dentition est celle d’un omnivore ce qui veut dire qu’il mange de la viande même si ce n’est pas de façon exclusive (on pense d’ailleurs que c’est plus un charognard qu’un chasseur). Compte-tenu de la taille de son cerveau et de ses habitudes alimentaires, il n’est donc pas surprenant que Homo habilis ait cherché à développer des outils qui lui serviront à découper la viande et à casser les os longs pour en extraire leur moelle. Néanmoins, son adresse à fabriquer des outils reste quand même rudimentaire car, contrairement à ce que voudrait faire croire son nom (habilis = habileté), la morphologie de ses mains ne lui permet guère une manipulation très précise.

      Non, ce qui fait l’originalité d’Homo habilis, c’est le développement de l’aire de Broca dans son cerveau, un endroit connu pour être « la zone du langage ». Habilis est probablement le premier hominidé à avoir disposé d’un langage articulé et cette faculté extraordinaire fait toute la différence : pour la première fois des êtres vivants furent capables de communiquer des informations plus précises que de simples cris avertissant d’un danger… Du coup, les scientifiques se demandent si Habilis n’était pas également capable de construire et de s’abriter dans les huttes circulaires rudimentaires dont on a retrouvé des vestiges sur les sites qu’il fréquentait… Il ne lui manquait qu’un atout considérable pour s’imposer vraiment : la maîtrise du feu.

*  - 400 000 ans : Homo erectus

     C’est avec cet Homo erectus que les préhumains vont apprendre à domestiquer le feu et ce vers environ – 400 000 ans (Erectus est alors présent sur la planète depuis près d’un million d’années et, disparu depuis environ 200 000 ans, il est, à ce jour, resté présent neuf fois plus longtemps que Sapiens). La maîtrise du feu est pour cet homo une étape fondamentale car cette capacité lui permet bien sûr de se réchauffer lors des nuits froides mais également, et peut-être surtout, de faire cuire ses aliments (permettant d’élargir leur choix tout en évitant nombre de maladies potentielles) et aussi de tenir les animaux dangereux à distance. On peut avancer sans risque de se  tromper qu’en devenant dépositaire du feu, Erectus a permis aux homo de commencer à s’émanciper de la Nature et, ainsi, de faire un pas important vers l’organisation civilisée de la communauté humaine. Reste, évidemment, que le chemin à parcourir est encore long…

     Erectus est plus imposant que ses prédécesseurs : il mesure entre 1m60 et 1m70 pour un poids d’environ 55 kg mais, fait essentiel, son cerveau est aussi plus gros puisque d’un volume compris entre 900 et 1100 cc. C’est le premier préhumain à commencer à ressembler à l’Homme moderne (silhouette, longueur des membres par rapport au torse, etc.).

     Il est à la fois chasseur – et probablement charognard - de petits et de gros animaux (éléphants, rhino, etc.) mais également cueilleur de fruits. Ajouté à sa faculté de conserver le feu, ces habitudes alimentaires le conduisent à considérablement améliorer la gamme de ses outils : c’est lui qui développe les bifaces symétriques et les hachereaux (petites « haches » réalisées sur un grand fragment de pierre comportant toujours un tranchant transversal non retouché). Fait notable, on note parfois dans la fabrication de certains bifaces un souci d’ordre esthétique, une disposition que l’on retrouve également avec l’utilisation de pigments et de colles (vers – 300 000 ans); par ailleurs, ses réalisations sont variables selon les différentes régions du monde ce qui prouve les capacités techniques certaines d’Erectus.

     Il sera également le premier hominidé à migrer (par petits groupes) hors d’Afrique puisqu’on retrouve ses fossiles en Asie et peut-être même en Europe.

*  - 300 000 ans : homo heidelbergensis

     Homo Heidelbergensis est, pour certains, une espèce d’homo parfaitement individualisée et, pour d’autres,, une sous-espèce d’Homo erectus : les avis sont encore très partagés sur la question. Quoi qu’il en soit, il semble exister une dimension nouvelle chez lui par rapport à ses prédécesseurs et/ou contemporains : une certaine approche culturelle de son univers. La notion de mort commence certainement à le perturber puisque c’est avec lui qu’apparaissent les premières sépultures collectives. Cette démarche témoignant d’un certain respect pour les morts qui ne sont plus perçus comme de simples objets inanimés nécessite une « prise de conscience » ; le regroupement et l’enterrement de défunts représente un rite hautement symbolique qui nécessite des capacités cognitives certaines : les morts représentent ici quelque chose de plus que leurs seules dépouilles que l’on n’abandonne pas aux charognards.

     Plus encore, dans une grotte espagnole datant de 400 000 ans (grotte de Sima de los Huesos), en compagnie des morts (une trentaine environ), on retrouve un superbe exemplaire de biface de quartz rouge, excellemment taillé et jamais utilisé, dont on peut se demander s’il ne s’agit pas d’une offrande… Les spécialistes ne sont pas tous d’accord pour considérer ces « inhumations » collectives comme volontaires (certains pensent à des accidents ou à des catastrophes naturelles) et il faudra certainement trouver d’autres sites de ce genre pour conclure véritablement mais on se rapproche de plus en plus de cette dimension culturelle qui va pleinement apparaître avec Néandertal et, bien sûr, Sapiens.

* - 100 000 ans : Néandertal

     Néandertal est notre cousin et il fut durant plusieurs millénaires le contemporain de Sapiens (voir le sujet : Neandertal et Sapiens, une quète de la spiritualité). Son cerveau était en moyenne plus gros que celui de l’Homme moderne même si l’organisation de ses hémisphères cérébraux n’était pas tout à fait identique. Ce qui est certain, c’est que, outre une bonne maîtrise des outils et des armes (souvent équivalente à celle de Sapiens), Néandertal était doté d’une pensée symbolique puisqu’il enterrait ses morts et recourait à des rites funéraires. Par exemple, sur le site de Shanidar, en Irak (- 50 000 ans), on a pu mettre au jour la tombe d’un Néandertalien dont le squelette reposait sur un lit de fleurs de 7 espèces différentes, parfaitement disposées selon un ordre précis (les spécialistes en ont d’ailleurs conclu que la cueillette et la disposition de ces plantes n’avait été rendue possible que grâce à la présence d’un langage véritable). Comme expliqué plus haut, de tels comportements nécessitent de hautes capacités cognitives et la présence d’une conscience presque moderne.

     Il fut par ailleurs le premier humain à porter des vêtements (même si l’utilisation d’aiguilles en os pour la couture n’a été démontrée que chez Sapiens). En fait, vivant dans des abris construits par lui, disposant de la maîtrise du feu, il pouvait créer des objets ornementaux (voire complètement symboliques), faire de la gravure sur os ou fabriquer des parures en coquillages. Il avait une réelle vie sociale comme le prouve le crâne de ce Néandertalien (site de Shanidar, Irak) ayant subi un accident lorsqu’il était très jeune (fracture du crâne, destruction de l’orbite gauche et de la zone du cerveau contrôlant le côté droit de son corps) : en dépit de ce handicap sévère, le sujet put vivre jusqu'à 40-45 ans ce qui aurait été tout à fait impossible sans l’aide du groupe auquel il appartenait.

     Ce qui reste mystérieux pour cette espèce d’hommes tout à fait comparable à la nôtre, c’est la soudaineté et la cause de son extinction survenues il y a moins de 30 000 ans. Élément climatique ? Maladie ? Compétition avec Sapiens ? Nous ne le savons pas encore.

* - 40 000 ans : Sapiens

Il est 15 heures, le 18 décembre 1994, lorsque Jean-Marie Chauvet (gardien des grottes ornées de l'Ardèche), Eliette Brunel-Deschamps (viticultrice à Saint-Remèze) et Christian Hillaire (agent EDF à Pierrelatte), vieux routards de la spéléologie, s'aventurent dans le cirque d'Estre, à quelques kilomètres de Vallon-Pont-d'Arc. Sa falaise surplombe la route touristique encombrée par plus d'un million d'estivants chaque année. En contrebas, le lit sinueux de l'Ardèche glisse sous le fameux Pont-d'Arc. Chênes, buis, maquis broussailleux... le site protégé de la Combe d'Arc se dresse fièrement sous les yeux du touriste qui débouche, en voiture, des lacets tortueux des gorges de l'Ardèche. Spectacle étonnant de la nature à l'état sauvage : un à-pic vertigineux de près de deux cents mètres, taillé dans une roche blanche et ocre.

Après trois quarts d'heure de grimpette, le trio débouche devant un « trou souffleur », indice assez fiable de la présence d'une cavité. Eliette se faufile la première dans la chatière et passe aux deux autres les cailloux à déblayer. Ils rampent ainsi sur plusieurs mètres dans un étroit boyau. A 18 h 30, Eliette entrevoit le sol, dix mètres plus bas. « Malgré la fatigue et le froid, nous sommes retournés à la camionnette chercher une échelle de spéléologie... Nous ne voulions pas nous faire piquer une première par des étudiants en vacances ! » De retour dans la cavité, ils découvrent, dans le halo de leurs lampes frontales, de sublimes colonnes de calcite blanche et ocre. Les ossements d'ours sont innombrables... Une caverne d'Ali Baba qui n'a pourtant pas encore révélé tous ses secrets. Eliette manque en effet de suffoquer lorsqu'elle aperçoit un petit mammouth rouge peint à l'oxyde de fer sur l'une des parois. Têtes de lions, mains appliquées sur la paroi ou dessinées au pochoir, bouquetins, ours et même rhinocéros attendent depuis des dizaines de milliers d'années ces providentiels visiteurs d'un soir...

(le Point, 22 février 1997)

     Après la découverte de bien des trésors picturaux admirables (Lascaux 1940, Cosquer 1991, Cussac 2000, etc.), la mise au jour de l’extraordinaire grotte Chauvet qui date de l’Aurignacien (- 35 000 ans) montre la fantastique évolution des hominidés depuis les premiers australopithèques plusieurs millions d’années auparavant. Comme d’autres hominidés, Sapiens enterre ses morts (premières sépultures il y a 100 000 ans) mais dans un contexte ritualisé et particulièrement élaboré. Sa faculté de réflexion et d’abstraction lui permet également de laisser des traces picturales sur les murs obscurs des cavernes, comme Néandertal certes, mais avec une richesse des couleurs et un art du dessin inégalés. Il crée des statuettes décoratives, embellit ses objets personnels, invente des parures en crocs ou en plumes tandis que les femmes se décorent de bijoux rudimentaires. Il s’extrait en somme du quotidien d’un monde de simple survie pour s’intéresser à autre chose. On comprend qu’il est le dernier maillon (pour l’instant) d’un long cheminement, commencé longtemps avant lui. Rapidement, en quelques milliers d’années, il domestique les animaux qui lui sont utiles, invente de nouvelles techniques, des outils, la transmission pérenne du savoir grâce à l’écriture et progresse peu à peu dans l’organisation sociale de ses communautés. L’éveil de la conscience humaine aura mis des centaines de milliers d’années mais, une fois apparue, cette dernière aura permis au seul Homo survivant de se développer rapidement jusqu’à occuper – et dominer – l’intégralité de la planète, à l’exception notable du continent antarctique.

Et après ?

     Homo sapiens, dernier représentant d’une longue lignée de préhumains aujourd’hui disparus, a conquis le monde et se pose alors une question essentielle : que va-t-il en faire ? Saura-t-il préserver l’environnement dans lequel il vit et les autres êtres vivants avec lesquels il le partage ? A l’aube de la civilisation cybernétique et numérique, il est encore bien trop tôt pour répondre. Disons simplement que les premiers éléments d’analyse ne sont pas vraiment rassurants.

 Sources

1. Wikipedia.org

2. www.hominides.com

3. Science & Vie, n° 1159, avril 2014

4. www.si.edu (Smithsonian, National Museum of Natural History)

5. www.irap.fr (Institut National de Recherches Archéologiques Préventives)

Images :

1. grande fresque de la grotte Chauvet (sources : www.hominidés.com)

2. monolithe du film "2001 : A Space Odyssey" (sources : blog.e-artplastic.net)

3. comparaison de crânes d'hominidés (sources : svt.marquion.pagesperso-orange.fr/)

4. australopithèques afarensis (sources : bv.alloprof.qc.ca)

5. Homo habilis (sources : www.abc.es/fotos-ciencia)

6. Homo erectus et le feu (sources : hominid.renecanales.com)

7. Homo erectus (sources : www.dn.pt/inicio/ciencia)

8. grotte Sima de los Huesos (sources : conoceatapuerca.blogspot.fr)

9. groupe de Néandertaliens (sources : www.lefigaro.fr/sciences)

10. fresque de la grotte de Lascaux (sources : www.deslettres.fr)

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

Mots-clés : homo sapiens / australopithèques / homo abilis / bipédie / langage articulé /aire de Broca / homo erectus / premiers outils / homo heidelbergensis / premières sépultures / grotte Sima de los Huesos / Neandertal / grotte Chauvet / aurignacien / grotte de Lascaux

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

Sujets apparentés sur le blog

1. Neandertal et Sapiens, une quète de la spiritualité

2. East Side Story, la trop belle histoire

3. les humains du paléolithique

4. la bipédie, condition de l'intelligence ?

5. domestication et Évolution

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mise à jour : 13 mars 2023

     Le sujet – immense s’il en est – de cet article est en réalité déjà contenu dans le blog puisque les différentes phases de la vie de l’univers ont été abordées les unes après les autres, à l’aune, évidemment, de nos connaissances actuelles. Récemment, toutefois, un lecteur me faisait remarquer que, à travers des articles parfois relativement spécifiques, il n’était pas si aisé que cela d’obtenir une vue d’ensemble de l’histoire de cet univers dont nous sommes une infinitésimale partie : il n’est donc pas vain de proposer une nouvelle approche plus globale, étant entendu que seront mentionnés chaque fois que possible les approfondissements présents dans les textes déjà publiés.

Le Big bang

     La question du début de notre univers passionna et divisa les scientifiques jusqu’à il y a peu, opposant les tenants d’un point originel, le Big bang, suivi d’une expansion à ceux qui croyaient à un univers stationnaire et en équilibre permanent. Aujourd’hui, grâce à des preuves indirectes indiscutables (la présence d’un rayonnement fossile et la preuve du caractère expansionniste de cet univers), la théorie du Big bang n’est plus réellement remise en cause, confortant ainsi la géniale intuition de l’abbé Lemaître. Mais comment comprendre que la matière puisse provenir… de rien ? C’est la raison pour laquelle, nombre de cosmologistes imaginent volontiers que le début de notre univers correspond probablement à la fin d’un autre, voire à des univers multiples : c’est la théorie des multivers. Dans cette optique, il n’y a ni début, ni fin et le temps est éternel. Mais comment savoir puisque que notre physique ne s’applique plus aux tous premiers instants du Big bang ? La réponse n’est probablement pas à notre portée.

     Revenons à notre univers et à son début. Les équations nous le disent : son commencement est celui d’une sorte de minuscule soupe quantique où n’existe qu’une obscurité totale et où il n’y a encore ni gravité, ni espace, ni temps. Il subit tout d’abord une extraordinaire phase d’expansion, appelée « inflation cosmique », probablement très tôt, vers 10^-35 seconde, lui permettant de grossir énormément d'un seul coup (une très sérieuse preuve indirecte du phénomène semblait avoir eté apportée par de nouvelles observations le 17 mars 2014 mais il s'agissait d'une fausse alerte comme on pourra le lire en fin de cet article ¹). L’univers du début est dans un état étrange où se mêlent matière (ou ce qui en tient lieu), espace et temps mais cela dure peu : jusqu’à 10^-11 seconde car l’univers grossit en se dilatant. Qui dit expansion, dit refroidissement et se forment alors les premiers photons (les particules de lumière) que la densité de ce magma empêche néanmoins d’être libérés : de ce fait, la lumière reste intimement liée à la matière et l’obscurité toujours totale. La conséquence en est que la matière ne peut s’effondrer sur elle-même tandis que la lumière, prisonnière de cette matière, n’éclaire rien et, plus encore, empêche l’organisation de cette dernière qui n’aboutira donc que beaucoup, beaucoup plus tard aux étoiles et aux galaxies...

     Cet univers opaque et hyperdense continue néanmoins son expansion et donc son refroidissement. Signalons au passage que notre esprit a toujours tendance à se référer à ce qu’il connaît or nous vivons dans un monde matériel où l’espace-temps est l’élément principal. Difficile donc de comprendre que cette expansion de l’univers puisse se faire dans… rien. Pas dans du vide – il est fondamental de le souligner - mais dans rien… puisque l’univers crée l’espace au fur et à mesure qu’il grossit…

     Cette expansion dans l’obscurité va durer exactement 380 000 ans.

Pour en savoir plus :

* Big bang et origine de l’Univers

* avant le Big bang

* l’expansion de l’Univers

Et la lumière fut

     L’Univers s’étendant, il se refroidit. Lorsque sa température tombe aux alentours de 3000 degrés, un événement immense se produit : l’agitation des particules due à la chaleur ralentit et les électrons jusque-là englués dans la soupe primitive peuvent enfin se lier aux noyaux atomiques dans ce que l’on appelle la « recombinaison », libérant par contrecoup les photons dans une espèce de flash gigantesque qui provient de partout et va dans toutes les directions. L’Univers est devenu transparent et sort de l’obscurité totale. Longtemps, cette vision des prémices de l’Univers fut contestée, ses détracteurs arguant du fait qu’il ne s’agissait que d’une belle théorie sans l’ombre d’une preuve. Jusqu’en 1965, date à laquelle deux ingénieurs américains, Penzas et Wilson (prix Nobel en 1978 pour leur découverte) mirent en évidence (totalement par hasard comme souvent en science) le fond diffus cosmologique, résidu lumineux correspondant à ce flash de début. Du coup, les autres théories devinrent caduques, incapables d’expliquer le phénomène observé. Ajoutons que les progrès techniques se développant, les derniers satellites d’observation spécialisés nous ont donné d’extraordinaires images de ce flash, jusqu’à espérer, en analysant ses moindres variations, pouvoir interpréter visuellement ce qu’il s’est passé avant (notamment l’inflation évoquée plus haut) !

     Après être sorti brutalement de l’obscurité complète, l’Univers va y retourner quelque temps puisque, une fois dissipée cette première émission de photons, il n’existe pas encore de sources de lumière dans cet Univers déshabité. C’est la matière, elle aussi « libérée », qui va peu à peu s’organiser et sortir progressivement l’ensemble de la nuit. En effet, suite à cette première seconde d’existence, la soupe primordiale du début, mélange d’atomes, d’électrons et de photons agglomérés, a forcément présenté quelques irrégularités, des grumeaux d’origine quantique. La matière une fois libérée, ces grumeaux vont former des pôles d’hyperdensité qui vont attirer le reste de cette matière (en fait d’immenses filaments de gaz) et entraîner par concentration de celle-ci la formation des premières étoiles, les étoiles « primordiales » (dites de population III). Nous sommes alors à environ + 600 000 ans.

     Cette première génération d’étoiles n’est pas semblable à celle que nous connaissons aujourd’hui. Ce sont des géantes monstrueuses pouvant atteindre jusqu’ 1000 fois la taille du Soleil (alors que, de nos jours, les plus grosses dépassent difficilement 80 fois sa taille). Ces étoiles n’ont qu’une vie très courte en raison même de leurs dimensions : quelques millions d’années au plus, ce qui explique pourquoi elles ont complètement disparu de nos cieux actuels. Toutefois, ces étoiles primordiales sont d’une importance capitale car c’est en leur sein que furent fabriqués les premiers éléments lourds comme le fer, l’oxygène ou le carbone alors que l’univers ne contenait jusque là que de l’hydrogène et de l’hélium : sans elles, aucune chance de voir apparaître nos mondes actuels et donc la Vie.

En explosant, les étoiles primordiales vont ensemencer l’Univers et provoquer la création de myriades d’étoiles plus petites mais aussi plus durables.

     Les étoiles primordiales ont un autre rôle très important : la réionisation. De quoi s’agit-il ? Nous avons dit que d’énormes quantités de gaz stagnaient dans l’univers. Les photons provenant des toutes nouvelles étoiles vont, en les heurtant, entraîner l’ionisation de ces nuages gazeux épars (c'est-à-dire que les atomes de gaz vont perdre ou gagner des électrons devenant ainsi des ions) et conduire à un univers parfaitement transparent. Ce nouvel état de clarté, une fois la réionisation terminée, se situe vers 1 milliard d’années.

     Les premières galaxies s’organisent, riches en étoiles nouvelles au point que, quelques milliards d’années plus tard, l’Univers, encore jeune, sera au sommet de son éclat.

Pour en savoir plus :

* fonds diffus cosmologique

* juste après le Big bang

* les premières galaxies

* les étoiles primordiales

* HD 140283, retour sur les étoiles primordiales

Une brillance maximale

     Après 5 milliards d’années de son existence, l’univers va se trouver au maximum de sa lumière. En effet, la naissance d’étoiles, sous l’effet de la gravitation dans les nuages de gaz galactiques, bat son plein. Des galaxies encore jeunes, riches en étoiles bleues, il va s’en créer des milliards, chacune contenant plusieurs centaines de milliards d’étoiles plus ou moins semblables à notre Soleil. Mais où va-t-il, cet univers ?

     L’univers, on l’a déjà dit, est en expansion mais en expansion jusqu’où, ou plutôt, jusqu’à quand ? Les astronomes en étaient persuadés : cette expansion allait se ralentir et peut-être même s’arrêter. Un peu comme un véhicule dont on a lancé puis coupé le moteur et qui continue sur sa seule force acquise. D’ailleurs, c’est bien ce qu’explique la théorie de la relativité générale d’Einstein. Arrêtons-nous-y un bref instant. Avec cette théorie (en réalité, plus qu’une théorie car démontrée par des preuves directes), l’univers est plat et soumis aux forces de la gravitation qui fait s’attirer les objets, des plus petits vers les plus grands. Einstein pensait que l’univers était stable et homogène. Du coup, pour que son modèle soit ainsi, il lui fallait introduire dans ses équations une force s’opposant exactement à la gravitation, une force qu’il appela « constante cosmologique » : alors, son univers était en équilibre. Plus tard, il jugea cette introduction comme « la plus grande erreur de sa carrière » mais il n’avait pas totalement tort. En effet, les scientifiques cherchèrent par la suite à « mesurer » le ralentissement de l’expansion de l’univers dû aux forces de gravitation et là, patatras ! Ils eurent beau faire et refaire leurs calculs, tous aboutirent à la même conclusion : non seulement, l’expansion de l’univers ne ralentit pas mais, au contraire, elle s’accélère ! Mais comment est-ce possible ? Quelle est donc cette force qui s’oppose et même semble prendre le dessus sur la gravitation ?

Pour en savoir plus :

* théorie de la relativité générale

* les galaxies

* pulsars et quasars

Matière noire et énergie sombre

     A vrai dire, l’incohérence de certaines constatations ne date pas d’aujourd’hui. En réalité, en 1933, un astronome américain du nom de Zwicky qui étudiait des galaxies bien spécifiques trouva que celles-ci tournaient beaucoup trop vite sur elles-mêmes compte tenu de leur masse lumineuse observée. Il en avait conclu qu’il existait autre chose, une sorte de matière invisible seule à même d’expliquer le paradoxe en question. Comme souvent en science, il eut tort d’avoir raison trop tôt et ses observations furent négligées par la communauté scientifique. Ce n’est que bien plus tard, dans les années 70, qu’on se replongea dans les chiffres et ceux-ci sont formels : 23% de la matière sont concernés par des éléments sur lesquels nous ne savons rien et on appelle cette inconnue « matière noire ». Pis encore, les équations nous révèlent que 73% de l’univers sont représentés par une « énergie » que, faute de savoir ce qu’elle est, on appelle énergie sombre. Du coup, la matière telle qu’on la connaît (du plus petit grain de sable à la plus gigantesque des étoiles) ne représente que 4% de l’univers. Voilà une notion qui fait désordre pour des scientifiques qui veulent « décrypter » le monde qui les entoure… mais qui explique parfaitement l’accélération de l’expansion de l’univers, l’énergie sombre contrebalançant avec succès les forces gravitationnelles.

Pour en savoir plus :

* matière noire et énergie sombre

Le retour vers la nuit

     Aujourd’hui, l’univers est âgé de 13,8 milliards d’années et notre Soleil brille dans notre galaxie, la Voie lactée, depuis environ 4,5 milliards d’années. L’univers s’étant beaucoup dilaté depuis les 5 à 7 milliards d’années où nous expliquions qu’il était à son maximum de lumière, nos cieux nocturnes sont probablement un peu moins lumineux qu’à cette époque. Il est néanmoins possible d’observer, grâce à des instruments performants comme le télescope spatial Hubble, des milliards de galaxies dans toutes les directions. Et ces galaxies sont d’autant plus jeunes qu’elles sont plus lointaines. Par exemple, dans ce que l’on appelle le « ciel lointain de Hubble », on peut voir des galaxies bleutées car riches en étoiles jeunes dont la lumière nous parvient seulement maintenant après avoir voyagé des milliards d’années à travers les espaces immenses du cosmos. Ces galaxies n’existent plus ou du moins pas comme nous les voyons aujourd’hui. D’ailleurs, si un habitant de ces galaxies pouvait observer la nôtre, il la verrait en ce moment comme elle était lors de sa prime jeunesse. Cela parce que l’espace est si étendu et que la lumière ne voyage qu’à environ 300 000 km/s.

     L’univers, a-t-on dit, est en expansion et celle-ci s’accélère. De ce fait, les galaxies s’éloignent donc de nous de plus en plus vite. Toutes ? Non, car il en existe certaines qui sont proches (relativement) de nous et pour celles-là la gravitation prédomine. Elles forment le « groupe local », un ensemble d’une cinquantaine de galaxies dont les deux plus grosses sont la nôtre et la galaxie d’Andromède située à environ 2,5 millions d’années-lumière de nous (la proche banlieue en termes galactiques). Cette dernière fusionnera avec la Voie lactée dans un peu plus de 3 milliards d’années. Mais les autres, celles qui ne font pas partie de notre groupe local ? Eh bien, elles s’éloignent inéluctablement, d’autant plus vite qu’elles sont plus loin comme en témoignent leurs spectres lumineux décalés vers le rouge par l’effet Doppler. Viendra un temps où l’univers sera si vaste et son expansion si rapide que la lumière de ces galaxies qui s’éloignent ne nous parviendra même plus !

     Dans un temps incommensurablement lointain, 100 milliards d’années, l’univers 7 fois plus vieux qu’aujourd’hui verra les galaxies des groupes locaux (le nôtre et ceux des galaxies plus lointaines) fusionner pour ne plus former à chaque fois qu’une gigantesque supergalaxie. La Terre aura depuis longtemps disparu mais s’il existe un observateur sur une planète de ce temps là, il verra dans son ciel à peu près autant d’étoiles que nous en voyons aujourd’hui. En revanche, ses instruments d’optique auront beau scruter au-delà de sa supergalaxie, ils ne distingueront rien de plus : les autres supergalaxies seront hors de portée. Cet observateur se retrouvera alors dans la situation dans laquelle nous étions vers les années 1920 : il aura l’impression que rien n’existe en dehors de sa galaxie mais lui n’aura plus aucun moyen de rectifier son jugement. Comment pourra-t-il alors interpréter l’univers alors que le fond diffus cosmologique ne sera pratiquement plus perceptible tant il aura été atténué par l’éloignement ?

     Puis viendra ensuite le temps où les étoiles n’auront plus suffisamment de matière pour se former si ce n’est, exceptionnellement, qu’à partir de la fusion de quelques naines brunes qui ne sont que des étoiles avortées. L’espace continuant à se dilacérer, même la matière disparaîtra ou sera absorbée par les derniers trous noirs centraux des dernières supergalaxies… Ne subsistera plus que le vide immense d’un espace sans matière.

     Il existe pourtant un scénario alternatif dont nous ne savons pas s’il est envisageable puisque nous n’avons aucune idée de ce qu’est et ce que pourrait devenir cette matière noire. Effectivement, si la force de cette dernière venait à diminuer, la gravitation reprendrait certainement son influence. Dans cette éventualité, l’expansion de l’univers ralentirait puis stopperait pour, enfin, s’inverser : les galaxies se rapprocheraient à nouveau les unes des autres jusqu’à peut-être, après des milliards et des milliards d’années, finir par fusionner avant que la matière se condense et se replie sur elle-même dans ce que l’on appelle le « Big crunch », exact décalque inversé du Big bang. Nous ne pouvons donc pas encore savoir ce que sera ce lointain avenir mais que l’on se rassure toutefois : il s’agit  de projections théoriques qui, en aucun cas, ne peuvent nous concerner. Nous parlons en effet de dizaines de milliards d’années alors que, de toute façon, l’espérance de vie d’une espèce de mammifères comme homo sapiens ne se compte – au mieux – qu’en quelques dizaines de millions d’années. S’il ne s’est pas, d’une manière ou une autre, autodétruit auparavant.

 Pour en savoir plus :

                * la fin de l'univers

¹  les ondes gravitationnelles mises en évidence en mars 2014 :

... Les théo­riciens prévoient que les ondes gravitationnelles primordiales, si elles existent, ont perturbé la lumière originelle, émise il y a 13,8 milliards d'années, en lui imprimant une polarisation particulière, c'est-à-dire une façon d'osciller extrêmement caractéristique. Comme nous baignons toujours dans ce rayonnement, qui s'est considérablement refroidi avec le temps, il est possible de l'étudier. Nous avons donc braqué un radiotélescope au pôle Sud sur une petite portion de ciel très propre afin d'étudier avec précision la polarisation de ce rayonnement fossile. Et nous avons trouvé le signal que nous espérions ...

... Leur origine (des ondes gravitationnelles, ndlr) est liée à un moment clé de la naissance de l'Univers. Une fraction de seconde après le big bang, l'Univers a connu une phase d'expansion extrêmement rapide. Pendant un milliardième de milliardième de milliardième de seconde, l'Univers a grossi d'au moins un million de milliards de milliards de fois. Ce sont des chiffres qui échappent totalement à l'imagination. La plupart des physiciens, moi y compris, peinons à nous représenter de telles échelles. Nous comprenons ce que nous disent les mathématiques, mais cela reste difficile à appréhender avec nos sens. Pendant cette période, appelée «inflation», les paires de particules et d'antiparticules qui apparaissent et s'annihilent en principe instantanément dans le vide quantique ont été séparées par cette dilatation extrêmement brutale de l'espace-temps. Cela s'est notamment produit pour le graviton, la particule hypothétique qui véhicule la gravité, et son antiparticule, l'antigraviton. C'est ce mécanisme d'arrachement qui serait à l'origine des ondes gravitationnelles ...

(extraits de l'interview accordée le 18 avril 2014 au journal le Figaro par Clement Pryke, un des deux codécouvreurs des ondes gravitationnelles résiduelles le 17 mars 2014)

Non, les ondes gravitationnelles n'ont pas été détectées !

   Contrairement à ce qui avait été annoncé en mars 2014 par la collaboration américaine Bicep2, les traces laissées par les ondes gravitationnelles émises à l'issue du Big Bang n'ont pas été détectées, révèle aujourd'hui la collaboration européenne Planck.

   En réalité, ces "traces" de ces ondes gravitationnelles détectées dans le rayonnement fossile par l'équipe Bicep2 n'en sont pas : il s'agit simplement de signaux générés par la poussière galactique, cette poussière qui circule en permanence dans notre Voie Lactée. Un résultat obtenu grâce à une analyse poussée des données qui avaient conduit à cette annonce, augmentées et enrichies par les observations réalisées par le satellite Planck.

 (le Journal de la Science, 20 avril 2015 / extraits)

(http://www.journaldelascience.fr/espace/articles/non-ondes-gravitationnelles-big-bang-nont-pas-ete-detectees-4525)

... Mais elles le seront quelques mois plus tard, le 14 septembre 2015 : voir le dossier dédié   ICI

Sources :

1. Wikipedia France

2. Science & Vie, Hors Série n°266, mars 2014

3. Encyclopediae Universalis

4. Encyclopediae Britannica

Images :

1. l'Univers (source : favim.com)

2. carré noir (source : www.cocqsida.com/mediatheque)

3. expansion de l'univers et inflation (source : drericsimon.blogspot.com)

 4. fond diffus cosmologique (source : cieletespace.fr)

5. géante bleue (source : fr.wikipedia.org)

6. expansion de l'univers (source : en.wikipedia.org)

7. composants de l'univers (source : www.terre-univers.be)

8. supergalaxie (source : www.wallpaperstop

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

 
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mise à jour : 13 mars 2023

     En dépit de l’intitulé de l’article, nous ne parlerons bien sûr pas du pasteur incarné par Robert Mitchum dans le film du même titre et de son angoissante poursuite à travers les USA des deux enfants dont il a assassiné la mère. En fait, nous allons nous intéresser à d’autres chasseurs de la nuit, ceux de la prédation nocturne (assez différente comme on le verra de celle, mieux connue, qui se déroule en plein jour) ou, pour être plus précis, nous allons essayer d’identifier les contraintes de milieu et les solutions trouvées par les animaux ayant fait leur spécialité d’une vie dans l’obscurité. Poussés par des obligations géographiques, climatiques, de pure concurrence ou d’adaptation à une niche écologique, certains de ces animaux ont été amenés au cours de l’Évolution à trouver des solutions parfois très astucieuses. Bien entendu et comme toujours, cela leur a pris des centaines de milliers d’années pour, grâce à la sélection naturelle, déterminer la réponse appropriée à leurs problèmes spécifiques.

la prédation nocturne

     Par définition, il s’agit de l’action des prédateurs durant la nuit. Toutefois, il en existe bien des nuances. On oppose ainsi la prédation strictement nocturne (action dans l’obscurité complète) à la prédation crépusculaire (fort variable en durée selon les latitudes) puisque certains animaux chassent préférentiellement au lever du jour et à la tombée de la nuit. La prédation nocturne complète peut être induite par un milieu (poissons des profondeurs marines, animaux vivant en permanence dans des grottes sans lumière et géographiquement isolées) ou par un comportement (animaux dormant le jour et chassant la nuit). De la même façon, il convient de distinguer la prédation nocturne permanente de certains animaux par rapport à celle qui varie selon les saisons (ours blanc en milieu polaire) ou les conditions locales (dans cette catégorie signalons, par exemple, la prédation nocturne du loup lorsqu’il y a présence humaine alors que, naturellement, cet animal est un prédateur diurne). Et, bien sûr, il existe des prédateurs « mixtes » comme la musaraigne, aussi active de jour que de nuit.

     Quoi qu’il en soit et contrairement à ce que croient beaucoup de gens, la prédation nocturne est très répandue et est pratiquée par la presque totalité des rongeurs, les trois-quarts des marsupiaux et la grande majorité des 1200 espèces de chauve-souris dont on a déjà dit qu’il s’agissait des mammifères les plus nombreux sur notre planète. Les primates ne rechignent pas à ce type de chasse (1 sur 5 environ) et même quelques oiseaux en sont adeptes comme on le verra par la suite. Rappelons pour mémoire que les premiers mammifères étaient tous des prédateurs nocturnes, un état qui ne cessa pour la plupart d’entre eux qu’avec la disparition des dinosaures il y a 65 millions d’années !

     Quelles peuvent donc être les raisons de ce choix en apparence plus difficile à assumer ? La première explication tombe sous le sens : vivre la nuit, c’est échapper… à ses propres prédateurs, l’obscurité permettant (en principe) de mieux se cacher. Mais ce n’est pas tout : choisir la nuit, c’est également fuir certains milieux particulièrement éprouvants de jour et on pense alors à l’écrasante chaleur du désert qui explique la prédation nocturne du scorpion. C’est aussi – et peut-être surtout – le souci de limiter la compétition avec les espèces diurnes pour l’eau et les territoires de chasse : un partage de raison en somme…

     Selon le type de prédation nocturne choisi par un animal, il lui est indispensable, pour repérer et se saisir de ses proies, de disposer d’armes spécifiques et on verra que certaines d’entre elles sont tout à fait étonnantes.

Différents types d’adaptation

     L’Évolution a permis l’apparition de multiples adaptations pour une prédation nocturne maximisée et on peut dire que, quelle que soit la niche écologique envisagée, il existe toujours une réponse. Bien sûr, pour chacun des cinq sens connus, des solutions adaptées ont été trouvées pour survivre la nuit mais pas seulement puisque nous verrons également, développées par certains animaux, des facultés réellement étranges… mais tout aussi efficaces !

* la vue : à tout seigneur, tout honneur, il s’agit à l’évidence du sens auquel, nous autres humains, pensons en premier parce que nous sommes particulièrement mal adaptés à la vie nocturne. Éliminons d’emblée les sites à obscurité totale et permanente (nous y reviendrons) puisque leurs habitants n’ont pas besoin d’yeux (source de fragilité et d’infection, ils sont volontiers recouverts d’une épaisse membrane quand ils n’ont pas tout simplement disparu), des yeux qui, de toute façon, ne pourraient pas capter de lumière d’où leur involution presque généralisée conduisant à des espèces aveugles compensant par d’autres moyens…

     A l’extérieur, en revanche, la nuit, l’obscurité n’est jamais totale : lune, étoiles, réverbérations diverses font qu’il peut être très intéressant pour  un prédateur de disposer d’un organe visuel performant. Le champion toutes catégories est ici un petit animal appelé tarsier qui est le plus petit primate du monde, pas plus haut qu’une main d’adulte : ses yeux sont énormes par rapport à sa taille (5% de son poids total) et peuvent donc capter bien plus de lumière, d’autant qu’il ne voit plus vraiment les couleurs, cette « régression » lui permettant de mieux distinguer la nuit ses proies, les insectes.

     Plusieurs espèces animales ont évolué dans ce sens (certaines araignées, la chauve-souris roussette) : citons le hibou grand-duc qui, avec une taille de moins de 75 cm, a des yeux aussi gros que les humains mais voit bien mieux qu’eux. Ses yeux sont si volumineux pour sa taille qu’il ne peut les faire bouger dans leurs orbites mais, heureusement pour lui, il possède un cou si flexible qu’il peut voir à 270° : malheur à la souris qui se faufile entre les herbes !

     D’autres moyens d’adaptation à la vision nocturne ont été trouvés par les prédateurs. Certains, comme le chat, le loir, plusieurs espèces de renards ont des pupilles verticales. L’intérêt ? Dilatée dans l’obscurité, ce type de pupille se referme en pleine lumière, évitant l’éblouissement et permettant une meilleure perception des détails en plein jour.

     Ailleurs, certaines espèces ont sacrifié une bonne perception des couleurs en développant surtout leurs bâtonnets, ces cellules de la rétine, afin de retenir essentiellement les nuances de gris : c’est un type de vision qui convient le mieux aux animaux comme le chat (ou la chauve-souris roussette) traquant le mouvement, par opposition à ceux qui cherchent à repérer des objets fixes (comme une cerise dans un arbre) nécessitant alors une bonne discrimination des couleurs (oiseaux).

     Enfin, signalons, dans ce paragraphe consacré à la vision, la présence d’une membrane oculaire spéciale chez le chien, le loup, le hibou, le dauphin, etc. qui amplifie la lumière : c’est la raison pour laquelle, sur une photo, les yeux d’un chien brillent comme des phares ! Le chat possède aussi cette membrane : associée aux caractères nocturnes déjà évoqués pour lui, on comprend pourquoi ce félin est un chasseur redoutable la nuit.

* le toucher est également important pour celui qui ne peut pas bien voir : le scorpion, par exemple, est pratiquement aveugle et sourd mais il possède une arme redoutable. Cet animal peut en effet détecter les vibrations même infimes du sol car les extrémités de ses pattes sont garnies de petits organites sensoriels ; il effectue alors une sorte de triangulation avec ses membres et repère l’endroit d’où provient le mouvement (sensibilité jusqu’à 20 cm en surface et 50 cm en profondeur). Il se jette ensuite sur sa proie avec une précision démoniaque. Les mygales procèdent d’une façon identique (enregistrant de plus les déplacements d’air), héritières qu’elles sont des araignées à toiles qui enregistrent les vibrations de leurs pièges mortels. La guêpe d’Amérique du sud le sait d’ailleurs bien, elle qui va « piétiner » devant l’antre de la mygale pour la faire sortir et l’immobiliser avec son dard (si elle est assez rapide) pour qu’elle serve ensuite de repas progressif à ses petits…

     Une variante de cette sensibilité du toucher concerne les rongeurs, le cheval, le phoque, les félins (et donc encore le chat) : des moustaches extraordinairement sensibles, au toucher bien sûr mais aussi aux mouvements de l’air… dus au déplacement d’une proie potentielle.

* l’ouïe : « quand on ne sait pas voir, il faut écouter » dit le bon sens populaire. De nombreux animaux ont mis en pratique cet adage. La chouette, par exemple, bien qu’elle ait de grands yeux, se sert essentiellement de son ouïe pour repérer ses proies : celle-ci est si aiguisée que l’oiseau peut localiser une souris se faufilant dans des herbes hautes au cœur de la nuit la plus noire. De plus, ses oreilles, cachées sous un lit de plumes, sont asymétriques, la droite étant située plus haut que la gauche permettant ainsi une sorte de triangulation sommaire bien utile. Son cousin le hibou possède la même faculté ainsi que nombre d’insectivores à la vue basse (taupe, hérisson)… de même que le renard, ce qui explique pourquoi ce dernier est si difficile à attraper par l’homme.

     Capacité voisine de l’ouïe, l’écholocation est pratiquée par les chauves-souris insectivores ; elle consiste à émettre des ultra-sons et à en analyser l’écho : l’animal est alors instantanément capable de situer une proie même volante en estimant jusqu’à sa vitesse de progression. Certains cétacés et oiseaux (martinet) possèdent également cette faculté, quoique à un stade plus rudimentaire.

*  autre sens hyperdéveloppé chez certains prédateurs nocturnes : l’odorat. Cette faculté concerne les amphibiens, les lézards et les reptiles. Un lézard venimeux d’Amérique du nord, le « monstre de Gila », lent et massif, vivant dans les déserts et les garrigues, est capable de sentir ses proies… avec sa langue. Son organe de l’odorat est en effet situé au bout de celle-ci ce qui lui permet de repérer ses proies, par exemple des œufs, jusqu’à 15 cm de profondeur et même de suivre leur trace s’ils ont été bougés. Un autre lézard, le varan géant appelé dragon de Komodo, est capable, lui, de repérer des proies jusqu’à 4 km parce qu’il avance en balançant la tête de droite et de gauche, langue tirée, pour étudier  les molécules de l’air. On comprend que de telles techniques de chasse peuvent remplacer efficacement la vue ou l’ouïe !

*  certaines adaptations sont très étonnantes

     Au-delà de la transformation des organes sensoriels classiques, certaines espèces ont développé des facultés originales – et parfois même étranges – mais le but est toujours le même : disposer d’un avantage sur les autres créatures de la nuit.

. la thermoréception : grâce à des organes spécifiques, certains animaux sont capables de détecter des sources de chaleur dans la nuit totale. Cette capacité concerne certains serpents comme les boas, les pythons et le crotale mais aussi la chauve-souris vampire. La proie est ici repérée par des capteurs à infrarouge (sensibles au millième de degré près) et un animal à sang chaud, même tapi au fond d’un trou, ne peut échapper au serpent qui s’avance inexorablement vers lui. Notons que la chauve-souris vampire, quant à elle, se sert de ses détecteurs de chaleur pour identifier sur la proie la position exacte des vaisseaux sanguins et y planter ses crocs ce qui est son objectif final.

. L’électroluminescence : profiter de l’obscurité pour y briller semble le but de ces animaux. Sous nos climats existe la luciole dont on peut, par les belles nuits d’été, apercevoir dans les buissons la chaude lumière jaune-vert ; c’est grâce à cette luminescence, en fonction d’une intensité et d’un rythme donnés pour chaque espèce, que les femelles peuvent choisir un mâle. Attention toutefois : une espèce particulière de lucioles imite les clignotements d’autres espèces pour attirer leurs mâles et les dévorer. Comme quoi rien n’est jamais simple dans la Nature !

     Ailleurs, l’électroluminescence sert réellement à tromper : un poisson des profondeurs océanes (-3000 m), Chaenophryne longiceps, en forme de boule et d’un noir de jais, possède un leurre luminescent qu'il brandit au bout d'une tige membraneuse devant sa gueule béante aux dents acérées ; les proies se précipitent vers ce phare dans la nuit noire sans voir la bouche du prédateur derrière. Ce poisson est d’ailleurs très spécial et je ne résiste pas à l’envie de vous raconter son mode de reproduction bien particulier. Le mâle est ici beaucoup plus petit que la femelle et il passe son temps à la chercher ; il la repère  grâce à son odorat très développé et se colle à elle en la mordant et en libérant de ce fait une enzyme qui dissout sa bouche et la partie mordue de la femelle : les deux animaux fusionnent alors leurs systèmes sanguins et le mâle se met à mourir lentement en se dissolvant progressivement, d’abord les organes digestifs, puis le cerveau, les yeux, ne laissant au final qu’une paire de testicules qui libèrent alors le sperme. Bizarre, vous avez dit bizarre ?

     Le poisson hachette nage, quant à lui, vers 300 m de profondeur, limite de pénétration de la lumière naturelle. De ce fait, vu par en dessous, ce poisson expose sa silhouette et il pourrait alors être repéré par un prédateur. Pas de problème : des cellules spéciales appelées photophores « s’allument » sur son ventre et accommodent un éclairage identique à la lumière (presque résiduelle) qui vient de plus haut ; une illusion et une cachette parfaites !

. l’électrosensibilité : ce phénomène existe surtout chez les poissons et consiste à générer un petit champ électrique qui permet de se guider dans les eaux obscures de la nuit ; le poisson repère alors les obstacles sur son chemin mais aussi les proies éventuelles qu’il va pouvoir chasser. Portée à son maximum, cette faculté est l’apanage du poisson trompette (Ramphichthys rostratus)  qui émet de très brèves impulsions entrecoupées par des intervalles 10 fois plus longs ; il reçoit en retour les variations du champ électrique ambiant analysées par des cellules spéciales disposées sur l’ensemble de son corps et peut ainsi interpréter la présence de congénères… ou de proies. Près de 500 espèces de poissons sont connues pour posséder ainsi une sensibilité particulière aux variations de champ électrique.

. terminons cette énumération de tous les artifices inventés par l’Évolution pour permettre la survie en univers hostile (dans la Nature, il l’est toujours) par un petit animal qui vit dans les prairies de chez nous, le bousier. Ce coléoptère passe son temps à transporter des excréments dont il fait même son terrier. On peut voir les difficultés que cette petite bête a à transporter sa « boule » le plus souvent bien plus grosse que lui dans l’excellent film « Microcosmos » sorti sur les écrans il y a quelques années. Mais comment fait-il pour se diriger toujours en droite ligne ? Eh bien, il se fie aux étoiles ou plus exactement à la position de la Voie lactée. En effet, plusieurs études ont montré qu’il suivait sa route parfaite même en l’absence de la lune. Il faut un ciel particulièrement couvert pour que le bousier perde la régularité de son épopée nocturne. Ce n’est pas le seul animal à se servir du ciel pour se guider : les oiseaux migrateurs sont bien connus pour posséder cette capacité et, depuis peu, on sait que c’est également le cas des phoques.

     On a pu constater au cours de ce petit tour d’horizon de la prédation nocturne combien la Nature est ingénieuse et a permis au fil du temps la juxtaposition de bien des techniques de chasse… ou de dissimulation car, bien sûr, les unes ne vont pas sans les autres.

Nocturne ou diurne, la prédation est le moteur de la Vie

     La prédation est indispensable à la vie puisque celle-ci est une compétition permanente entre les différentes espèces d’êtres vivants. Dans la nature, il n’existe ni compassion, ni clémence, ni justice, jamais ! Ces « bons sentiments » ne sont que des notions spécifiquement humaines. En réalité, dans la Nature, c’est le mieux adapté ou le plus chanceux qui survit. La nuit n’échappe bien sûr pas à la règle et il s’y développe autant de luttes farouches que le jour : seules les techniques diffèrent quelque peu puisqu’il faut ici s’avoir s’adapter à l’obscurité. Puisque tout prédateur est celui d’un plus faible mais la victime potentielle d’un plus fort, les « solutions » trouvées par l’un ou par l’autre pour disposer d’un avantage évolutif sont chaque fois contrebalancées par des adaptations contraires, des sortes de « contre-mesures » naturelles qui permettent d’échapper autant que faire se peut à la prédation de l’autre. Des espèces qui ne se seraient pas soumises à cette course sans fin vers toujours plus d’armement ne sauraient survivre. D’ailleurs, lorsqu’on prend le temps d’y réfléchir, on comprend qu’elles ont déjà disparu : ne subsistent à ce jour que les mieux adaptées, le jour comme la nuit.

sources

1. Science & Vie, HS n° 266, mars 2014

2. www.oiseau-libre.net

3. Wikipedia.org

4. www.animaniacs.fr

5. www.linternaute.com

6. www.bestioles.ca

images

1. scorpion (source : one360.eu)

2. meute de loups (source : humour-canin.com)

3. forêt étoilée (source : blogdumoderateur.com)

4. tarsier (source : en.wikipedia.org)

5. chat (source : fremalo0680.canalblog.com)

6. chouette (source : carte-france.info)

7.varan (dragon de Komodo) (source : chloechappuis.blogspot.com)

8. crotale (source : jfbalaize.free.fr)

9. chaenophryne longiceps (source : en.wikipedia.org)

10. bousier (source : margincall.fr)

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

mots-clés : tarsier - électrolocation - dragon de Komodo - thermoréception - électroluminescence - sélection naturelle - avantage évolutif

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

sujets apparentés sur le blog

1. l'oeil, organe-phare de l'Évolution

2. indifférence de la Nature

3. comportements animaux et Évolution

4. l'agression

5. superprédateurs et chaîne alimentaire

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mise à jour : 13 mars 2023

     Dans le célèbre film de John Huston, « les désaxés » (the misfits, 1961), Clark Gable avait fait de la capture des chevaux sauvages son métier au grand désespoir de Marylin Monroe qui trouvait particulièrement cruel de priver de liberté les derniers mustangs (pour accessoirement les convertir en nourriture pour chiens). Depuis, la législation américaine a évolué et les mustangs sont à présent protégés : il en reste un peu moins de 100 000, pour la moitié d’entre eux dans l’état du Nevada. Ces chevaux sont les descendants de générations retournées à l’état sauvage bien des années auparavant et ayant survécu malgré les conditions parfois très dures de leur nouvel environnement. Dans un sujet précédent, nous avions évoqué la domestication par l’homme de nombreuses espèces animales : il s’agit ici du chemin exactement inverse. On peut certainement s’étonner de l’adaptation d’animaux jusque là hyperprotégés à des milieux forcément hostiles et se demander si de tels phénomènes sont fréquents…

Des cas plus fréquents qu’on ne le croit

     Le retour à l’état sauvage de nombreux animaux ne date évidemment pas d’aujourd’hui. De nos jours, toutefois, deux éléments supplémentaires sont à prendre en compte : d’abord le rétrécissement inévitable des territoires « possibles » pour ce retour et cela du fait de l’expansion humaine qui se fait de plus en plus pressante et, par ailleurs, la plus grande facilité des transports sur de longues distances en rapport avec les progrès techniques. Ces deux éléments sont en apparence antagonistes mais le premier est probablement plus important que le second. Quoi qu’il en soit, il faut souvent assez peu de temps (en termes d’évolution) pour voir des populations entières d’animaux revenir à leur état ancestral en s’organisant véritablement. Prenons quelques exemples :

* les mustangs du Nevada

     Revenons sur nos mustangs déjà évoqués. La légende veut qu’ils soient les descendants des chevaux amenés dans le nouveau monde par les  conquistadors auxquels se seraient ajoutés les chevaux en surplus à la fin de la guerre de sécession. Ce qui est certain, c’est qu’ils ont assez rapidement prospéré puisqu’on en comptait jusqu’à un million au début du XXème siècle. Comme cela est très bien raconté dans le film que j’ai cité en début de sujet, leur nombre a progressivement diminué jusqu’à s’établir à un chiffre d’environ 100 000 à présent qu’ils sont protégés.

     Ce qu’il est intéressant de noter (et on le verra pour d’autres espèces), c’est que l’organisation de ces chevaux a très vite copié celle de leurs congénères sauvages. Ces animaux étant particulièrement robustes et très indépendants, ils errent par petits groupes d’une quinzaine d’individus entrainés par un étalon, souvent aidé de la jument la plus âgée. Bien entendu, les jeunes mâles qui sont rejetés du groupe lorsqu’ils atteignent 3 ans et se retrouvent par force solitaires, viennent régulièrement disputer le harem au mâle dominant. Bref, rien que de très classique dans la Nature.

     On peut d’ores et déjà se poser une question : le fait de retrouver une structure de groupe ancestrale est-elle d’origine génétique, un patrimoine en partie caché jusque là par la domestication ou ne s’agit-il que d’une conséquence de la vie sauvage elle-même qui n’autoriserait en fin de compte que ce genre d’organisation ?

* le dingo d’Australie

     Dans tout le sud-est asiatique vivent des chiens retournés à l’état sauvage. Nombreux il y a quelques années, ils ne subsistent plus de nos jours que dans quelques poches forestières résiduelles. On les trouve également en Australie où on les appelle les dingos (un nom emprunté à la langue des aborigènes) tandis que, en Nouvelle-Guinée, existe une variété de dingos appelés chiens chanteurs (en raison de leur vocalises bien spécifiques).

     Les dingos peuplent surtout le nord de l’Australie car le gouvernement de ce pays a construit pour eux la plus longue barrière du monde, la « dingo fence », longue de près de 5 400 km. Il autorise également leur chasse en rémunérant les peaux (50 $ chacune) reproduisant ainsi la grossière erreur déjà commise avec le thylacine (ou chien marsupial) qui a été exterminé dans les années 1930.

     Il s’agit là d’un contre-sens car le dingo, s’il est opportuniste et attaque ce qu’il trouve (jusqu’à des chevaux ou des kangourous quand il est en meute), est un animal plutôt craintif qui vit aussi loin de l’Homme qu’il le peut. Très rapide (pouvant faire des pointes à 60 km/h), il lui arrive de se déplacer de plus de 20 km chaque jour. Souvent, quand des attaques proches des humains concernent des canidés, il s’agit plutôt de chiens retournés plus récemment à l’état sauvage – donc relativement plus habitués à la présence humaine – dans ce que l’on appelle le marronnage (ou féralisation) sur lequel nous reviendrons.

     Le dingo est un animal solitaire sauf que, comme ses ancêtres les loups, il peut vivre (et chasser) en meute ce qui est notamment le cas à la saison des amours qui a lieu pour lui une fois par an : exactement comme les loups et à la différence des chiens. Ce que certains scientifiques rattachent à une dimension génétique réapparue lors de l’ensauvagement.

* les chats et chiens errants des pays industrialisés.

     Les chats, on le sait bien, sont restés d’excellents chasseurs. Même parfaitement nourris par ceux qui pensent être leurs maîtres, ils continuent à guetter l’oiseau ou le petit rongeur qui a le malheur de croiser leur route. C’est dire que, rendus à une liberté totale, ils n’ont aucune peine à survivre en solitaires ! Aux USA, il existe plus de 50 millions de chats errants (pour 90 millions de chats « domestiques ») qui, livrés à eux-mêmes, font un véritable carnage parmi les oiseaux, les rats, souris, lapins, serpents, lézards et autres grenouilles… Les américains estiment que plus de 3 milliards d’oiseaux et 7 milliards de petits mammifères succombent sous leurs griffes chaque année !

     Les chiens retournés à l’état sauvage ne sont pas en reste. Ils se réunissent alors en meutes qui ne sont pas sans rappeler celles des loups, avec un mâle dominant et des chasses en commun lorsque les déchets abandonnés par les humains ne leur suffisent plus. Dans certaines villes, ils vont jusqu’à provoquer de véritables catastrophes comme récemment à Bucarest, en Roumanie, où des hordes de chiens à demi-sauvages terrorisaient les passants. Les autorités locales ont dû prendre de sévères mesures pas toujours comprises des populations locales pour y mettre fin. Le même phénomène s’est produit il y a une vingtaine d’années sur l’île de la Réunion où des cohortes de « chiens jaunes » provoquaient saccages et accidents de la route à répétition. Là-aussi, les autorités durent intervenir pour diminuer ces populations de canidés devenues incontrôlables, parfois au grand dam de certains habitants qui trouvaient les mesures trop radicales.

     Il n’existe pas en France métropolitaine de chiens retournés totalement à l’état sauvage mais tout au plus des animaux abandonnés par leurs maîtres et ayant appris à survivre seuls. Leur « ensauvagement » est alors à mi-parcours entre le statut du chien domestique et celui du chien sauvage. Comme s’il fallait une ou deux générations pour « gommer » vraiment la domestication…

* les mouflons corses

     Le mouflon, on le sait bien, est l’ancêtre du mouton. En Corse, c’est le processus inverse qui s’est produit : des moutons échappés à des éleveurs et retournés à l’état sauvage ont donné naissance à des hardes de chacune une quinzaine de mouflons (certains portant à nouveau des cornes). Ces animaux, très craintifs, se réfugient dans les forêts ou les secteurs escarpés si bien qu’il est difficile pour un humain de les apercevoir. Ils se sont parfaitement adaptés à leur habitat sauvage au point que l’Homme a réussi à en introduire dans d’autres endroits comme dans les Alpes, la baie de Somme, voire les îles Canaries…

* Les impasses de l’ensauvagement

     Il ne faudrait pourtant pas croire que tous les animaux domestiques peuvent ainsi être réadaptables à un milieu totalement sauvage. Certaines pratiques de domestication ont rendu biologiquement impossible pour certaines espèces de se passer de la présence humaine. Sans forcément insister sur des cas extrêmes comme certaines familles de vaches qui ne peuvent mettre bas que par césarienne, pensons plutôt aux petits chiens comme les chihuahuas, yorkshire et autres caniches nains que leur petite taille désavantagerait fortement vis-à-vis de prédateurs plus imposants tandis que leur fragilité constitutionnelle les empêcherait de capturer les proies indispensables à leur alimentation carnassière…

     Quoi qu’il en soit, ce retour à la vie sauvage, cet « ensauvagement », est souvent possible et surtout remarquablement rapide. Là où il a fallu, comme on l’a déjà signalé dans un précédent sujet, bien des années et beaucoup de patience pour « domestiquer » certaines espèces animales (avec, parfois, des échecs retentissants pour d’autres), on s’aperçoit qu’il suffit de quelques générations pour aboutir à nouveau à un ensauvagement, difficile ensuite à inverser. On parle alors de « marronnage », par analogie avec les esclaves échappés de jadis qui étaient alors appelés « marrons », ou bien de féralisation, ce terme provenant du latin fera (animal sauvage) par l’intermédiaire de l’anglais « feral » (« on entendait la nuit les miaulements des chats féraux », a écrit le poète).

Quelles sont les causes de l’ensauvagement ?

     Elles peuvent certainement être volontaires de la part de l’Homme. Une partie des mustangs que nous évoquions plus haut viennent aussi de chevaux relâchés dans la Nature par leurs propriétaires incapables de les nourrir : à chaque crise économique, on voit ainsi leur cheptel s’accroître (et les autorités américaines confrontées à la nécessité de réguler leur nombre). Signalons au passage que certaines domestications ne vont jamais jusqu’au bout de façon totalement délibérée : par exemple, les rapaces élevés en captivité sont gardés à l’état semi-sauvage afin qu’ils ne perdent pas leurs instincts de chasseurs. Ailleurs – mais c’est bien plus triste – les chiens élevés dans le but de combattre sont « conservés à l’état presque sauvage » et « stimulés » en conséquence (il s’agit là bien sûr d’une pratique condamnée par la Loi mais l’homme étant ce qu’il est…).

     Le plus souvent toutefois, il s’agit d’actes involontaires qui concourent à relâcher dans la Nature des populations d’animaux domestiqués.

     On comprend, par exemple, que les guerres (et leurs ruines abandonnées) et d’une façon générale les troubles divers (les pandémies, il y a quelques siècles) contribuent à cette dissémination. De la même façon, les catastrophes naturelles, en faisant tomber les barrières érigées par l’Homme, autorisent cette diffusion : on cite souvent les poules de la Nouvelle-Orléans qui, à l’occasion du passage de l’ouragan Katrina, se sont échappées de leurs poulaillers ; on peut encore les voir voleter en grand nombre dans certaines rues de la ville aujourd’hui…

     Toutefois, le cas le plus fréquent est probablement l’insuffisance de surveillance des cheptels domestiques. Nombre d’animaux s’échappent de leur confinement d’élevage, à moins que plus simplement encore, ils soient importés volontairement ou non par l’Homme lui-même comme les chats ou les lapins en Australie. Ces « erreurs humaines » peuvent entraîner de véritables catastrophes : c’est le cas de ces saumons d’élevage en Norvège, échappés lors de tempêtes plus violentes que la moyenne, et qui, bien que peu adaptés à la vie sauvage, ont réussi par leur nombre à submerger et coloniser des rivières entières.

La domestication par l’Homme n’est pas irréversible

     La domestication – contrairement à ce que pensent bien des gens – n’a, au début, jamais eu un but utilitaire. Les hommes du néolithique ne pouvaient pas savoir que le mouflon deviendrait au fil des générations un mouton susceptible de leur donner de la laine pour se protéger du froid. De la même façon, impossible de prévoir que la vache donnerait bien plus de lait que n’en a besoin son veau… Le début de la domestication repose probablement sur le besoin que l’Homme a de « dominer » la Nature, de créer des situations nouvelles, de se lancer des défis. En domestiquant certains animaux, il n’a pas transformé la Nature : il l’a simplement adaptée, provisoirement, à ses besoins.

     Du fait, les attitudes instinctuelles des différents animaux sauvages ne disparaissent pas lorsqu’ils sont domestiqués par l’homme : tout au plus, peut-on parler d’une raréfaction des comportements sauvages. L’éthologue K. Lorenz expliquait que, en cas de domestication réussie, c’est le seuil de déclenchement du « comportement sauvage » qui est rehaussé : celui-ci ne disparaît pas mais a moins de chance de se produire dans un environnement protégé humain.

     Dans un monde qui, comme on le signalait, se réduit et s’interpénètre de plus en plus, quelle est la place laissée aujourd’hui à ces espèces nouvellement ensauvagées ? Elle suscite débats et controverses. D’aucuns sont tout bonnement furieux de voir des espèces quasi-nouvelles risquer de déstabiliser un peu plus le fragile équilibre de la nature : ceux-là, par exemple, pestent contre les chats « marrons » qui détruisent les oisillons et les petits mammifères menaçant un peu plus encore la biodiversité (le chat en liberté est considéré comme nuisible en Nouvelle-Zélande). Les autres soutiennent qu’il s’agit comme à chaque fois de partager l’espace avec ces nouvelles espèces qui finiront, un jour ou l’autre, par devenir des espèces à part entière et ils défendent eux-aussi une biodiversité qui n’est pas tout à fait la même. La polémique est loin d’être close et chacun trouvera sa propre réponse.

Sources :

1. Wikipedia France

2. Science & Vie, n° 1157, février 2014

3. Encyclopediae Universalis

4. Encyclopediae Britannica

Images :

1. mustangs (sources : www.ac-grenoble.fr/)

2. chevaux sauvages ou mustangs (sources : www.chevauxmustang.com)

3. dingo (sources : www.qcm-de-culture-generale.com/)

4. le chat est bon chasseur (sources : www.linternaute.com)

 5. chiens sauvages : méfiance ! (sources : fr.123rf.com)

6. mouflons (sources : www.ladepeche.fr/)

7. Yorkshire : trop faible pour l'état sauvage (sources : fond-d-ecran-gratuit.org)

8. rapaces, jamais vraiment domestiqués; ici, un faucon  (sources : www.humanima.com)

9. le chat ensauvagé, encore ami ou déjà ennemi ? (sources : www.dinosauria.com) 

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

Mots-clés : film "the misfits", mustangs, domestication, mouflon de Corse, ouragan Katrina, marronage ou féralisation

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

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mise à jour : 13 mars 2023

     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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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)

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1. les extinctions de masse

2. les mécanismes de l'Évolution

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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)

Sujets apparentés sur le blog

1. les extinctions de masse

 2. les mécanismes de l'Évolution

 3. le propre de l'Homme

 4. distance et durée des âges géologiques

 5. le rythme de l'évolution des espèces

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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)

Sujets apparentés sur le blog :

1. place du Soleil dans la Galaxie

2. mort d'une étoile

3. la mort du système solaire

4. les galaxies

5. trous noirs

6. pulsars et quasars

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)

Sujets apparentés sur le blog

1. le schiste de burgess

2. les extinctions de masse

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

4. distances et durées des âges géologiques

5. la notion d'espèce

6. vie animale et colonisation humaine

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