Archive pour la catégorie ‘Cosmologie’

La création de l’Univers racontée simplement -Partie 6 (l’avenir de l’univers)

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L’AVENIR DE L’UNIVERS– Page 96

  1. BIG FREESE– Page 103
  2. BIG CRUNCH– Page 103
    1. QUESTIONS à Jean Claude PECKER– Page 104

 

Voici une hypothèse parmi tant d’autres sur l’avant temps de Planck.

J’ai retenu cette hypothèse car elle me parait aujourd’hui assez cohérente et surtout parce qu’elle repose en partie sur la compréhension mathématique du cosmos. Il existe encore deux autres tentatives d’explications sur l’origine du cosmos mais qui me paraissent (et c’est subjectif je le sais) moins intuitives.

Comme nous l’avons compris, notre réalité n’a plus cours dans ce monde. Plus rien de ce que nous connaissons n’est mesurable, Que savons-nous sur les deux mondes que sépare le mur de Planck.

Avant le mur c’est le temps imaginaire, après le mur c’est le temps réel.

Le temps réel s’écoule, il évolue, pas le temps imaginaire, il reste en l’état.

Imaginez une machine à sous dans un casino. Elle va nous permettre de comprendre la différence entre une énergie et une information. Tant que les rouleaux de la machine sont en mouvement, il existe une énergie. Celle qui les fait tourner. Mais on ne peut pas les lire, on ne peut accéder à aucune information. A l’inverse, quand les rouleaux s’arrêtent, il n’y a plus d’énergie, uniquement de l’information pure. C’est l’état extrême de l’univers avant le «Big Bang», à l’instant « 0 » au moment où il nait. Avant le mur de Planck nous avons de l’information, après le mur, de l’énergie.

Dans le monde de l’après «Big Bang», notre monde, énergie et matière sont liées. Sur le mur de Planck il n’existe aucune particule de matière. Les seules entités que l’on rencontre sont les « monopoles gravitationnels » et les  « instantons ». Le mot « Monopôle » a été inventé par le mathématicien Paul DIRAC vers 1930 (Figure ci-dessous).

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Figure 92 – Paul Dirac

On pourrait les représenter comme des bulles de savon dont la surface présente des images en mouvement, comme un film qui passerait sur un écran en forme de bulle (Figure 93).

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Figure 93 – Bulle de savon

Ces « monopôles » seraient les briques fondamentales de notre monde réel. Ils contiendraient le temps qui passe, l’énergie et le mouvement.

A leurs côtés, on trouve les « instantons » inventés en 1970 par Gérard T’Hooft prix Nobel de physique en 1999 (Figure 94).

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Figure 94  – Gérard T’Hooft

Ils ressemblent également à des sphères, mais ne changent pas d’échelle. Ils sont figés. Ils contiennent chacun une image figée de l’univers. Pour les « instantons » le temps ne s’écoule pas, il n’est pas réel mais imaginaire pur. Il ne contient pas d’énergie mais de l’information. Chez les « instantons » notre film ressemblerait plutôt à un album photo.

Si l’on regarde d’un peu plus près notre cône espace-temps que voyons-nous ?

Sous le mur de Planck une zone qui s’étend du mur à la véritable pointe du cône. Nous allons rentrer dans ce que le physicien John WHEELER (1911-2008) (Figure 95) appelle « l’océan quantique ».

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Figure 95 – John Wheeler

Le monde d’avant et celui d’après le «Big Bang» se mélangent. Avant le mur c’est le royaume des « instantons », après le mur celui des « monopôles ». Plus on descend plus les « instantons » sont nombreux.  Puis on arrive à un état d’équilibre entre les « instantons » et les « monopôles », c’est l’état KMS du nom des trois physiciens qui l’ont mis en évidence, KUBO, MARTIN et SCHWINGER.

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Figure 3 –  Julian Schwinger – Ryoto Kubo –

Cet état KMS établit une relation entre le temps réel et le temps imaginaire, entre l’énergie et l’information, entre l’évolution d’un système en mouvement et l’état d’un système fixe. L’état KMS est une définition mathématique d’un équilibre. Plus on s’enfonce vers le « 0 » plus les « instantons » deviennent stables. Ils cessent de se transformer en « monopôles », avant de dominer entièrement le paysage. Plus on se rapproche de la pointe du cône plus les « instantons » convergent en une spirale vers le point « 0 » où ils finissent par se superposer, se confondre en un seul « instanton » primordial : « l’instanton gravitationnel singulier de taille 0 ».

Cet objet unique contiendrait le secret de la naissance et de l’évolution de l’univers. Ici le temps réel n’existe plus, nous n’avons que du temps imaginaire pur, que de l’information. Le monde physique laisse la place à un monde de mathématiques pures. Voici donc quel pourrait être le secret de l’Univers à l’origine. Au point « 0 » un peu comme l’ADN contient toute l’information nécessaire à un être vivant pour se développer,  « l’instanton gravitationnel singulier de taille 0 » contient toute l’information du grand univers. On pourrait comparer cet objet à un bouquet de sphères, une suite illimité de 0 à l’infini, et dans chaque sphère, il y a une information, un certain état, une image de l’univers. Un peu comme un film image par image.

Imaginez un film sur un disque DVD. Pour comprendre l’intrigue il faut introduire le DVD dans le lecteur, suivre les aventures des héros dans le temps. Depuis le passé (le début du film) jusqu’à l’avenir (la fin du film) on est obligé de s’installer dans le présent (le moment où l’on regarde le film).

En d’autres termes, les évènements sont distribués hiérarchiquement du passé vers l’avenir, sans que cet ordre puisse être violé. Si on commence le film par la fin l’histoire devient incompréhensible. Or que contient le DVD sinon du temps imaginaire. Dès que l’on retire le disque du lecteur, on tient dans la main toute l’histoire du film, sans distinction entre passé et avenir.

Le scénario se résume alors simplement en une information où le temps n’existe plus sous sa forme réelle mais seulement sous sa forme imaginaire. Vous tenez en même temps le début et la fin du film dans votre main. Tous les instants de l’intrigue sont superposés en un seul instant, sans durée et hors du temps.

En résumé dans ce scénario, « l’instanton gravitationnel singulier de taille 0 » c’est le DVD cosmique dans la vidéothèque. L’état KMS, cet équilibre entre l’état et le mouvement qui caractérise notre océan quantique entre l’instant « 0 » et le mur de Planck et l’information, revient à introduire notre DVD cosmique dans un lecteur.

Enfin, au mur de Planck, on appui sur la touche lecture, c’est le «Big Bang», le grand film cosmique peut enfin commencer et la suite, nous la connaissons jusqu’à aujourd’hui.

Ce scénario original repose sur l’idée qu’avant le «Big Bang» il existerait une forme purement mathématique de notre univers. C’est-à-dire qu’il existerait une sorte de code cosmologique, un peu comme il existe un code génétique pour les êtres vivants.


 

QUESTIONS à Jean Paul DELAHAYE,

Mathématicien chercheur au CNRS

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L’Univers tout entier pourrait-il se ramener à des formules mathématiques ? Que doit-on penser d’une telle idée ?

« Ces dernières années en effet il y a un grand nombre de résultats en mathématiques qui consiste à proposer des systèmes de règles mathématiques très simples qui, lorsqu’on les fait fonctionner, engendre de la complexité. On peut par exemple en partant d’un point et en faisant agir des réseaux d’automates cellulaires, obtenir une série d’images, de configurations qui sont de plus en plus complexes et qui peuvent se poursuivre jusqu’à l’infini. Les physiciens peuvent utiliser ces modèles pour proposer des modèles d’évolution de l’Univers. » 

Est-ce que quelque chose peut naître à partir de « 0 » ?

« Il existe des situations en mathématique ou partant de « 0 » dans le cas de l’arithmétique ou, de l’ensemble vide dans le cas de la théorie des ensembles, tout s’engendre à partir de là. C’est l’engendrement des êtres à partir de l’être le plus simple»

 


 

QUESTIONS à Alain BLANCHARD,

Astrophysicien à Toulouse

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Pensez-vous qu’on pourra un jour trouver des indices, des traces, des preuves de ce qui s’est passé avant le «Big Bang» sur la fluctuation du temps par exemple ?

« Je pense que précisément cet instant initial du «Big Bang» est une limite fondamentale de notre connaissance. C’est une limite fondamentale pour une raison élémentaire, c’est que l’on parle de conditions physiques qui ne sont réalisées qu’à cet instant précis. Ce n’est pas de la physique que l’on va pouvoir expérimenter dans un laboratoire. On n’aura pas accès à des expériences qui permettront de fixer cette physique de vérifier expérimentalement qu’elle est correcte ou non. Pour moi, ce fameux «Big Bang» est une limite fondamentale à la connaissance de la physique. 

En sachant toutefois que beaucoup de physiciens ont déjà affirmé l’existence d’une limite à notre connaissance en physique et se sont magistralement trompés.»

 


 

  1. L’AVENIR DE L’UNIVERS

Abordons maintenant la troisième et dernière grande partie de ce sujet.

Après avoir exploré le passé lointain, tournons-nous vers l’avenir de notre Univers. Que deviendra-t-il dans des milliards d’années ? Aura-t-il un jour une fin ? Et si oui, laquelle ?

Dans un milliard d’années environ, tout va changer ! A cette époque, notre étoile aura dépassé la moitié de sa vie, et comme toutes les étoiles elle finira un jour par s’éteindre.

Visitons la période allant de 1 à 5 milliards d’années dans notre avenir.

(Figure 97) Dans un milliard d’années, le soleil aura brûlé une bonne partie de ses réserves d’hydrogène. Il deviendra beaucoup plus léger et moins dense qu’aujourd’hui. Il va par conséquent se dilater et sur terre la température moyenne va doubler passant de 20°C à 40°C. La végétation et les animaux les plus fragiles vont peu à peu disparaître (Figure 98).

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Figure 97 – La Terre aujourd’hui

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Figure 98 – La Terre se réchauffe

Un milliard d’année plus tard, l’homme est menacé à son tour. La température moyenne sur terre est de 70°C.

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Figure 99 – L’humanité disparait

Une solution pour l’humanité ? Quitter la terre ! Pourquoi pas vers mars qui jouira d’un climat agréable pour quelques centaines de millénaires comparable à celui que nous connaissons sur terre aujourd’hui.

Autre possibilité, des villes de l’espace qui pourraient abriter plusieurs millions d’êtres vivants. C’est de la science-fiction aujourd’hui, mais dans quelques milliards d’années ce sera probablement la réalité.

Sur notre Terre, le monde appartiendra aux insectes, les même qui ont existés à la préhistoire avant les dinosaures lorsque la terre était également très chaude (Figure 99).

Dans trois milliards d’années, notre galaxie, la voie lactée, entrera en collision  avec la galaxie d’Andromède (Figure ci-dessous).

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Figure 100 – Collision avec Andromède (vue d’artiste)

En effet du fait de l’expansion de l’Univers, sa trajectoire va croiser la nôtre. Des étoiles nouvelles naîtront du brassage des gaz interstellaires rendant les nuits incroyablement plus claires qu’aujourd’hui.

Dans 4 milliards d’années, la terre sera devenue un enfer inhabitable (Figure ci-dessous) de plusieurs milliers de degrés.

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Figure 101 – L’enfer sur Terre

 

En épuisant son hydrogène, le soleil continuera à enfler, il fera de plus en plus chaud dans tout le système solaire. L’homme devra fuir de plus en plus loin vers les grands satellites de Jupiter et de Saturne, aujourd’hui mondes glacés, mais qui à cette époque lointaine, seront devenus habitables.

Enfin, dans environ 5 milliards d’années, notre soleil mourant sera devenu un monstre, une géante rouge (Figure ci-dessous).

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Figure 102 – Géante rouge

Elle enflammera violemment la terre et avalera l’une après l’autre toutes les planètes du système solaire. On ne trouvera plus de l’eau liquide que sur Pluton, dernier refuge encore habitable et ultime survivant du système solaire avec des températures de 20 à 30°C contre -268°C aujourd’hui.

A cet instant, deux théories s’affrontent.

Soit la masse du soleil est plus grande que ce qu’on pense aujourd’hui et dans ce cas il pourrait s’effondrer sur lui-même et se transformer en trou noir (Figure ci-dessous).

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Figure 103 – Trou noir

Là les choses iraient très vite, en moins d’une heure son diamètre ne serait plus que de 3 Km, il absorberait tout ce qui passe à proximité, et rien, pas même la lumière ne pourra s’en échapper. Dans ce cas notre monde serait aspiré comme une vulgaire poussière au fond d’un aspirateur cosmique avec toutes les autres planètes du système solaire.

En revanche, s’il n’est pas assez lourd pour former un trou noir, alors il s’éteindra lentement et deviendra une étoile à l’agonie, appelée naine blanche (Figure 104) dont l’éclat se ternira de plus en plus jusqu’à devenir un corps sans vie, une étoile morte, inerte qu’on appelle naine noire (Figure 105). Dans tous les cas, dans 5 milliards d’années, notre système solaire n’existera plus.

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Figure 104 – Naine blanche

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Figure 105 – Naine noire

Nous sommes 5 milliards d’années dans notre futur.

L’Univers est en expansion depuis 20 milliards d’années. Cette expansion va-t-elle continuer indéfiniment ou l’Univers finira-t-il par se contracter et s’effondrer sous son propre poids.

Un indice porte à croire que son expansion va non seulement continuer, mais s’accélérer. Ce sont les super novæ, le nom que l’on donne aux étoiles en train d’exploser (Figure 106). Ce sont des corps célestes ultra lumineux et donc facilement observables.

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Figure 106 – Supernovæ

D’après certains calculs, leur lumière est beaucoup plus faible qu’elle ne devrait l’être. En réalité, ces étoiles se trouvent plus loin que prévu, ce qui signifie bien que l’expansion de l’Univers s’accélère sous l’effet d’une force mystérieuse que les astrophysiciens appellent « l’énergie noire ou énergie sombre » !

Les galaxies vont donc s’éloigner les unes des autres sans plus jamais se croiser, de plus en plus vite et ce, jusqu’à l’infini. Et dans ces galaxies, tout comme notre propre soleil les étoiles vont progressivement s’éteindre une à une, se transformant selon leur masse en naine noire, géante rouge, étoile à neutrons et pour les plus massives (au moins la moitié d’entre elles) en trou noir.

Allons toujours plus loin dans l’avenir.

100 000 milliards d’années après le «Big Bang». Dans notre voie lactée et dans les autres galaxies il n’y a presque plus que des étoiles mortes.

1 000 000 de milliards d’années après le «Big Bang», parfois deux étoiles défuntes attirées l’une vers l’autre entrent en collision pour en former une nouvelle qui elle s’allumera ?

Certes sa lumière est faible, mais dans ce futur lointain, on peut espérer compter entre 10 et 100 étoiles par galaxie moribonde, rien de bien remarquable sauf exceptionnellement l’explosion d’une supernovæ qui déchire les ténèbres de son intense lumière.

Une fois dépassé cet embrasement des derniers soleils de l’Univers, celui-ci se mettra à refroidir inexorablement jusqu’au froid absolu (-273°C), alors la matière à son tour commencera à se désagréger.

Les atomes eux même ne sont pas éternels, les protons, les noyaux des atomes auront atteint leur limite de vie dans 1 milliards de milliards de milliards d’années, alors les carcasses inertes des planètes et des étoiles partiront elles même en poussière.

 

  1. LE BIG FREEZE

Enfin, l’univers tout entier pourrait s’évaporer dans le froid et le néant, c’est le « Big Freeze ». La mort thermique de l’univers qui est un de ses destins possibles, il va évoluer jusqu’à un état d’absence de toute énergie thermodynamique disponible lui permettant d’assurer le mouvement ou la vie.

En termes de physique, il a atteint son entropie maximale. L’hypothèse d’une mort thermique universelle provient des idées de William Thomson (1824-1907) (Figure ci-dessous), en 1850.

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Figure 107 – William Thomson; Lord Kelvin

Elle résulte de l’extrapolation à l’ensemble de l’univers de la théorie de la thermodynamique, en particulier des considérations sur la perte naturelle d’énergie mécanique, telle qu’elles résultent du premier principe de la thermodynamique.

  1. LE BIG CRUNCH

Le « Big Crunch » est également un des possibles destins de l’Univers. Il désigne l’effondrement de l’univers, c’est-à-dire une phase de contraction faisant suite à la phase d’expansion. C’est donc en quelque sorte un « «Big Bang» à l’envers », qui consiste à ramener le cosmos à un point de singularité d’origine annulant l’espace et le temps.

Vers la fin de cet effondrement, l’univers atteint une densité et une température gigantesques.

Ce scénario cosmologique se produit selon les propriétés du contenu matériel de l’Univers, en particulier les valeurs relatives de sa densité d’énergie et de sa densité critique.

Mais en cas de Big Crunch, qu’adviendra-t-il du temps ? Aurons-nous affaire à une inversion du sens d’écoulement du temps ? Cette remontée spectaculaire fera-t-elle en sorte que l’on meure avant de naître ? Ce qui a été détruit se reformera-t-il ?

Autant de questions actuellement sans réponses.


 

QUESTIONS à Jean Claude PECKER,

Astrophysicien, professeur honoraire au collège de France

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Quel est selon vous le scénario le plus probable à très long terme ?

« L’Univers nous le connaissons mal…

Nous avons des théories tellement diverses, qu’extrapoler ces théories déjà dans le passé c’est difficile, alors les extrapoler dans l’avenir est difficile aussi.

Selon les uns, je serai plutôt partisan de ceux-là, je crois à l’expansion puis à une retombée dans une densité très élevée pour remonter ensuite comme une sorte d’oscillation de l’univers. Mais la théorie standard, fait que l’Univers sera en expansion… toujours ! Et de façon très rapide. Personne ne sait ce qui arrivera à cet univers en expansion, nous avons le loisir de faire de belles théories sur cela pendant encore de nombreuses années. »

 

La création de l’Univers racontée simplement -Partie 5 (l’univers en expansion)

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LES GALAXIES DANS L’UNIVERS– Page 45

  1. UNIVERS EN EXPANSION– Page 45
    1. LE «BIG BANG» première partie – Page 46
      1. QUESTIONS à Bastien CONFINO– Page 47
      2. QUESTIONS à Jean Louis HEUDIER– Page 63
      3. QUESTIONS à Jean Claude PECKER– Page 68
    2. LE «BIG BANG» seconde partie– Page 49
      1. QUESTIONS à Marc LACHEZE-REY– Page 81
      2. QUESTIONS à Alain BLANCHARD– Page 88
      3. QUESTIONS à Jean Paul DELAHAYE– Page 94
      4. QUESTIONS à Alain BLANCHARD– Page 95

 LE «BIG BANG»

Vidéo : Visite de l’univers visible !

Faisons un zoom arrière à partir de notre planète (Figure 45):

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Figure 45 – La Terre

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Figure 46 – Le Système Solaire

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Figure 47 – Au voisinage du Système Solaire

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Figure 48 – La Voie Lactée

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Même notre galaxie est minuscule, si on la compare à d’autres. Le petit point tout à gauche, c’est la Voie Lactée. Le gros truc, c’est IC1011, situé à 350 millions d’années-lumières de la Terre.

Figure 49 – Groupe local de galaxies

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Figure 50 – Superamas de la Vierge

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Figure 51 – Superamas Local

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Figure 52 – Univers observable

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Figure 53 – Dans cette SEULE image, prise par le télescope Hubble, il y a en réalité des milliers et des milliers de galaxies.

Chacune d’entre elle contient des millions d’étoiles… Et chacune de ces étoiles a ses propres planètes.

Cette image ci-dessous est réelle!

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C’est une image du télescope spatial Hubble d’un amas de galaxies avec le nom poétique de SDSS J1038 + 4849 (appelé parce que cela a été vu dans le Sloan Digital Sky Survey, et les chiffres sont ses coordonnées, comme la latitude et la longitude, dans le ciel ).

Ce que vous voyez est un effet particulier de la relativité appelé «lentille gravitationnelle».

Vous savez que la gravité peut tordre l’espace et donc le trajet d’un objet se déplaçant dans l’espace; C’est le principe même des orbites autour des planètes. La Gravitation tord l’espace lui-même, le déformant. Un objet en mouvement voit sa trajectoire modifiée sous l’effet de cette gravité … y compris la lumière. Et c’est ce que vous voyez.

J1038 est un groupe de galaxies située à environ 4,5 milliards d’années-lumière, et on trouve des milliards d’étoiles dans cet amas.
C’est beaucoup de masse, et donc, beaucoup de gravité. Au-delà, à une distance d’environ 7,5 milliards d’années lumière, se trouvent encore davantage de galaxies. La lumière de ces galaxies passe près de J1038 lors de son voyage vers la terre, et se déplace à travers la région de l’espace déformée par la gravité des galaxies. Cette gravité courbe la lumière, agissant comme une lentille géante faite de gravité (d’où le terme de lentille gravitationnelle, bien sûr).

Il y a beaucoup de façons plier la lumière. La plus simple consiste à la tordre en une forme d’arc. Vous pouvez obtenir un anneau de lumière autour de la galaxie lentille! Elle peut également créer plusieurs copies d’une galaxie d’arrière-plan (ce est ce qu’on appelle une Croix d’Einstein) et même faire en sorte que la galaxie la plus lointaine semble beaucoup plus lumineuse.

Dans J1038, les yeux sont deux galaxies elliptiques, et le nez est une galaxie plus petite (elle peut ou ne peut pas faire partie de la grappe de lentille). Le sourire et les côtés de la tête sont en fait les galaxies beaucoup plus lointaines, déformés en arcs.


Comment tout cela a-t-il commencé ?

Maintenant que nous savons un peu mieux où nous nous trouvons, posons-nous la question la plus importante :

A notre échelle, l’histoire de l’univers est difficilement perceptible.

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Figure 54 – Genèse de l’Univers

Imaginons que l’univers n’a pas 13,7 milliards d’années mais seulement 1 an (Figure 54). Il serait né le 1er janvier à 00h00 et nous serions le 31 décembre à 24h00.

A cette échelle les premières étoiles seraient apparues le 18 janvier. 2 jours plus tard, le 20 janvier, les premières formes de vie voient le jour. Aujourd’hui, le 31 décembre il y a seulement 4 minutes, à 23h56, que l’homo sapiens est apparu.

Et il y a 1 minute, Christophe Colomb posait le pied aux Amériques !

 

Partons en voyage dans le passé.

Une fabuleuse traversée du temps qui va nous mener 5, 10, 15 milliards d’années en arrière, face au grand mystère de la création.

Reculons de 5 milliards d’années et assistons à la naissance de la terre.

Nous sommes à Paris, place de l’étoile (Figure 55).

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Figure 55 – Place de l’Etoile

A mesure que l’on se déplace dans le passé le panorama change.

Les immeubles disparaissent peu à peu, une colline boisée remplace la place de l’étoile et Paris se réduit à une petite bourgade sur l’île de la cité (Figure ci-dessous).

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Paris médiéval

Encore quelques instants et nous voici au même endroit mais à l’époque néolithique (Figure 56).

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Figure 56 – Village néolithique

 

La place de l’étoile est un bois profond qui abrite une tribu d’hommes préhistoriques (Figure 57).

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Figure 57 – Homme préhistorique

 

Vers – 10 millions d’années, ramapithèque (Figure 58) qui est encore un homme singe, fait ses premiers pas.

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Figure 58 – Ramapithèque

Vers – 37 millions d’années, les eaux envahissent le site.

La place de l’étoile est noyée sous une centaine de mètres de mer (la mer stampienne) d’où naitra la petite ville d’étampes 30 millions d’années plus tard (Figure 59).

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Figure 59 – D’après un dessin paru dans : Le massif de Fontainebleau. J. Loiseau

Limite très approximative de la mer Stampienne en bleu clair les lagunes

Pour retrouver la terre ferme, il faut aller vers les Vosges dont les sommets sont émergés.

Vers – 65 millions d’années, nous sommes au Jurassique, une terrible catastrophe survient ! La météorite de Chicxulub atteint la péninsule du Yucatan (actuel Mexique) (Figure 60) et éteint toutes les espèces vivantes dont les dinosaures qui depuis – 100 millions d’années régnaient sur la planète (Figure 62).

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Figure 60 – Collision avec une météorite

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Figure 61 – Les effets du choc

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Figure 62 – Les dinosaures ont disparu

Remontons jusqu’à – 300 millions d’années.

Au trias, pas un seul cri d’oiseau (ils n’existaient pas !) ni les singes, ni les lions, pas même les dinosaures.

Pourtant dans l’air surchauffé on entend des bourdonnements perpétuels. Ce sont les insectes, les premiers habitants de notre planète qui peuplent les forêts carbonifères (Figure 63).

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Figure 63 – Forêt carbonifère

Des monstres 50 fois plus gros que ceux d’aujourd’hui et qui sont les proies favorites des amphibiens.

Encore quelques centaines de millions d’années et nous voici de retour sur ce qui un jour deviendra la place de l’étoile dans un avenir irréel. Il pleut ! C’est le Paléozoïque, un déluge torrentiel pendant des millions d’années (Figure 64).

 

La création de l’Univers racontée simplement -Partie 4 (notre galaxie et l’univers)

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  1. NOTRE GALAXIE ET L’UNIVERS
    1. NOTION DE PROPAGATION DE LA LUMIÈRE
      1. COMMENT ?
    2. LA VOIE LACTÉE
    3. NOTRE UNIVERS AU DELÀ DU SYSTÈME SOLAIRE

Franchissons une nouvelle étape !

Où se trouve notre galaxie ?

Comment se répartissent les autres galaxies dans l’Univers ?

En recherchant les galaxies, plus on va regarder loin dans l’espace, plus on va voyager loin dans le temps. Dans l’Univers, les étoiles ou les galaxies que nous voyons ne sont pas toutes situées à la même époque.

 

  1. Pourquoi et comment cela fonctionne-t-il ?

Prenons l’exemple du déplacement du son.

Plus on s’éloigne de l’origine d’un son, plus il met de temps à nous atteindre. Il se déplace dans l’air à la vitesse de 360 m/s. C’est ainsi que l’on mesure la distance qui nous sépare d’un orage en comptant le nombre de secondes qui séparent un éclair du bruit du tonnerre ! Il suffit ensuite de diviser le nombre de secondes par 3 pour obtenir la distance nous séparant de l’orage en kilomètres.

C’est exactement ce qui se passe avec la lumière à la différence près que cette dernière se déplace à la vitesse de 300 000 Km/s !

Depuis la lune qui est à 400 000 Km de la terre, la lumière met environ une seconde à nous parvenir, le soleil qui est à 150 millions de Kms est à 8 minutes lumière. S’il s’éteignait brutalement nous ne le saurions que 8’ plus tard !

Nous voyons le soleil non pas tel qu’il est, mais tel qu’il était il y a 8 minutes. Jupiter qui est à 700 millions de Kms est à 30’ lumière et la galaxie d’Andromède qui est à 2 millions d’années-lumière nous apparait aujourd’hui telle qu’elle était il y a 2 millions d’années !

Dès qu’on lève les yeux au ciel, on regarde nécessairement dans le passé. Si les habitants d’une planète située à 700 années-lumière de nous regardaient la terre, ils nous verraient telle qu’elle était au XIVe siècle, à la fin du moyen âge !

 

  1. NOTRE GALAXIE: LA VOIE LACTÉE

La voie lactée

On pourrait se l’imaginer comme une ville composée d’étoiles. Elle contient 200 milliards d’étoiles et notre soleil n’est que l’une d’entre elles. C’est cette gigantesque cité cosmique que je vous propose d’explorer.

Nous allons ici encore voyager au cœur de notre galaxie, nous éloigner à des années lumières de notre soleil et voir tout ce qui nous attend. De ces quartiers lointains nos étoiles nous apparaîtront sous un jour différent. Comment est née la voie lactée, comment a-t-elle pu durer aussi longtemps, à quoi ressemblera sa fin ?

Notre citée stellaire est gigantesque. Il nous faudrait une carte de la galaxie pour pouvoir s’y déplacer. Malheureusement, à ce jour nous ne connaissons pas exactement son véritable aspect. La raison en est simple, nous n’en somme jamais sortis, on ne peut pas voler autour pour l’examiner. Nous ne pouvons qu’étudier d’autres galaxies lointaines et extrapoler sur la notre et ce, grâce au télescope Hubble. A ce jour des astronomes tentent de cartographier notre galaxie, mais la tâche est difficile. Elle semble appartenir à la famille des galaxies spirales (à l’opposé des galaxies elliptiques). De profil elle ressemble un peu à un Frisbee géant (figue ci-dessous prise de la terre)!

This magnificent 360-degree panoramic image, covering the entire southern and northern celestial sphere, reveals the cosmic landscape that surrounds our tiny blue planet. This gorgeous starscape serves as the first of three extremely high-resolution images featured in the GigaGalaxy Zoom project, launched by ESO within the framework of the International Year of Astronomy 2009 (IYA2009). The plane of our Milky Way Galaxy, which we see edge-on from our perspective on Earth, cuts a luminous swath across the image. The projection used in GigaGalaxy Zoom place the viewer in front of our Galaxy with the Galactic Plane running horizontally through the image — almost as if we were looking at the Milky Way from the outside. From this vantage point, the general components of our spiral galaxy come clearly into view, including its disc, marbled with both dark and glowing nebulae, which harbours bright, young stars, as well as the Galaxy’s central bulge and its satellite galaxies. As filming extended over several mon

C’est l’une des photos les plus détaillée qui ait jamais été prise de notre galaxie. Sa résolution est de 100 millions de pixels ! Mais cette vue ne représente qu’une partie de l’ensemble (figure ci-dessous, vue d’artiste).

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Au centre on trouve un bulbe brillant, c’est le centre ville, le noyau galactique. A partir de ce centre les bras spirales se déploient, composés de milliards d’étoiles et s’étirent à la périphérie de la galaxie. Si on mesure notre galaxie d’un côté à l’autre, on obtient le nombre étourdissant de 965 000 billions de kilomètres ! la lumière met 100 000 ans pour aller d’un bord à l’autre, sachant qu’elle se déplace à 299 792 458 m/s, on a coutume de dire 300 000 Km/s ! Son épaisseur est de 1 000 années lumière.

Notre système solaire est situé dans un quartier tranquille du bras d’Orion, niché entre deux bras spiraux majestueux, le bras du Sagittaire et le bras de Persée. D’autres quartiers de la galaxie sont totalement différents du notre. Il existe des zones industrielles dynamiques où chaleur et pression contribuent à former de nouvelles étoiles et où d’autres meurent en de gigantesques explosions. Dans le centre ville, les étoiles jouent des coudes pour s’aménager un peu d’espace. Il existe même des quartiers historiques, témoins de la naissance de notre cité stellaire.

L’une des régions les plus spectaculaire de la voie lactée va nous permettre de comprendre comment les 200 milliards d’étoiles (parmi lesquelles notre soleil) ont pu se former. C’est à deux pas de chez nous ! mais il faut quand même 1 500 ans à la lumière pour s’y rendre. C’est un énorme nuage rougeoyant fait de gaz et de poussières, la grande nébuleuse d’Orion (figure ci-dessous)

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Ce nuage détient le secret de la formation de notre soleil et de toutes les étoiles de la galaxie.

En observant notre galaxie, on peut voir de grosses tâches sombres qui cachent la lumière émanant du noyau galactique.

Mozaique de 12 champs de la region centrale de la voie lactée, enregistrée en Atacama. Chaque champs est la resultante de 48 poses unitaire

Ces taches sont produites par de la poussière, d’énormes nuages de poussière qui filtrent la lumière des étoiles comme nos nuages filtrent les rayons de notre soleil. Ces grands nuages cosmiques s’étendent sur des années lumières au travers de la voie lactée. Hubble en a détecté dans la plupart des galaxies spirales. Si on y regarde de plus près, ce gaz et ces poussières, en certains endroits, semblent luire (figure ci-dessous).

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Ce sont des nébuleuses. En plus de la nébuleuse d’Orion, notre galaxie en possède d’autres spectaculaires. La nébuleuse de l’aigle avec ses fameux piliers de la création s’étend sur plus de 4 années lumière (figure ci-dessous).

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Ces couleurs vives nous apprennent de quels gaz sont composées les nébuleuses.  Du vert et vous aurez de l’oxygène, du rouge et c’est de l’hydrogène. on a ainsi une idée de la composition du nuage et de sa température. Les gaz présents dans ces nébuleuses luisent à des milliers de degrés, l’étude de la source de cette chaleur nécessite des stratagèmes innovants, comme l’utilisation de télescopes à infrarouge. Ainsi on peut voir les étoiles cachées à l’intérieur de la nébuleuse (figure ci-dessous)

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On peut même retirer complètement la poussière de l’image en utilisant l’imagerie aux rayons X (figure ci-dessous)

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On découvre ainsi des étoiles qui sont les plus jeunes connues, âgées d’à peine quelques centaines de milliers d’années. Nous observons donc une pouponnière d’étoiles, ce sont ces étoiles qui font monter la température des gaz qui les entourent. Les étoiles sont avant tout composées de gaz et notre galaxie a une atmosphère composée de gaz et de poussières qui entourent toutes les étoiles que nous voyons dans le disque et c’est de ce gaz que naissent les nouvelles étoiles.

  1. A QUOI RESSEMBLE L’UNIVERS AU DELÀ DU SYSTÈME SOLAIRE

Lorsque l’on remonte dans le passé, on se dirige vers le début de notre cône de lumière (Figure 46).

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Figure 46 – Le cône de lumière

Jusqu’où pouvons-nous remonter ainsi ?

Un télescope, c’est une véritable machine à remonter le temps !

On a découvert récemment une galaxie dont la lumière a mis 13 milliards d’années à nous arriver ! C’est l’objet le plus lointain, donc le plus jeune, jamais découvert !

 

  1. LES GALAXIES DANS L’UNIVERS
    1. UNIVERS EN EXPANSION, UNE RÉVOLUTION !

Les étoiles se sont formées il y a environ 400 millions d’années après la naissance de l’Univers. Elles brillent depuis les frontières du cosmos à une distance colossale de 13 milliards d’années-lumière.

Or depuis l’apparition de cette première galaxie, notre Univers a bien changé ! Il a grandi !

Jusqu’en 1929, les scientifiques, Einstein en tête, sont convaincus que l’Univers est fixe, qu’il existe depuis toujours et pour l’éternité !

Seul un mathématicien russe, Alexandre Friedmann (1888-1925) (Figure 42) pense le contraire.

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Figure 42 – Alexandre Friedmann

Il affirme qu’Einstein s’est trompé et que ses équations sont incomplètes ! Quel toupet ! Quand Friedmann découvre la théorie de la relativité générale d’Einstein en 1922, il entreprend dès lors d’en chercher les solutions exactes.

Il entrevoit le premier que cette théorie mêlant gravitation, temps et espace, permet l’étude de la structure de l’univers dans son ensemble.

Il découvre que les équations d’Einstein permettent la description d’un univers en évolution et introduit pour la première fois l’idée d’un univers en expansion. Il indique que l’Univers n’est pas statique mais qu’il se dilate à chaque instant.

En 1929, Edwin Hubble (1889-1953) (Figure 43), un astronome américain, étudie la lumière émise par les galaxies sur le mont Wilson aux états-unis.

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Figure 43 – Edwin Hubble

Il découvre ainsi que les galaxies ne sont pas immobiles dans le ciel. Elles s’éloignent les unes des autres et plus elles sont loin, plus elles vont vite, à la vitesse de 1,6 millions de Km/h!

L’Univers tout entier gonfle comme un immense ballon. Depuis la création de la terre il y a 5 milliards d’années notre système solaire a doublé de volume. L’expansion de l’Univers s’accélère, le cosmos se précipite de plus en plus vers l’infini à mesure qu’il vieillit. L’univers se dilate à partir d’un point unique. C’est la première preuve que l’Univers a eu un commencement.

Les découvertes d’Edwin Hubble vont donner naissance à un concept révolutionnaire : La théorie du « Big Bang », Ce terme de « grosse explosion » a été pour la première fois employé par le physicien anglais, Fred Hoyle en 1950. Ce physicien, défenseur de la théorie de l’état stationnaire (l’état stationnaire est une théorie où l’expansion de l’univers serait accompagnée d’une création et d’une disparition de matière. Ainsi, de la matière serait en train de se créer dans l’univers et en contrepartie de la matière disparaitrait.), employa l’expression «Big Bang» pour se moquer de l’autre théorie défendue par d’autres scientifiques.

 


QUESTIONS à Bastien CONFINO,

Journaliste scientifique Université de Lausanne.

Confino

Quelle est l’énergie responsable de cette expansion ?

« On a longtemps pensé que cette expansion s’arrêterait à un moment puis se re-comprimerait. Aujourd’hui, on pense que l’expansion s’accélère. Pour ce faire il doit exister une force qui pousse l’Univers de plus en plus rapidement.

Il s’agit de l’énergie sombre ! »

Si on imagine l’Univers comme une boule qui grossit, existe-t-il un centre de l’Univers ?

« L’Univers étant infini, on peut considérer que tout point de l’Univers est un centre. Par analogie, considérons la terre comme étant une sphère parfaite. Si on marche droit devant soi, on n’arrivera jamais à un bord, on revient sur ses pas et on continue à tourner autour de la planète. Peut-on dire que paris est plus au centre de cette surface qu’une autre ville ?

Non ! Chaque point peut être considéré comme le centre de la surface terrestre au même titre ; chaque point de l’Univers peut être considéré comme étant le centre de l’Univers. »

Peut-on estimer le nombre d’étoile dans l’Univers ?

« On pense qu’il existe 100 milliards de galaxies et que dans une galaxie on trouve environ 100 milliards d’étoiles.

Savez-vous combien il faut de temps pour compter jusqu’à 1 milliards ? Si on prononce bien tous les chiffres, il faut environ 80 années 24h/24 !

1 milliard c’est un nombre gigantesque et 100 milliards d’étoile est inconcevable pour l’esprit humain.

Imaginons la France recouverte d’une couche de sable de 1m d’épaisseur. Si on compte les grains de sable un à un, on a à peu près le nombre d’étoile dans l’Univers… C’est inimaginable ! (Figure 44)»

 


 

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Figure 44 – Souvenez vous qu’on dit qu’il y a bien plus d’étoiles dans l’espace, que de grains de sable dans toutes les plages que nous avons sur terre…

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Si la galaxie d’andromède était plus brillante dans le ciel, voici comment elle apparaîtrait à nos yeux la nuit avec la lune (à 384 400 Kms de la terre) en comparaison (figure ci-dessus).
N’oublions pas qu’elle se trouve à 2.5 millions d’années lumières et qu’elle est constituée de centaines de millions d’étoiles…

Je vous offre ci-dessous une visite au coeur de la galaxie d’Andromède, galaxie spirale située à environ 2,55 millions d’années-lumière du Soleil.
C’est l’une des rares galaxies visibles à l’œil nu depuis la Terre dans l’hémisphère nord.
D’un diamètre approximatif de 140 000 années-lumière, elle contiendrait environ mille milliards d’étoiles.
Elle est l’une des 200 milliards de galaxies de l’univers connu.
Chaque petit point lumineux que vous voyez représente une des 1 trillons d’étoiles de cet amas galactique, chacune avec sont lot de système planétaire (à l’identique de notre système solaire). Ce que vous ne savez pas encore, c’est qu’Andromède se rapproche de notre voie lactée et qu’un jour, elles fusionneront. Ainsi, il est établi que galaxie d’Andromède et Voie lactée se rapprochent à la vitesse approximative de 430 000 km/h. Elles vont se rencontrer d’ici environ quatre milliards d’années.

Quand ces deux spirales seront suffisamment proches, elles commenceront par se tourner autour. Elles vont ensuite commencer à s’échanger leurs gaz, leurs étoiles, et lentement se mêler pour ne plus former qu’une seule et même énorme galaxie et cela dans sept milliards d’années.

VIDEO – Voyage au cœur d’Andromède

On les appelle des nébuleuses planétaires.
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Les astronomes en ont répertorié plus de trois mille, dans notre galaxie, et elles se ressemblent toutes, à un point tel qu’on pourrait parfois les confondre : toutes dessinent dans le ciel de magnifiques et colorées corolles, centrées sur des étoiles minuscules et presque invisibles.
Souvent, aussi, elles présentent une stupéfiante symétrie, jetant dans l’espace, dans deux directions opposées, des volutes de gaz, distantes de mille milliards de kilomètres, et pourtant absolument semblables.
Ces magnifiques coquilles gazeuses sont soufflées dans l’espace par des étoiles en fin de vie. Ce sont les vestiges d’étoiles d’une masse comparable à celle du Soleil, mais qui s’éteignent lentement. Privées de leur principal combustible nucléaire, l’hydrogène, transformé en hélium au fil de leur existence, ces étoiles commencent à brûler leur hélium, qui réclame plus de température et de pression pour enclencher la fusion nucléaire.
Dans ce processus, l’étoile perd son équilibre thermodynamique et se met à pulser, puis à expulser progressivement son enveloppe gazeuse externe. Après quelques dizaines ou centaines de milliers d’années, une grande partie de l’étoile a été soufflée et son cœur nucléaire privé de combustible s’effondre. Ce cœur nucléaire compact, pas plus gros que la Terre alors qu’il était grand comme le Soleil naguère, s’appelle une naine blanche.
Si elle est privée d’énergie, cette « braise stellaire » demeure cependant extraordinairement chaude, très très longtemps. Sa surface portée à 10 000, voire 100 000 °C, ionise l’immense coquille gazeuse en expansion qui l’auréole. La nébuleuse planétaire, qui s’étend et se dilue dans l’espace, demeure ainsi visible une dizaine de milliers d’années, avant de disparaître…
C’est d’ailleurs leur faible longévité qui explique leur nombre réduit aujourd’hui dans la Voie lactée (trois milles environ, donc) alors que les étoiles de type solaire passant par le stade de nébuleuse planétaire, il y en a eu des dizaines de milliards depuis l’origine de notre galaxie…

La création de l’Univers racontée simplement -Partie 3 (la vie extra terrestre)

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  1. LA VIE EXTRA TERRESTRE
    1. LES CONDITIONS D’APPARITION
    2. QUESTIONS à André BRACK
    3. LES PLANETES CANDIDATES
    4. QUESTIONS à Michel VISO
    5. QUESTIONS à Florence Raulin CERCEAU

 

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Habitons-nous le meilleur des mondes possibles ?

Au XVIIe siècle, le philosophe allemand Leibniz pensait que la Terre offrait les conditions optimales pour la vie malgré ses défauts apparents. L’idée a été critiquée, en particulier par Voltaire dans son conte philosophique Candide, car il y voyait une construction non scientifique de la réalité pour satisfaire les désirs de Leibniz. La pensée du philosophe allemand trouve néanmoins un écho indirect chez les astronomes qui prennent la Terre comme étalon dans leurs études des planètes extrasolaires et dans la recherche d’autres mondes habitables.

Parce que nous ne connaissons qu’un monde habité (le nôtre), il est naturel d’utiliser la Terre comme référence pour chercher de la vie ailleurs, que ce soit sur Mars ou sur Europe, lune de Jupiter qui présenterait un océan d’eau liquide sous sa surface glacée. Mais aujourd’hui, la découverte de planètes potentiellement habitables en orbite autour d’étoiles autres que le Soleil (autrement dit, des exoplanètes) remet en cause cette approche géocentrique.

Durant ces 20 dernières années, les astronomes ont découvert plus de 1 800 exoplanètes et les statistiques suggèrent que la Galaxie en abrite au moins 100 milliards. Parmi les planètes découvertes à ce jour, la plupart sont très différentes de la Terre et exhibent une grande diversité de tailles, d’orbites, de compositions ou de nature de leurs étoiles hôtes (souvent plus petites et plus froides que le Soleil). En regardant de près les caractéristiques de ces exoplanètes, je pense (et je ne suis pas le seul) que la Terre pourrait ne pas être le nec plus ultra en termes d’habitabilité. Le fait que la vie y soit apparue ne suffit pas pour affirmer que les conditions y sont optimales. En fait, certaines exoplanètes très différentes de la Terre auraient de bien meilleures chances de développer et de conserver des biosphères stables. Ces « planètes superhabitables » seront les cibles les plus propices pour rechercher de la vie hors du Système solaire.

Bien sûr, la Terre a plusieurs caractéristiques qui, au premier abord, semblent idéales pour la vie. Elle tourne autour d’une étoile d’âge moyen plutôt tranquille, qui brille avec constance depuis des milliards d’années, ce qui a laissé le temps à la vie d’apparaître et d’évoluer. Elle a des océans d’eau liquide, berceaux de la vie, parce qu’elle est en orbite dans la « zone habitable », une mince région autour du Soleil où la lumière reçue de l’étoile n’est ni trop intense ni trop faible. Plus proche du Soleil, la Terre aurait été très chaude et l’eau n’aurait été présente qu’à l’état de vapeur ; si elle était plus éloignée, l’eau n’aurait été que de la glace.

La Terre a par ailleurs une taille propice à la vie : assez grosse pour retenir une atmosphère épaisse grâce à son champ gravitationnel, mais assez petite pour garantir que la gravité ne plaque pas sur la planète un manteau opaque et étouffant de gaz. La taille de la Terre et sa composition rocheuse favorisent aussi l’habitabilité par d’autres aspects, comme la présence d’une activité tectonique, qui régule le climat en participant au cycle du dioxyde de carbone, et celle d’un champ magnétique, qui protège la biosphère du rayonnement cosmique.

La Terre, un berceau médiocre pour la vie

Cependant, plus les chercheurs étudient l’habitabilité de la Terre, moins elle leur semble idéale. Les conditions sont très variables d’une région de la planète à l’autre et de vastes portions de la surface de la Terre sont presque dépourvues de vie : les déserts sont arides, l’océan du grand large est pauvre en nutriments et les régions polaires sont glaciales.

Par ailleurs, l’habitabilité de la Terre a varié dans le temps. Par exemple, durant l’essentiel de la période géologique du Carbonifère (il y a entre 360 et 300 millions d’années environ), l’atmosphère de la planète était plus chaude, plus humide et beaucoup plus riche en oxygène qu’aujourd’hui. Les crustacés, les poissons et les coraux bâtisseurs de récifs prospéraient dans les mers, de vastes forêts recouvraient les continents, les insectes et autres animaux terrestres atteignaient des tailles gigantesques. La Terre de l’ère carbonifère abritait probablement plus de biomasse que la planète d’aujourd’hui. On peut donc considérer la Terre actuelle comme moins hospitalière qu’à certaines époques passées.

De plus, nous savons que la Terre est amenée à devenir beaucoup moins accueillante. Dans environ cinq milliards d’années, le Soleil aura épuisé la majeure partie de son combustible, l’hydrogène, et l’hélium de son cœur commencera alors à fusionner. Cette réaction libérant une puissance plus importante que la fusion de l’hydrogène, l’étoile gonflera pour devenir une « géante rouge ». L’astre grossira tant qu’il engloutira peut-être la Terre. Mais la vie sur Terre aura disparu longtemps avant. Alors que le Soleil puisera dans ses dernières réserves d’hydrogène, la température de son cœur augmentera progressivement, et la luminosité totale du Soleil s’accroîtra lentement, d’environ dix pour cent tous les milliards d’années. Un tel changement signifie que la zone habitable du Système solaire n’est pas statique, mais dynamique : elle s’éloignera de plus en plus de l’étoile au fil du temps, et la Terre en sortira.

Des calculs récents suggèrent que la Terre d’aujourd’hui ne se trouve pas au milieu de la zone habitable, mais plutôt sur son bord interne : elle est déjà à la limite de la surchauffe . Par conséquent, d’ici environ 500 millions d’années, le rayonnement solaire sera assez fort pour imposer un climat très chaud qui menacera la survie des organismes complexes de la surface terrestre. Dans 1,75 milliard d’années, la température sera si élevée que les océans s’évaporeront, et toute forme simple de vie subsistant encore à la surface disparaîtra.

Ainsi, l’habitabilité de la Terre diminue depuis longtemps et la biosphère se rapproche de sa fin. Tout bien considéré, il est raisonnable de dire que la Terre n’est plus que marginalement habitable.

Dans le Système solaire, la plus grosse lune est Ganymède, satellite de Jupiter dont la masse est seulement 2,5 % de celle de la Terre (Figure ci-dessous).

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C’est insuffisant pour retenir une atmosphère comparable à celle de la Terre, mais il existe des scénarios plausibles pour la formation de lunes d’une masse approchant celle de la Terre dans d’autres systèmes planétaires. Ces lunes de taille terrestre seraient en orbite autour de planètes géantes situées dans la zone habitable de leur étoile. Elles pourraient alors avoir une atmosphère épaisse.

Des exolunes chauffées par les forces de marée.

Pourquoi ces « exolunes » massives seraient-elles plus habitables que la Terre, ou super habitables ? Contrairement à la vie terrestre, qui a pour principale source d’énergie le rayonnement solaire, la biosphère d’une exolune super habitable pourrait non seulement tirer son énergie de son étoile, mais aussi de la lumière réfléchie et du rayonnement infrarouge émis par sa planète géante voisine. Il faut y ajouter l’influence gravitationnelle de la planète. Quand une lune tourne autour d’une planète géante, les forces de marée déforment périodiquement sa croûte, d’où une friction qui chauffe la lune de l’intérieur. Ce chauffage par les marées est probablement à l’origine des océans dont on soupçonne l’existence sous la surface gelée d’Europe (lune de Jupiter) et d’Encelade (lune de Saturne).

Cette diversité de sources énergétiques serait toutefois à double tranchant pour une exolune massive. Il suffirait d’un léger déséquilibre des sources d’énergie complémentaires pour faire basculer tout un monde dans un état inhabitable.

Aucune exolune, habitable ou non, n’a encore été détectée avec certitude, mais certaines pourraient se cacher dans les données en cours d’analyse du télescope spatial Kepler. Pour l’instant, l’existence et la possible habitabilité de ces objets restent du domaine de la spéculation.

En revanche, des planètes super habitables se trouvent peut-être déjà dans notre catalogue d’exoplanètes confirmées ou en cours de confirmation. Les premières exoplanètes découvertes au milieu des années 1990 étaient toutes des géantes gazeuses, de masse comparable à celle de Jupiter, et dont l’orbite était bien trop proche de l’étoile pour abriter une quelconque forme de vie. Mais les astronomes ayant peu à peu amélioré les techniques de détection d’exoplanètes, ils ont découvert des planètes de plus en plus petites et sur des orbites plus clémentes car plus éloignées de leur étoile. La plupart des planètes identifiées ces dernières années sont ce que l’on nomme des super-Terres, des planètes jusqu’à dix fois plus massives que la nôtre et de rayon compris grosso modo entre celui de la Terre (6 371 kilomètres) et celui de Neptune (24 622 kilomètres). Ces planètes sont très répandues autour d’autres étoiles, mais nous n’avons rien de tel dans le Système solaire.

Les plus grosses super-Terres sont probablement dotées d’atmosphères épaisses, ce qui en fait plutôt des « mini-Neptunes » que des versions agrandies de la Terre. Mais certaines parmi les plus petites, peut-être jusqu’à deux fois plus massives que la Terre, auraient des compositions riches en fer et en roches, voisines de celle de la Terre. L’eau liquide pourrait abonder à leur surface si elles sont en orbite dans la zone habitable de leur étoile.

Nous savons aujourd’hui qu’un certain nombre de super-Terres potentiellement rocheuses tournent autour d’étoiles naines “de type M” ou “de type K”, astres plus petits et moins brillants que le Soleil, mais dont la longévité est bien supérieure. En partie en raison de la durée de vie de leurs étoiles, ces grosses planètes sont actuellement les meilleures candidates au titre de monde super habitable.

La longévité de l’étoile, un avantage.

Une biosphère planétaire a en effet peu de chances de survivre à la mort de son étoile. Le Soleil, âgé de 4,6 milliards d’années, se trouve à peu près à la moitié de son espérance de vie de 10 milliards d’années. S’il avait été un peu plus petit, il aurait été une étoile naine “de type K”, à la durée de vie bien supérieure. Ces étoiles naines ont moins de combustible nucléaire que les étoiles plus massives, mais les réactions se déroulant en leur cœur ont un meilleur rendement : l’hydrogène est consommé plus lentement, ce qui accroît la longévité de l’astre. Nous avons catalogué de nombreuses naines “de type K” qui sont des milliards d’années plus âgées que le Soleil et qui brilleront encore des milliards d’années après la mort de ce dernier. Une telle longévité augmente les chances que la vie apparaisse et toute biosphère disposerait ainsi de beaucoup plus de temps pour évoluer et se diversifier.

La lumière d’une naine “de type K” apparaîtrait plus rouge que celle du Soleil, car elle serait davantage décalée vers l’infrarouge. La photosynthèse resterait possible à la surface de la planète malgré cette plage spectrale décalée, mais la végétation serait probablement plus sombre que sur Terre, afin d’absorber le maximum de rayonnement stellaire.

Le cas des naines “de type M” n’est pas aussi favorable, alors qu’elles sont encore plus petites et économes que les naines “de type K”. Elles peuvent briller durant des centaines de milliards d’années, mais elles brillent si faiblement que leur zone habitable est très proche de l’étoile. Cela expose les planètes qui s’y trouvent à de puissantes éruptions stellaires et à d’autres effets indésirables. Avec une plus grande longévité que le Soleil et une zone habitable sans risque, les naines “de type K” offrent le compromis idéal pour la super habitabilité.

Certaines de ces étoiles à longue durée de vie pourraient abriter des super-Terres rocheuses depuis plusieurs milliards d’années. Une biosphère pourrait avoir vu le jour dans ces systèmes planétaires bien avant la naissance du Soleil, prospérant et évoluant pendant des milliards d’années avant que la première biomolécule n’émerge de la soupe primordiale de la jeune Terre.

Je suis fasciné par la possibilité que l’activité de la biosphère modifie son environnement, renforçant peut-être au passage l’habitabilité de la planète, comme cela a été le cas sur Terre. Par exemple, il y a environ 2,4 milliards d’années, notre planète a connu la « Grande Oxydation », une période où d’importantes quantités d’oxygène ont commencé à s’accumuler dans l’atmosphère, probablement en raison du métabolisme des algues océaniques. Cela a conduit à l’apparition d’organismes plus gourmands en énergie, de plus grande taille, plus durables et plus actifs, et a constitué une étape cruciale vers l’émergence progressive de la vie hors des océans et la colonisation des continents.

Si les biosphères extraterrestres modifient aussi leur environnement, peut-être leurs planètes deviennent-elles plus habitables en vieillissant ?

L’étoile hôte et la zone habitable ne sont pas les seuls critères pour rendre super habitable une planète. Cette dernière doit aussi être plus massive que la Terre. Cela préviendrait deux catastrophes susceptibles de s’abattre sur les planètes rocheuses qui prennent de l’âge. Lesquelles ?

Si la Terre était située dans la zone habitable d’une naine “de type K”, l’intérieur de la planète se serait refroidi bien avant la mort de l’étoile. Ce serait un obstacle à l’habitabilité. En effet, la chaleur interne d’une planète entretient les mouvements de convection dans le manteau, auxquels sont dues les éruptions volcaniques et la tectonique des plaques. Ces processus reconstituent et recyclent le contenu de l’atmosphère en gaz carbonique. Sans eux, la quantité de dioxyde de carbone atmosphérique diminuerait régulièrement. La pluie le ramènerait au sol où il se fixerait dans les roches. À terme, l’effet de serre global, dépendant du dioxyde de carbone, serait insuffisant pour maintenir la température atmosphérique. La planète se retrouverait probablement dans un état de « boule de neige » inhabitable, dans lequel toute l’eau de surface serait gelée.

Les effets pervers d’une masse inadaptée

Au-delà de la diminution de l’effet de serre, le refroidissement de l’intérieur d’une planète rocheuse vieillissante pourrait aussi faire disparaître le champ magnétique qui protège la planète des rayons cosmiques nocifs. Ce champ est engendré par la rotation de la partie liquide de son cœur de fer, que la convection et les turbulences transforment en dynamo. Le cœur reste liquide à cause de la chaleur résiduelle de la formation planétaire, ainsi que de la désintégration des isotopes radioactifs qui y sont naturellement présents.

Quand la chaleur interne d’une planète rocheuse s’est dissipée, le cœur se solidifie, l’effet dynamo prend fin et le bouclier magnétique disparaît. Le rayonnement cosmique et les éruptions stellaires érodent la haute atmosphère, et les particules cosmiques de haute énergie parviennent jusqu’à la surface. En conséquence, les planètes âgées perdraient une bonne partie de leur atmosphère – qui sert aussi de bouclier contre le rayonnement cosmique –, et les niveaux élevés de rayonnement qui s’ensuivraient seraient délétères.

Les super-Terres rocheuses vieillissent plus lentement que la Terre, car elles conservent plus longtemps leur chaleur interne grâce à leur masse supérieure.

Des planètes trois à cinq fois plus massives que la Terre sont peut-être trop grosses pour manifester une tectonique des plaques : la pression et la viscosité de leur manteau seraient si élevées qu’elles empêcheraient les mouvements de convection interne. En revanche, une planète rocheuse deux fois plus massive présenterait une tectonique des plaques assez active pour entretenir des cycles géologiques et un champ magnétique pendant plusieurs milliards d’années. Une telle planète aurait aussi un diamètre supérieur d’environ 25 % à celui de la Terre : ses éventuels organismes vivants disposeraient donc d’une surface habitable plus étendue d’environ 56 %.

À quoi ressemblerait une planète super habitable ? La pesanteur y serait plus forte, et une super-Terre moyenne aurait donc probablement une atmosphère plus dense que la Terre. L’érosion des montagnes serait alors plus rapide. En d’autres termes, une telle planète aurait un air plus épais et un relief plus plat. Si elle comporte des océans, le paysage planétaire aplani signifierait que l’eau y forme de nombreuses mers peu profondes parsemées de chapelets d’îles, plutôt que des océans abyssaux avec quelques rares gros continents. La biodiversité dans les mers terrestres étant plus riche dans les eaux peu profondes qui bordent les côtes, un tel « monde d’archipels » serait très avantageux pour la vie. L’évolution, plus active dans des écosystèmes insulaires isolés, stimulerait la biodiversité.

Privé de vastes continents, un monde d’archipels n’aurait-il pas une habitabilité globale plus faible ? Pas nécessairement. On remarque en effet que les régions centrales d’un continent sont souvent des déserts stériles, car trop éloignées de l’air océanique, humide et tempéré.

Sur Terre, certaines régions sont trop chaudes et d’autres trop froides pour qu’une vie abondante s’y développe. Une plus grande homogénéité climatique dépend en particulier de la direction de l’axe de rotation propre de la planète par rapport au plan de l’orbite de révolution. L’axe de rotation de la Terre, par exemple, a une inclinaison d’environ 23,4 degrés, ce qui est à l’origine des saisons et réduit un peu les écarts de température entre les régions équatoriales chaudes et les régions polaires froides. La différence serait plus marquée si l’axe était perpendiculaire au plan orbital. Un monde d’archipels dont l’inclinaison de l’axe de rotation serait encore plus favorable que celle de la Terre pourrait avoir un équateur chaud sans être excessif, ainsi que des pôles relativement tempérés, sans glace. Et, grâce à la plus grande taille du globe et sa surface plus importante, les terres accueillantes pour la vie seraient plus nombreuses que s’il était composé de vastes continents.

Des mondes meilleurs… et plus nombreux !

Réunies, toutes ces réflexions sur l’habitabilité suggèrent que les planètes super habitables sont un peu plus grosses que la Terre et qu’elles ont des étoiles hôtes un peu plus petites et moins brillantes que le Soleil. Si ce raisonnement est correct, sa conclusion est passionnante pour les astronomes, parce qu’il est beaucoup plus facile de détecter des super-Terres en orbite autour d’étoiles naines que des jumeaux du système Terre-Soleil. Jusqu’à présent, les statistiques sur les populations d’exoplanètes suggèrent que les super-Terres autour de petites étoiles sont bien plus répandues dans la Voie lactée que les analogues du système Terre-Soleil. Il semblerait donc que les astronomes aient beaucoup plus d’endroits où rechercher la vie qu’ils ne le pensaient.

Ainsi, la planète Kepler-186f serait super habitable. Elle a un diamètre supérieur de 11 % à celui de la Terre et elle est probablement rocheuse, en orbite dans la zone habitable d’une étoile naine de type m. Elle serait âgée de plusieurs milliards d’années. Malheureusement, nous ne pouvons l’observer avec assez de détails pour étudier son habitabilité, car elle est distante d’environ 500 années-lumière.

Des candidats super habitables plus proches de nous seront peut-être bientôt découverts grâce à divers projets, en particulier la mission Plato de l’Agence spatiale européenne, qui devrait être lancée d’ici 2024. Ces planètes seront aussi des cibles de choix pour le télescope spatial James Webb, un observatoire dont le lancement est prévu pour 2018.

Avec un peu de chance, nous serons bientôt capables de pointer du doigt une région du ciel où se cache une planète qui, contrairement à ce que pensait Leibniz, serait plus accueillante que la Terre.

C’est justement autour de ces étoiles que les astronomes ont découvert les premiers systèmes solaires étrangers.

Depuis 1995 on a trouvé pas loin de 1000 planètes en orbite autour de lointains soleils plus ou moins semblables au notre et il semble en rester un millier encore à découvrir !

Ces planètes ressemblent à Jupiter, ce sont d’énormes boules de gaz.

Depuis juin 2002, on observe un soleil dans la grande ourse qui ressemble énormément au notre, il s’agit de 47 URSAE Majoris (Figure 43).

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Figure 43 – URSAE Majoris

Ce système solaire est un peu plus jeune que le nôtre (quelques centaines de millions d’années), il est aussi composé de planètes gazeuses et on est en droit de penser que l’une d’elle pourrait posséder un satellite qui ressemblerait à la terre. Comme ce monde est plus jeune il pourrait abriter des dinosaures extra-terrestres !

Tout récemment, en juillet 2015 une exo planète semblable à notre terre a été découverte par la sonde d’exploration Kepler, il s’agit de KEPLER 452b (Figure 44) située à 1.400 années-lumière environ dans la constellation du Cygne (Figure 45).

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Figure 44 – Kepler 452b, vue d’artiste

La prudence s’impose tout de même. Sa densité, et donc sa composition, restent inconnues puisque seul son rayon a été déterminé mais pas sa masse.

Tout aussi inconnue est la composition de son atmosphère, laquelle influe grandement sur la présence d’eau liquide ou non, même lorsque l’on se trouve, comme c’est le cas ici, dans une zone où elle peut exister.

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Figure 45 – Constellation du Cygne

Elle est plus âgée que le Soleil. Environ 6 milliards d’années soit 1,5 milliard d’années de plus que notre Soleil. Or, même si notre étoile ne sera pas encore devenue une géante rouge dans un milliard d’années, sa propre évolution va tout de même la conduire à faire bouillir les océans de la Terre, la rendant inhabitable.

Kepler 452b en est peut-être précisément au même stade.

Nous avons 300 milliards d’étoiles dans notre galaxie, si seulement 1/1000 possède une planète habitable alors 300 millions de planètes abritent peut être la vie dans notre seule galaxie…

 

  1. LES CONDITIONS D’APPARITION

 

QUESTIONS à André BRACK,

Exobiologiste au CNRS.

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Où sont ces planètes susceptibles d’abriter la vie ? Elles tournent autour de quels soleils ? Comment définit-on le bon candidat pour l’apparition et le développement de la vie ailleurs ?

« 1 étoile sur 100 environ ressemble au soleil ! Par contre la taille de la planète candidate doit être parfaite. Si elle est trop grosse, c’est une planète gazeuse (comme Jupiter ou Saturne) si elle est trop petite en ne peut pas retenir son atmosphère et pour avoir de l’eau liquide à la surface de la planète il faut un « couvercle » afin de maintenir l’eau. Il faut donc que l’atmosphère puisse rester. La taille de la terre, Vénus et Mars est parfaitement adaptée tout comme leurs distances par rapport au soleil.

Il faut aussi un soleil ayant une certaine taille. Il doit être suffisamment gros pour retenir les planètes au sein d’un système solaire et suffisamment puissant pour apporter assez d’énergie aux planètes.»

  1. LES PLANETES CANDIDATES

En admettant que les conditions primitives de la vie aient pu apparaître. A quoi pourraient ressembler des organismes extra-terrestres ?

« Pour les chercheurs, le summum de la vie c’est une bactérie. En effet, les bactéries sont les êtres vivants qui ont peuplé majoritairement les océans primitifs. Ce sont des micro-organismes qui font 1/1000 de mm de diamètre. Ce sont certaines de ces bactéries qui ont ensuite évoluées vers des systèmes pluri cellulaires allant jusqu’aux mammifères. 

Il existe deux tendances concernant l’acceptation de la vie sur une autre planète. La première, représentée par Jacques MONOD (Figure 40), Biologiste et biochimiste français

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Figure 40 – Jacques MONOD

Qui pensait que la vie est un phénomène tellement complexe qu’il ne peut se reproduire.

 La seconde position, plus communément admise de nos jours, considère que la vie est universelle.

Ainsi, tout corps céleste qui a de l’eau à sa surface et une atmosphère a de fortes chances de pouvoir démarrer la vie, à condition que le démarrage soit « simple ». On sait que ces conditions étaient remplies sur Mars», par conséquent, si le démarrage est simple il peut se reproduire facilement !

Y a-t-il des possibilités de dialogue avec d’autres civilisations ?

« Si on arrivait à écouter une civilisation extra-terrestre, ce serait le signe d’au moins une seconde preuve de vie ailleurs. Par contre, le dialogue est impossible car le temps de réponse à ces civilisations dépasse largement une vie humaine. »


La Terre ne présente pas les mêmes cicatrices que les autres planètes telluriques du Système Solaire ou la Lune, mais les scientifiques s’intéressent à son bombardement par des objets cosmiques pour deux raisons principales. D’abord, parce que ces chocs ont modelé la Terre et sa géologie – et pourraient encore avoir lieu. Ensuite, parce que les météorites auraient pu apporter les composants essentiels à l’apparition de la vie sur Terre.

Une nouvelle étude, menée à l’Institut Carnegie de Washington, renforce cette idée. Les scientifiques ont analysé par spectroscopie 11 chondrites carbonées et une uréilite, une météorite rare dont la composition chimique diffère de celle des chondrites. Ils y ont trouvé des traces d’adénine et de guanine, des bases constitutives de l’ADN, ainsi que trois analogues de bases peu présents sur Terre. Cela suggère que ces météorites n’auraient pas été contaminées par du matériel génétique terrien. D’autant que ni le sol ni la glace où ces météorites ont été trouvées ne contiennent ces différentes bases.

La Terre aurait reçu de l’espace des éléments essentiels à la vie telle qu’on la connaît.


QUESTIONS à Michel VISO,

Exobiologiste au CNES.

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En quoi étudier le ciel permet d’en savoir plus sur la Terre ?

Au cours de l’histoire des planètes, leur atmosphère évolue, sous l’action du Soleil et des phénomènes locaux. On en connaît bien quatre : celle de la Terre, de Vénus, de Mars et de Titan, toutes très différentes. Étudier les atmosphères, c’est apprendre à connaître les mécanismes qui les modifient. Et comprendre ça, c’est mieux prévoir leur évolution. Et par conséquent avoir une meilleure idée de comment évoluera, à l’échelle de dizaines de milliers d’années, l’atmosphère terrestre. Ce qui est d’autant plus dur que son histoire n’est pas « pure », à cause de l’influence humaine.

A court terme, comment va progresser notre connaissance des atmosphères planétaires ?

Il y aura d’abord ExoMars, un programme de l’Agence spatiale européenne, qui se décline en deux missions : en 2016, un satellite déposera un atterrisseur sur Mars, qui récoltera pendant quelques jours des données atmosphériques locales et montrera que l’Europe aussi peut se poser sur la planète rouge. Ce même satellite orbitera la planète pour en observer l’atmosphère, et notamment essayer de confirmer la présence de méthane [qui pourrait être un indice d’une vie martienne]. Puis en 2018, un atterrisseur russe y posera un rover européen, qui pourra notamment forer le sol martien jusqu’à 2m de profondeur. On peut aussi mentionner Seis, une mission de la Nasa qui étudiera la structure interne de Mars grâce notamment à des instruments européens.

Avec les projets de conquête de Mars, ou la découverte d’exoplanètes dans des zones habitables, on se prend à rêver d’une migration vers une autre planète…

On a le droit de rêver, mais ce ne sera qu’un rêve. Certains disent qu’il peut y avoir un plan B, comme Mars One. C’est faux : il n’y a pas de plan B. Il est fou, et pas très malin, de proposer qu’on quitte un endroit où il y a tout – des océans, des lacs, des plantes et des animaux- pour un endroit, Mars, où il n’y a rien. Ou pour des exoplanètes situées à des milliers d’années-lumière. Dire qu’on va sauver l’humanité comme ça, ce n’est pas sérieux.

L’espace doit faire rêver, l’espace doit agrandir nos connaissances, mais le seul endroit où l’humanité vivra, jusqu’à son éventuelle extinction, c’est sur la Terre.


Sera-t-on un jour en contact avec une forme de vie extraterrestre?

Des astrophysiciens américains du programme SETI ont indiqué leur volonté d’envoyer des signaux vers des étoiles dans l’espoir d’établir un contact avec une civilisation extraterrestre.

QUESTIONS à Florence Raulin CERCEAU,

Astronome, chercheur au centre Alexandre Koyré.

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A quand remonte l’idée d’une vie extraterrestre?

Ça dépend de quoi en parle. L’idée d’une pluralité de mondes remonte à l’Antiquité. La pensée philosophique des atomistes montre que si on étend ce qui se passe sur terre dans l’univers, cela laisse la place à des mondes innombrables. Cette philosophie sera reprise à différents moments de l’histoire de l’Humanité. Au temps de l’Inquisition, cette idée se confronte à celle des créateurs. Elle est relancée avec Copernic qui indique que la Terre n’est plus au centre de l’univers. L’humanité non plus, donc l’espoir de trouver une autre civilisation dans le cosmos existe. Ce n’est qu’au 19e siècle que les scientifiques s’emparent du sujet à travers Camille Flammarion notamment.

Et l’envoi de signaux?

A la fin du 19e siècle, des personnages ont l’idée d’envoyer des signaux visuels pour signaler notre présence vers des planètes voisines, notamment Mars qu’on pensait habitée. Ces initiatives sont ponctuelles et isolées. Il n’y a pas de mouvement scientifique à proprement parler. On écrit des chapitres pour proposer des méthodes qui enverraient des signaux à partir d’énormes lampes, de rayons du soleil et de miroirs.

La grande découverte technologique est la radio astronomique vers 1950. Des chercheurs américains publient un article en disant qu’on peut «écouter les étoiles». Le programme SETI naît en 1959 et est mis en pratique par plusieurs scientifiques dans les années 1960. Frank Drake trouve alors une équation pour réfléchir à chacun des paramètres qui permettraient de trouver des civilisations extraterrestres dans l’univers (taux de formation des étoiles dans la galaxie, planètes susceptibles d’avoir la vie…).

Aujourd’hui, où en est-on?

Certaines nouveautés technologiques permettent de développer les signaux optiques. Mais ce sont les écoutes des exoplanètes, des zones habitables, par des radiotélescopes qui pourraient apporter des réponses à cette recherche de civilisation avancée.

Pourquoi ce domaine n’est-il pas pris au sérieux?

Cette science est marginalisée, et en mal de reconnaissance car elle est très vite associée à la science-fiction ou aux ovnis. En France, nous avons peu de représentants du programme SETI. Aux États-Unis en revanche, ce domaine a plus d’échos à travers le SETI Institute qui dispose de subventions privées importantes.

Pour finir, sommes-nous seuls dans l’univers?

Si je pensais que non, je ne travaillerais pas là-dessus. C’est possible mais la quête va être difficile. Les exoplanètes nous offrent l’espoir de détecter des bio signatures. On avance vite dans ce domaine. Il faut continuer.


 

La création de l’Univers racontée simplement -Partie 2 (le système solaire)

2

LE SYSTEME SOLAIRE 

  1. LE SOLEIL
  2. LES PLANETES
    1. MERCURE
    2. VENUS
    3. TERRE
    4. MARS
    5. JUPITER-SATURNE
    6. URANUS-NEPTUNE
    7. PLUTON
      1. La ceinture de Kuiper
      2. La ceinture d’astéroïdes
    8. SEDNA
  1. LES SATELLITES
    1. LUNE
    2. EUROPE
    3. TITAN
      1. QUESTIONS à François FORGET
  1. L’EXPLORATION
    1. VOYAGER I ET II

LE SYSTEME SOLAIRE

  1. Les planètes

Nous comptons aujourd’hui 8 planètes (Figure ci-dessous) qui gravitent autour du soleil depuis maintenant 5 milliards d’années.

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Les planètes du système solaire : pour se souvenir de leur ordre, un petit moyen mnémotechnique : “Si Mon Vélo Tombe dans la Mer, Je Suis Un Nul de la Pédale” ! Ça vaut ce que ça vaut, mais avec moi, ça marche !

Lorsque l’on lève la tête sous un ciel étoilé, on distingue environ 5 000 étoiles. Elles appartiennent toutes à la voie lactée, notre galaxie.

Cette dernière compte environ 300 milliards d’étoiles…

A une échelle plus humaine, si l’on représente le soleil comme une orange, la terre est un grain de sable situé à 9 m, Jupiter un noyau de cerise placé à 60 m, Saturne est également de la taille d’un noyau de cerise à 120 m de l’orange et pluton est un grain de sable placé à 600 m.

VIDEO – Le système solaire à l’échelle !

Il est amusant de savoir qu’on pourrait placer toutes les planètes du système solaire les unes à côté des autres afin de combler la distance de la terre à la lune (Figure ci-dessous) :

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Figure 4 – Encombrement des planètes

Le système solaire est le seul système planétaire que nous pouvons explorer à l’heure actuelle.

Ci-dessous, la durée d’une journée sur les planètes du système solaire. une journée correspond à un tour complet de la planète autour de son axe. Les saisons par contre sont le résultat de l’orbite complète de la planète autour du soleil.

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Quelles sont les planètes constituant ce système ?

Le Soleil

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Le soleil n’est pas une planète mais une étoile. Né il y a plus de 4,5 milliards d’années de la condensation d’une froide nébuleuse galactique, il s’est progressivement contracté et réchauffé pendant les premiers dix millions d’années de son existence. Sa lumière est passée de l’infrarouge au jaune, sa couleur actuelle.
La distance entre la Terre et le Soleil (150 millions de Kms) est un autre facteur important. C’est elle qui détermine la quantité de chaleur reçue du Soleil. L’orbite de la Terre autour du Soleil est pratiquement circulaire ; en d’autres termes, la Terre est à la même distance du Soleil tout au long de l’année. Cela lui assure donc une insolation quasi-constante.
Le Soleil, qui permet la vie sur Terre a encore 5 milliards d’années à vivre, et la Terre ne se détruira qu’avec lui lorsque son volume augmentera jusqu’à l’absorber entièrement.

VIDEO – 5 années dans la vie du Soleil !

Dans l’ordre d’éloignement par rapport au soleil, on trouve :

Mercure

Mercure

Figure 5 – Mercure

La planète Mercure (Figure 5) doit son nom au dieu Mercure du commerce et des voyages, également messager des autres dieux dans la mythologie romaine. La planète a été nommée ainsi par les Romains à cause de la vitesse à laquelle elle se déplaçait. Etant la plus proche du soleil, c’est également celle qui orbite autour de lui le plus rapidement. De ce fait, plus on s’éloigne de notre étoile, plus les planètes tournent lentement autour de lui.

C’est la planète la plus proche du soleil et la moins massive du système solaire, elle se trouve à 58 millions de Kms de notre étoile. Elle est visible à l’œil nu de la terre même si elle est souvent noyé dans l’éclat du soleil. Elle est trois fois plus petite que la terre. Son atmosphère est quasi inexistante, il règne une température allant de 430°C à -183°C et on ne trouve aucune trace de vie.

C’est la première planète « tellurique » (Tellurique qualifie les planètes similaires à la Terre par leur constitution de roches et de métaux) (Figure ci-dessous).

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Vénus

Vénus

Figure 7 – Vénus

C’est l’étoile du berger! Lorsque Vénus est visible (Figure 7), elle apparaît toujours la première dans le ciel du soir et disparaît la dernière dans le ciel du matin. C’est l’astre le plus brillant du ciel, après le Soleil et la Lune. Cette particularité la rendait utile aux bergers, car ils pouvaient s’orienter en la voyant : le soir, elle se trouve toujours dans la direction ouest ; le matin, toujours vers l’est.

Elle se trouve à 108 millions de Kms de notre étoile. Son atmosphère est constituée de gaz carbonique, d’azote et de dioxyde de soufre. De par sa taille et sa masse, Vénus est très similaire à la Terre et a souvent été décrite comme la sœur jumelle de cette dernière. Les deux planètes sont semblables, autant par des aspects physiques qu’orbitaux.

C’est la seconde planète « tellurique » (Figure 6).

Terre

terre

Figure 8 – La Terre

La terre se trouve à 150 millions de Kms du soleil ce qui correspond à 1 u.a (unité astronomique de longueur).

La vie est apparue sur la terre grâce à la présence d’eau liquide, d’une atmosphère épaisse qui protège la surface des rayonnements nocifs provenant du soleil, d’un bonne distance par rapport à notre étoile conférant à la terre une température propice au développement de la vie.

 

Mars

Mars

Figure 9 – Mars

Mars (Figure 9) se trouve à 200 millions de Kms du soleil.

Elle est moitié moins grande que la terre dont elle est presque la sœur jumelle (Figure 10).

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Figure 10 – Rapport de tailles entre la Terre et Mars.

Sa température est d’environ -65°C.

On y trouve c’est incroyable, une montagne culminant à plus de 20 000 m, le mont Olympus (Figure 11).

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Figure 11 – Mont Olympus

La base de cette montagne occuperait pratiquement les 4/5 de la surface de notre pays ! (Figure 12)

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Figure 12 – Emprise au sol  du mont Olympus

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Ci dessus : Le mont Olympus recouvrant entièrement l’état de l’Arizona.

Elle possède une petite atmosphère ténue (11 Kms d’altitude). La présence durable d’eau liquide pure à la surface de Mars est considérée comme improbable, en effet compte tenu de la pression et de la température à la surface de Mars, l’eau ne peut exister à l’état liquide et passe directement de l’état solide à l’état gazeux par sublimation.

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Ci dessus Mars telle qu’elle aurait pu paraître si l’eau était restée à sa surface.

C’est la quatrième planète tellurique (Figure 6).

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Le robot curiosity à la surface de la planète rouge en août 2015.

La sonde européenne Mars Express vient de faire parvenir à l’Agence Spatiale Européenne une photo panoramique de la planète Mars, prise à moins de 10 000 km de sa surface.

Si la sonde spatiale New Horizons de la Nasa nous dévoile régulièrement des images au plus près de Pluton, l’agence européenne n’est pas en reste avec sa sonde, Mars Express, qui elle nous offre des clichés à couper le souffle de la tant convoitée planète Mars.

À quelque 5 600 millions de kilomètres de la Terre, qu’elle a quitté en 2003, Mars Express vient tout juste de faire parvenir à l’ESA un superbe cliché panoramique de la planète rouge.

La photographie a été prise à une altitude d’environ 9 900 km de la surface de Mars, quasiment au point le plus éloigné de l’orbite décrite par Mars Express.

Cette altitude permet d’avoir une vue inédite et beaucoup plus large de la planète Mars, au contraire des habituels clichés réalisés à environ 300 km de sa surface.

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Le bas de l’image nous offre à voir la calotte glaciaire du pôle Sud de la planète, formée d’eau gelée et de glace de dioxyde de carbone, et qui s’étend sur une zone réduite, la photo étant été prise durant l’été martien.

Le centre de la photo nous fait découvrir les régions montagneuses de l’hémisphère sud et leurs cratères.

Enfin, en haut à gauche de l’image, on découvre une partie du bassin d’impact Hellas, qui mesure environ 2.200 km de diamètre pour plus de 8 km de profondeur.

DERNIÈRE NOUVELLE : DE L’EAU SUR MARS !

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Cette image ci-dessus (prise en  milieu d’été lorsque les RSL sont les plus actives dans les latitudes méridionales et que la température se situe entre -20°C et 0°C. Photo NASA / JPL-Caltech / University of Arizona) montre les montagnes centrales du cratère de Hale sur Mars, l’un des quatre endroits sur la planète où les scientifiques ont confirmé aujourd’hui l’existence de rivières d’eau salée appelées “recurring slope lineae”  (RSL). Ces flux actifs d’eau saumâtre sont saisonniers et descendent le long de falaises, la plupart du temps orientées vers le nord-ouest (en haut à gauche). Cette eau n’est pas potable et elle regorge de sels appelés perchlorates, potentiellement toxiques pour l’homme. Ils peuvent provoquer des troubles thyroïdiens, irriter la peau et abîmer le système digestif, le tissu mammaire et le placenta. Si ces maux ne sont pas des plus réjouissants sur Terre, imaginez le problème sur Mars, où l’assistance médicale n’est pas très développée…

Prenons les choses sous un autre angle. Cette eau est plus salée que celle du lac Don Juan, dans l’Antarctique, soit l’eau la plus salée sur Terre. “Aucune forme de vie ne peut se développer dans les saumures du lac Don Juan”, explique Chris McKay, planétologue à la NASA (McKay ne fait pas partie de l’équipe qui a découvert la présence d’eau sur Mars).

Dans ce cas, comment fera-t-on pour se désaltérer quand nous nous établirons sur la planète rouge? Importer de l’eau depuis la Terre reste onéreux et inenvisageable sur le long terme. Tenter d’appliquer les mesures de survie prises par l’astronaute du film Seul sur Mars, à savoir, brûler de l’oxygène et de l’hydrogène pour produire de l’eau, s’avèrerait extrêmement dangereux. Certains ont suggéré d’installer un humidificateur géant afin d’extraire l’eau de la fine atmosphère de la planète. D’autres pensent qu’on pourrait mettre de la terre – qui contient des cristaux de glace – dans une chaudière et recueillir la vapeur d’eau pour la re condenser.

Pour boire sur Mars, la manière la plus efficace sera toutefois d’exploiter l’eau douce présente en masse aux pôles, selon les chercheurs. La calotte glaciaire nord s’étend ainsi sur près de mille kilomètres. Mars abrite également des glaciers recouverts de poussière. Selon une étude récente, il y aurait suffisamment d’eau gelée sur la planète rouge pour recouvrir celle-ci d’une couche d’un mètre de glace. Il s’agit d’une source potentiellement stable d’H2O (bien que probablement non renouvelable).

À titre de comparaison, l’eau salée découverte récemment a un caractère transitoire: elle n’apparaît que pendant la saison chaude. Bien qu’il y ait beaucoup d’eau, celle-ci s’étend sur de larges surfaces, rendant le volume réparti sur plusieurs endroits totalement insignifiant. “Vouloir récupérer cette eau n’aurait par conséquent aucun sens”, déclare John Logsdon, professeur émérite à l’Institut de politique spatiale de l’Université George Washington.

La solution pour exploiter les réserves d’eau gelée? Forer le sol.

Mais il y a peu de chances que cette eau soit elle aussi potable à l’état naturel. Les perchlorates sont omniprésents sur Mars et, selon certaines estimations, les sols en contiendraient entre 0,5 et 1%, soit un taux clairement toxique pour l’homme. En bref, si on faisait fondre cette eau, on se retrouverait avec une eau riche en perchlorates et autres cochonneries. Sur Terre, les perchlorates présents dans l’eau sont éliminés par un processus de désalinisation, au cours duquel l’eau de mer est transformée en eau douce. Selon l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA), il existe trois méthodes: l’échange d’ions, l’osmose inverse ou le traitement biologique.

Heureusement pour les futurs Martiens, “ces méthodes de désalinisation devraient fonctionner sur Mars”, ajoute McKay. La salinité très élevée nécessiterait toutefois une plus grande quantité d’énergie.

L’échange d’ions, qui reste la méthode la plus employée aux États-Unis pour débarrasser l’eau des perchlorates, consiste à échanger des ions perchlorates avec d’autres molécules de la même charge. L’osmose inverse utilise la pression pour faire passer l’eau pure à travers une membrane dotée de petits trous et capable de retenir la plupart des substances indésirables. Un peu comme un videur de boîte de nuit qui ferait le tri à l’entrée. L’eau rentre, les perchlorates restent dehors.

Le défi principal consiste à envoyer l’équipement nécessaire sur Mars et veiller à ce que la technologie soit assez fiable pour y lancer une mission car, en cas d’avarie, il faudrait au moins six mois de plus pour remplacer l’équipement”, explique Stephanie Schierholz, porte-parole de la NASA.

Autre option: le traitement biologique, par lequel les bactéries se nourrissent des perchlorates. L’utilisation des microbes présente un avantage de taille par rapport aux deux autres méthodes, dans la mesure où la question du traitement des déchets riches en perchlorate ne se pose pas, ce qui nous éviterait de polluer Mars. Toutefois, en l’absence de formes de vie martiennes susceptibles de se nourrir des perchlorates, il se pourrait que nous devions importer nos propres bactéries. Les scientifiques de la NASA souhaitent que la planète rouge soit exempte de microbes terrestres le plus longtemps possible, afin d’étudier la faune locale sans se soucier d’une quelconque contamination. C’est pourquoi des précautions particulières devront être prises afin de retenir ces bactéries.

Dépouiller Mars de ses ressources naturelles n’étant pas notre objectif, nous aimerions également construire une usine de production d’eau potable sur place. C’est là que les vingt ans de recherches menées par la NASA sur les systèmes de survie dans l’espace s’avèreront utiles. La Station spatiale internationale dispose ainsi d’un processeur qui “recycle l’urine et la transforme, à hauteur de 80%, en eau potable, ce qui permet aux astronautes de s’hydrater”, ajoute Schierholz.

Eh oui. Si vous allez sur Mars, vous finirez par boire votre urine purifiée. C’est l’alternative écologique par excellence.

DERNIERES NOUVELLES

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Le 14 mars 2016 l’Europe s’envole vers Mars !
À partir de 10h, aura lieu le décollage de la sonde ExoMars TGO, qui doit décoller de Baïkonour. Après 7 mois de voyage, elle se mettra en orbite autour de Mars, laissant un petit atterrisseur, Schiaparelli, se poser sur la planète rouge…

Jupiter-Saturne

Jupiter et Saturne sont des planètes géantes gazeuses.

Jupiter

Figure 13 – Jupiter

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Figure 14 – Comparaison Amérique du Nord et Jupiter

La Terre dispose depuis longtemps d’un ange gardien à qui nous devons beaucoup. Sans lui, il est fort probable que l’humanité, et même la vie n’existerait pas, ou peut-être seulement sous une forme très primitive.

Cet ange gardien, c’est la planète géante, Jupiter (Figure 14). Grâce à son immense force d’attraction, Jupiter a réussi à capter un nombre phénoménal d’astéroïdes et de météorites, les empêchant d’aller percuter la Terre et permettant à la vie de s’y installer paisiblement.

Jupiter agit comme un immense bouclier pour nous.

Saturne

Figure 15 – Saturne et ses anneaux

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Figure 16 – Voici la taille de la Terre comparée à Saturne.

Les anneaux de Saturne (Figure 15) sont constitués d’innombrables particules de glace (95 à 99 % de glace d’eau pure selon les analyses spectroscopiques) et de poussière dont la taille varie de quelques micromètres à quelques centaines de mètres; ils ont chacun une orbite différente. Les anneaux forment un disque dont le diamètre est de 140 000 km (les anneaux principaux s’étendent de 7 000 à 72 000 km) comportant plusieurs divisions de largeurs variées et dont l’épaisseur va de 2 à 10 mètres.

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Uranus

Figure 17 – Uranus

Neptune

Figure 18 – Neptune

Uranus et Neptune (Figures 17 et 18) sont des géantes de glace.

Uranus doit son nom à la divinité romaine du ciel, Uranus, père de Saturne et grand-père de Jupiter. C’est la planète du Système solaire dont l’atmosphère est la plus froide.

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Figure 19 – Voilà ce qu’on voit de la Terre au-delà de Neptune, à plus de 6 milliards de kilomètres. (C’est zoomé.)

Pluton

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Figure 20 – Pluton

Pluton (Figure 20) est considéré comme une « planète naine » de la famille des Trans neptuniens (En astronomie, on désigne par objet Trans neptunien, OTN, parfois TNO d’après le nom anglais transneptunian object, tout objet du système solaire dont l’orbite est entièrement ou pour la majeure partie au-delà de celle de la planète Neptune).

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Figure 21 – Les objets Trans neptuniens

Il appartient à la ceinture de Kuiper (Figure ci-dessous).

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Ceinture de Kuiper représentée en vert

C’est une zone du Système solaire s’étendant au-delà de l’orbite de Neptune, entre 30 et 55 unités astronomiques (ua). Cette zone en forme d’anneau est similaire à la ceinture d’astéroïdes, mais plus étendue, 20 fois plus large et de 20 à 200 fois plus massive. Comme la ceinture d’astéroïdes, elle est principalement composée de petits corps, restes de la formation du Système solaire, et d’au moins trois planètes naines, Pluton, Makémaké et Hauméa.

En revanche, tandis que la ceinture d’astéroïdes est principalement composée de corps rocheux et métalliques, les objets de la ceinture de Kuiper sont majoritairement constitués de composés volatils gelés comme le méthane, l’ammoniac ou l’eau.

La ceinture principale d’astéroïdes (parfois juste ceinture d’astéroïdes ou ceinture principale) est une région du Système solaire située entre les orbites de Mars et Jupiter qui contient un grand nombre des orbites des astéroïdes connus. Tous les astéroïdes de la ceinture sont des petits corps du Système solaire, à l’exception de Cérès, qui est une planète naine. Elle contient plusieurs centaines de milliers d’astéroïdes connus, et probablement plusieurs millions, d’une taille allant du grain de poussière au planétoïde de quelques centaines de kilomètres de diamètre (figure ci-dessous).

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Pluton est (tant par la taille que par la masse) le plus grand membre connu appartenant à cette ceinture. Il a d’ailleurs été rétrogradé en 2006 (il est passé du statut de planète à celui d’objet trans neptunien, voir figure ci-dessous) car c’est un astre très petit qui n’a pas réussi à « faire le ménage » autour de lui.

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Figure 22 – Pluton mis à l’écart

Après son passage à seulement 12 400 kilomètres de Pluton le 14 juillet dernier, la sonde New Horizons a livré ses premières images « en gros plan » de la surface de la planète naine (figures ci-dessous).

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Elle a notamment survolé le bord de la région en forme de coeur, révélée les jours précédents lors de son approche, et depuis nommée « région Tombaugh » en l’honneur de Clyde Tombaugh, l’astronome américain qui a découvert la planète naine en 1930. Les images y révèlent la présence de montagnes qui culminent à près de 3 500 mètres !

La surface de Pluton est couverte de glace de méthane et d’azote. Ces matériaux, cependant, ne sont pas assez solides pour former des montagnes aussi élevées. Il s’agit probablement de glace d’eau, qui devient résistante comme la roche aux températures plutoniennes.

Autre caractéristique frappante de ces images : la surface de Pluton est dépourvue de cratères d’impact. Or les petits corps dépourvus d’une atmosphère suffisamment épaisse, comme la Lune, subissent un bombardement météoritique continu qui provoque la formation de nouveaux cratères. L’absence de cratère signifie donc que l’activité géologique de la région Tombaugh est récente ; peut-être même encore en cours. D’après les estimations, les montagnes de Pluton seraient âgées d’à peine 100 millions d’années. L’une des surfaces les plus jeunes jamais observée dans le Système solaire !

DERNIÈRE NOUVELLE : LE CIEL BLEU DE PLUTON !

New Horizons de la NASA continue de nous étonner car elle en révèle de plus en plus sur Pluton et ses lunes. Récemment, New Horizon  nous fait découvrir les premières images en couleur de Pluton, révélant une surface rocheuse, ressemblant à une peau de serpent. Cette semaine, nous voyons l’atmosphère brumeuse de Pluton en couleur pour la première fois, et surprise elle est bleue ! (voir figure ci-dessous)

Pluto

 Sedna

Sedna

Figure 23 – Sedna

Planète naine découverte le 14 novembre 2003, elle fait également partie des objets Trans neptuniens.

C’est l’endroit le plus froid avec une température minimale de -248 °C et le plus distant connu du Système solaire, elle se trouve à 13 milliards de Kms du soleil. Il n’y a aucune lumière à sa surface et aucune vie n’est possible du fait de son éloignement au soleil.

Il est nommé en l’honneur de Sedna, la déesse inuit de la mer, qui [selon la mythologie] vivrait dans les profondeurs glaciales de l’océan Arctique.

En définitive, la seule planète du système solaire en dehors de la terre qui aurait pu abriter la vie est : Mars.

Dans les années à venir on va essayer d’explorer ses différents satellites.

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Figure 24 – Le système solaire

VIDEO – Les tailles des planètes et des étoiles

La vie dans le système solaire est apparue il y a environ 3,7 milliards d’années. Les hominidés sont apparus il y a 6 millions d’années (Figure ci-dessous) !

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Histoire de la vie

Les spécialistes estiment que cette période correspond également à l’apparition de la vie dans le reste de l’univers.

On parle alors de la « ligne de vie » (Figure 25).

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Figure 25 – La ligne de vie

Après le survol de quelques planètes voyons leurs différents satellites :

  1. LES SATELLITES, PETITS CORPS CELESTES

Lune

Lune

Figure 26 – La Lune

La Lune (Figure 26) est le premier et le seul objet non terrestre visité par l’Homme. Le premier à y avoir marché est l’astronaute Neil Armstrong le 21 juillet 1969 lors du programme Apollo 11.

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Neil Armstrong

Après lui, onze autres hommes ont foulé le sol de la Lune, tous membres du programme américain Apollo.

sa température varie de +150°C sur la face éclairée à -150°C sur sa face dite cachée.

Parmi les influences de la Lune sur la Terre citons :

La marée : le mouvement de révolution de la Lune autour de la Terre induit un effet gravitationnel différentiel (par rapport à l’effet gravitationnel Lune-Terre, vu du centre de la Terre) sur les eaux qui constituent les océans et les mers, provoquant une hausse locale du niveau d’eau à la surface de la Terre, approximativement dans la direction Terre-Lune, et dans la direction opposée. Cet effet différentiel est supérieur à celui dû au Soleil, même si sur Terre le champ de gravitation du Soleil est supérieur à celui de la Lune. L’onde de marée est en retard par rapport au mouvement de la Lune du fait de la déformabilité de l’eau; il s’ensuit un lent ralentissement du mouvement de rotation de la Terre, et un très lent éloignement de la Lune.

L’activité sismique : le magma du manteau, présent sous la croûte terrestre solide, subit lui aussi du fait de son état visqueux des mouvements, correspondant au passage du satellite. Son influence est trop faible pour déclencher une éruption. Cependant pour un volcan en activité, la Lune peut modifier légèrement son comportement. Bien différent est le cas de Io, satellite de Jupiter. L’énorme Jupiter provoque des éruptions fantastiques sur Io. »

VIDEO – Evolution de la lune au fil du temps

Europe (JUPITER II)

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Figure 27 – Europe

Europe (Figure 27) est le quatrième plus gros satellite de Jupiter et le sixième du système solaire.

Sa surface est composée de glace et se trouve être la plus lisse de tout le système solaire. Bien que sa température soit au maximum de -150 °C, on suppose qu’en dessous se trouve un océan liquide d’environ 90 kilomètres de profondeur.

De plus, des geysers d’eau ont été détectés à sa surface. Ces éléments laissent à penser qu’Europe pourrait être habitable par certains organismes, bien que cette hypothèse ne soit pas encore vérifiée.

À ce sujet, la NASA projette de lancer vers 2020-2030 une sonde spatiale dans le système de Jupiter, afin d’étudier en détail Europe, le projet ayant pour nom de code Europa Clipper[].

Titan

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                         Titan (Figure 28) est le plus grand satellite de la planète Saturne.

Avec un diamètre 6 % plus grand que celui de Mercure, Titan est par la taille le deuxième satellite du système solaire, après Ganymède.

Il s’agit du seul satellite connu à posséder une atmosphère dense.

Découvert en 1655 par le mathématicien et astronome hollandais Christian Huygens (1629-1695) (Figure 29).

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Figure 29 – Christian Huygens

Titan est la première lune observée autour de Saturne.

Elle est principalement composée de roche et d’eau gelée (figure ci-dessous prise par la sonde Cassini-Huygens).

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Son épaisse atmosphère a longtemps empêché l’observation de sa surface jusqu’à l’arrivée de la mission Cassini-Huygens en 2004. Cette dernière a permis la découverte de lacs d’hydrocarbures liquides dans les régions polaires du satellite. Du point de vue géologique, la surface de Titan est jeune ; quelques montagnes ainsi que des Cryo-volcans éventuels y sont répertoriés, mais cette surface demeure relativement plate et lisse avec peu de cratères d’impact observés.

L’atmosphère de Titan est composée à 98,4 % de diazote et comporte 1,6 % de nuages de méthane et d’éthane. Le climat — qui comprend des vents et de la pluie de méthane — crée sur la surface des caractéristiques similaires à celles rencontrées sur Terre, telles des dunes et des côtes, et, comme sur la Terre, présente des saisons.

Avec ses liquides (à la fois à la surface et sous la surface) et son épaisse atmosphère de diazote, Titan est perçu comme un analogue de la Terre primitive, mais à une température beaucoup plus basse.

Le satellite est cité comme un possible hébergeur de vie extraterrestre microbienne ou, au moins, comme un environnement pré-biotique (qui se situe juste avant l’apparition d’une quelconque forme de vie) riche en chimie organique complexe. Certains chercheurs suggèrent qu’un possible océan souterrain pourrait servir d’environnement favorable à la vie.


QUESTIONS à François FORGET,

Planétologue au CNRS.

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Pourquoi la vie ne s’est-elle pas développée ailleurs ?

« L’eau liquide est très rare dans l’univers. Elle est toutefois présente en abondance au sein de notre système solaire mais sous forme de glace ou de vapeur, ceci étant dû à des températures et des pressions qui ne sont pas compatibles avec la présence de l’eau sous forme liquide.

Or la vie telle qu’on la connait n’existe qu’en présence d’eau liquide. Il n’existe pas de chimie un tant soit peu complexe sans eau liquide. »

La vie pourrait-elle provenir d’autres planètes ?

« C’est ce qu’on appelle la panspermie. C’est en effet une hypothèse pour certains chercheurs. On est en droit de penser que la vie a débuté sur Mars (plus petit et plus froid que la terre).

Une météorite aurait pu être éjectée à la suite d’une collision il y a environ 3 milliards d’années. Elle aurait été projetée dans l’espace et emmenée sur terre. Nous serions peut être martiens d’origine.

Une bonne partie de l’eau sur terre provient soit d’astéroïdes soit de comètes tombées sur la planète il y a plusieurs milliards d’années.

Les seuls candidats à l’eau liquide dans le système solaire sont la Terre, Mars, Europe et d’autres satellites de Jupiter. »

 Pourrait-on s’installer sur Mars ?

« La température sur Mars est de – 50°C. Des études prospectives vont être menées. Le problème c’est que mars a perdu l’essentiel de son atmosphère. Il faut donc la reconstituer afin de recréer un effet de serre et réchauffer la planète. Il s’agit donc d’un véritable projet d’usine de gaz à effet de serre industriel et extraterrestre. Toutefois il est nécessaire de bien comprendre la planète Mars en continuant son étude et de bien réfléchir sur le risque encouru par une modification complète d’une planète. »


D’où provient l’eau du système solaire ?

Cette question nous renvoie au nuage primordial géant, composé de gaz et de poussière, qui s’est effondré pour former le soleil et les planètes il y a plus de 4,5 milliards d’années. Ce nuage était riche en hydrogène et en oxygène, respectivement premier et troisième éléments les plus abondants de l’Univers (le deuxième est l’hélium, gaz  chimiquement inerte). L’essentiel du gaz a été absorbé par le soleil et les planètes gazeuses géantes formées avant les planètes rocheuses. Une partie de l’oxygène encore libre s’est lié avec d’autres atomes, tels que le carbone et la magnésium, puis le reste s’est associé avec l’hydrogène pour produire une masse d’eau plusieurs fois supérieure à celle des roches dans le système solaire.

  1. L’EXPLORATION
    1. Voyager I et II

La route au travers de notre système solaire s’est ouverte en 1977 par le lancement de deux vaisseaux depuis la terre.

Il s’agit de « voyager I et II » (Figure 30) envoyés par la NASA pour étudier les planètes externes du Système solaire qui n’avaient jusque-là été observées qu’au moyen de télescopes situés sur Terre.

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Figure 30 – Voyager I et II

Il aura fallu 30 ans pour dépasser la frontière du système solaire. Ces sondes continuent d’émettre vers la terre et de transmettre des données.

Elles se dirigent vers le centre de la galaxie. En 2030 nous devrions perdre le contact avec elles pour toujours.

Qu’avons-nous mis dans ces sondes Voyager ?

Elles sont munies chacune d’un disque de cuivre plaqué or (Figure 33) sur lequel ont été enregistrés des images et des sons destinés à montrer la diversité de la vie et de la culture sur Terre.

(Bruits d’animaux, de vent de tonnerre, sélections musicales, etc.).
Voyager 1 et 2 embarquent également du matériel permettant de jouer ce disque et des instructions, en langage symbolique, expliquant comment s’y prendre pour ce faire et décrivant l’origine de la sonde.
Une source extrêmement pure d’uranium 238, qui y est jointe, est destinée à permettre de déterminer le temps écoulé depuis le lancement, en se basant sur le rapport entre la quantité d’éléments produits par la décroissance de cet uranium et la quantité d’uranium restante.

Toute l’histoire et la culture de la Terre sur une plaque de métal de trente centimètres de diamètre.

Le Dr Carl Sagan (Figure 31) scientifique et astronome américain est l’un des fondateurs de l’exobiologie. Il a mis en place le programme SETI de recherche d’intelligence extraterrestre. Il a aussi écrit un roman, (Contact (Figure 32), qui fut adapté au cinéma).

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Figure 31 – Carl Sagan

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Figure 32 – Contact le film

Il a organisé la première présentation multimédia destinée à porter notre message jusqu’aux étoiles – une occasion unique de prétendre à l’immortalité.

Plus d’une centaine d’images constituent non seulement une carte détaillée de notre planète mais aussi le meilleur guide touristique qu’on puisse inclure dans un espace aussi restreint (Figure 33). Aucun autre catalogue de voyages ne peut ainsi accoler le Taj Mahal à l’opéra de Sydney ou au building des Nations unies, permettre au désert de côtoyer la montagne ou faire voisiner un vieux Turc et un astronaute américain.

Prises dans l’ensemble, ces images forment un portrait étonnamment intime de notre planète, un portrait qui nous trouble autant que la contemplation du ciel étoilé.

La vue n’est pas le seul sens auquel s’adresse ce disque. Même si Kurt Waldheim, ancien secrétaire général des Nations unies, a prononcé plusieurs milliers de discours, aucun d’eux n’est plus durable que celui envoyé dans l’espace en 1977 :

« J’adresse mes salutations au nom du peuple de notre planète. Nous sortons du système solaire et nous plongeons dans l’univers pour ne chercher qu’un contact pacifique. »

Sur voyager I on trouve une plaque en métal (Figure 33) représentant, l’homme et la femme, le profil de voyager I qui permet de donner l’échelle, la molécule d’hydrogène, le centre de la voie lactée, notre système solaire et le trajet de voyager I.

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Figure 33 – Voyager I

Sur voyager II, on trouve également un disque en or qui revêt deux faces gravées (Figures 34 et 35) ainsi qu’un dispositif capable de lire le disque.

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Figure 34 – Voyager II – verso

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Figure 35 – Voyager II – Recto

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Figure 36 – Informations Voyager II

langues

Bruits

Figure 37 – Informations Voyager II

Photos

Figure 38 – Informations Voyager II

Maths

Figure 39 – Définitions mathématiques

Foetus

Figure 40 – Fœtus

Couple

Figure 41 – Diagramme Mâle et Femelle

Il faudra encore 40 milles ans pour atteindre le prochain soleil situé dans la constellation de la girafe (Figure 42).

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Figure 42 – Constellation de la Girafe

Que sera devenue l’humanité à cette époque ?

N’aura-t-on pas oublié ces deux petites sondes fabriquées à une époque obscure ou on ne savait pas encore voyager entre les étoiles…