© POUR LA SCIENCE. N° 275 SEPTEMBRE 2000 | |||||||||||
Où sont-ils? | |||||||||||
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Malgré des années de recherche, aucune intelligence extraterrestre n'a été trouvée. Serions-nous seuls dans la Galaxie? | |||||||||||
Combien d'autres
civilisations l'Univers abrite-t-il? Plusieurs découvertes ont ravivé
l'intérêt pour cette question fascinante. En premier lieu l'existence de planètes hors de notre Système solaire est désormais avérée. Ces cinq dernières années, les astronomes ont découvert des planètes d'une masse proche de celle de Jupiter, autour, d'une quarantaine d'étoiles analogues au Soleil. Ils n'ont pas trouvé de planètes de type terrestre -les instruments n'étant pas encore assez sensibles, mais ces dernières sont vraisemblablement | aussi nombreuses que leurs grandes surs. Si l'on admet que les planètes sont nécessaires à la genèse et à l'évolution de la vie, ces découvertes réconfortent l'idée de l'omniprésence de la vie dans l'Univers. La vitesse incroyable à laquelle la vie s'est établie sur notre planète corrobore également cette idée. En 1993, WoIliam Schopf, de l'Université de Los Angeles, a trouvé des bactéries fossilisées dans des roches d'Australie vieilles de 3,5 milliards d'années. Ces organismes relativement étaient le fruit d'une longue évolution. Ainsi, si la vie est | née sur Terre, elle a dû y apparaître il y a environ quatre milliards d'années. Or la Terre elle même s'est formée il y a 4,6 milliards d'années : l'apparition rapide de la vie (à l'échelle des temps géologiques) indique que cette première étape est relativement facile à franchir. Selon le biochimiste belge Christian de Duve (prix Nobel de chimie en 1974), l'apparition de la vie est quasi inéluctable partout où les conditions physique sont semblables à celles qui prévalaient sur notre planète il y a quatre milliards d'années. Tout porte à croire que notre Galaxie fourmille de créatures vivantes. | |||||||||
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Peut-on en déduire
un foisonnement de civilisations techniques? Nombre de biologistes ont ainsi estimé
que, dès l'apparition d'une forme de vie primitive, la sélection
naturelle conduirait inéluctablement à l'intelligence et à
la technique. Inéluctablement? En 1950, le physicien Enrico Fermi a contesté
cette thèse: si les extraterrestres sont si nombreux, où sont-ils
donc? Ne manifesteraient-ils pas leur présence? Ce "paradoxe de fermi"
est largement débattu depuis un demi-siècle, Les débats se sont fondés sur deux types d'études. D'une part, on a cherché des intelligences extraterrestres dans le domaine radio: ces programmes SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence, soit "recherche d'intelligence extraterrestre") n'ont jamais détecté d'émissions pouvant provenir d'une autre civilisation. D'autre part, on a cherché -en vain- des traces de la visite d'extraterrestres sur la Terre La recherche d'extraterrestres par radioastronomie a été envisagée sérieusement pour la première fois par les physiciens Giuseppe Cocconi et Philip Morrison, dans un article publié en 1959 dans la revue scientifique Nature. Un an après, la recherche proposée commençait avec le projet Ozma : frank Drake et ses collègues de l'Observatoire de radioastronomie de Green Bank, en Virginie de l'Ouest, ont écouté les signaux en provenance de deux étoiles proches. Depuis de nombreuses études ont suivi, de l'écoute de l'ensemble de la voûte céleste à des recherches ciblées sur des centaines d'étoiles individuelles. Malgré les efforts, les astronomes n'ont pas détecté de signaux extraterrestres. Un demi-siècle de recherche, c'est peu pour une question si grave, et l'absence de résultats positifs ne permet pas d'affirmer qu'il n'existe pas de civilisations extraterrestres. Seule une petite partie des possibilités a été explorée, mais les | résultats initiaux
donnent des limites intéressantes sur le nombre de civilisations capables
de transmettre des ondes radio dans la Galaxie (voir l'encadré des pages
26 et 27). Le paradoxe de Fermi s'aggrave quand on examine les hypothèses sur lesquelles se fonde la recherche d'intelligence extraterrestre, notamment l'estimation du nombre total de civilisations galactiques, éteintes ou existantes. Paul Horowitz, de l'Université Harvard, estime qu'il devrait exister au moins une civilisation capable d'émettre des signaux radio à moins de 1 000 années-lumière du Soleil, c'est-à-dire dans un volume de l'espace contenant approximativement un million d'étoiles de type solaire. Dans cette hypothèse, l'ensemble de la Galaxie devrait abriter un millier de civilisations. Ainsi, à moins que ces civilisations ne soient très durables, un nombre considérable de civilisations se sont développées et ont décliné au cours de l'histoire galactique. Statistiquement, le nombre de civilisations présentes à un moment donné est égal à la fréquence d'apparition multipliée par leur durée de vie moyenne. On estime la fréquence d'apparition des civilisations galactiques en considérant qu'elle est égale au nombre total de civilisations qui sont apparues divisé par l'âge de la Galaxie, c'est-à-dire environ 12 milliards d'années. Si les civilisations apparaissent à un rythme régulier et si elles vivent en moyenne 1 000 ans chacune, 12 milliards de civilisations techniques ont dû se développer dans toute l'histoire de la Galaxie pour qu'on en compte 1 000 aujourd'hui. En modifiant les hypothèses sur la fréquence de formation et sur la durée de vie moyenne, on détermine des nombres différents de civilisations, mais ils restent très grands. Comment aucune de ces milliards de civilisations n'aurait-elle laissé de preuve de son existence? | La migration
extraterrestre Ce problème a été examiné en 1975 par l'astronome Michael Hart et par l'ingénieur David Viewing. Il a ensuite été approfondi, notamment par le physicien Frank Tipler et par le radioastronome Ronald Bracewell. Tous considèrent qu'il n'existe aucune preuve claire de visites extraterrestres sur la Terre; en tout cas, la Terre n'a jamais été colonisée par une civilisation extraterrestre, car elle aurait bloqué notre propre évolution et nous ne serions pas là pour en parler. Comment concilier l'absence de signes extraterrestres avec l'idée d'un grand nombre de civilisations avancées? Quatre possibilités ont été évoquées: les vols spatiaux interstellaires sont techniquement impossibles; les civilisations extraterrestres explorent activement la Galaxie, mais ne sont pas encore parvenues jusqu'à nous; le voyage interstellaire est possible, mais les extraterrestres ont choisi de ne pas l'entreprendre; enfin, les extraterrestres sont parvenus au voisinage de la Terre, mais ils ont décidé de ne pas nous approcher. Si nous parvenons à éliminer ces quatre explications, nous devrons envisager que nous sommes peut-être les formes de vie les plus évoluées de la Galaxie. La première explication ne tient pas : aucun principe connu n'interdit les vols spatiaux interstellaires. Nous n'en sommes qu'à l'aube de l'ère spatiale, et les ingénieurs imaginent déjà des engins qui iraient à 10 ou 20 pour cent de la vitesse de la lumière: on atteindrait les étoiles les plus proches en quelques décennies (voir Vers les étoiles, par Stéphanie Leifer, Pour la Science, avril 1999). Pour la même raison, la deuxième explication (les extraterrestres voyagent, mais ne nous ont pas trouvés) est également douteuse. Toute civilisation disposant de fusées rapides coloniserait la Galaxie entière en un temps bref à l'échelle cosmique. Considérons qu'une civilisation envoie des colons sur quelques systèmes planétaires voisins. | |||||||||
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Une fois ces colonies établies, elles partiraient fonder d'autres colonies,
et ainsi de suite. Par un tel processus, le nombre de colonies croîtrait
exponentiellement. Un front d'onde de colonisation se propagerait à une
vitesse déterminée par la vitesse des vaisseaux et par le temps
nécessaire à l'établissement de chaque colonie. D'autres
colonies rempliraient rapidement le volume d'espace situé derrière
ce front d'onde (voir la figure 2). En supposant une distance entre les colonies de dix années-lumière, une vitesse de déplacement spatial égale à dix pour cent de la vitesse de la lumière, et une périodede 400 ans entre la fondation d'une colonie et l'envoi de ses propres colons vers l'extérieur, on calcule que le front d'onde de colonisation se propagerait à une vitesse moyenne de 0,02 année-lumière par an. Comme la Galaxie s'étend sur 100 000 années-lumière, cinq millions d'années suffiraient à la coloniser entièrement. Long à l'échelle humaine, ce temps |
ne représente que 0,05 pour cent de l'âge de la Galaxie. Par rapport
aux autres échelles de temps pertinentes pour notre étude (astronomiques
et biologiques), il est insignifiant. Dans les estimations précédentes,
la principale incertitude concerne le temps nécessaire à une colonie
pour s'établir et essaimer. Ce temps semble inférieur à 5
000 ans: c'est le temps qu'il a fallu à la civilisation humaine pour progresser,
de l'ère des premières cités à l'ère spatiale.
En remplaçant 400 par 5 000 dans les calculs, on obtient une colonisation
complète de la Galaxie en une cinquantaine de millions d'années. La conséquence est immédiate: la première civilisation dotée de la capacité et de la volonté de coloniser la Galaxie aurait pu le faire avant que d'éventuels concurrents aient la moindre chance de se développer. En principe, un tel événement aurait pu avoir lieu il y a plusieurs milliards d'années, quand les seuls habitants de la Terre étaient des micro-organismes et que la planète était | ouverte à toutes les influences
extérieures. Pourtant, on n'a relevé aucun artefact physique ni
aucune trace chimique ou biologique d'une visite éventuelle de la Terre
par des extraterrestres. Même si les germes de la vie ont été
délibérément introduits sur Terre, comme l'ont proposé
certains, notre planète n'a plus été importunée depuis. Ainsi, on doit supposer que le comportement des extraterrestres leur a barré l'accès à la Terre: les civilisations s'auto-détruisent-elles trop rapidement pour coloniser l'espace? Ne sont-elles pas intéressées par la colonisation? Ont-elles décidé de ne pas perturber le développement des autres formes de vie? Parmi les chercheurs qui participent au projet SETI, beaucoup sont convaincus que les civilisations extraterrestres sont très répandues, mais évacuent le paradoxe de Fermi en avançant sans examen ces considérations sociologiques. Toutefois, ces tentatives d'explication ne résistent pas lorsque le nombre de civilisations | |||||||||
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extraterrestres est élevé. Si la Galaxie a abrité des millions
ou des milliards de civilisations techniques, il est très peu probable
que toutes, sans exception, se soient autodétruites, que toutes se soient
contentées d'une existence sédentaire, ou que toutes aient eu le
même respect des formes de vie moins développées. Une seule
civilisation avancée qui en aurait eu la volonté ou le besoin aurait
colonisé la Galaxie. De surcroît, la seule civilisation technique
que nous connaissions, la nôtre, ne s'est pas encore autodétruite;
ses tendances expansionnistes sont fortes, et elle ne cherche pas à éviter
les contacts avec d'autres créatures vivantes. Pour plusieurs raisons, je pense qu'un programme de colonisation interstellaire est assez probable. D'abord, une aptitude à la colonisation chez une espèce lui conférerait un avantage évolutif transmissible aux cultures de l'ère spatiale. De surcroît, les motivations de colonisation spatiale sont nombreuses: elles sont d'ordre politique, religieux ou scientifique. L'intérêt scientifique est puissant, car la première civilisation évoluée serait, par définition, seule dans la Galaxie. Toutes ses recherches d'intelligences extraterrestres étant infructueuses, elle serait tentée de lancer un programme d'exploration interstellaire pour en comprendre la raison. La solution du paradoxe? Même si la plupart des civilisations extraterrestres étaient paisibles, sédentaires et peu curieuses, elles finiraient toutes par avoir une raison capitale d'explorer l'espace: leur survie finirait par être menacée par l'étoile lie leur système planétaire. En effet, aucune étoile n'est éternelle. Dans l'histoire de la Galaxie, des centaines lie millions d'étoiles de type solaire ont épuisé leur combustible, l'hydrogène, et achevé leur existence sous forme de géantes rouges ou de naines blanches. Si les civilisations étaient nombreuses autour de telles étoiles, où sont-elles parties? Se sont-elles tout simplement laissées mourir? La rareté apparente des civilisations techniques appelle une explication, que l'enrichissement chimique de la | ||||||||||
Galaxie
pourrait fournir. Toutes les formes de vie terrestre et toute vie extraterrestre
imaginable sont composées d'éléments plus lourds que l'hydrogène
et l'hélium: carbone, azote, oxygène... Ces éléments
sont créés par des réactions nucléaires au sein des
étoiles, et ils s'accumulent progressivement dans le milieu interstellaire;
ensuite, ils s'intègrent aux nouvelles étoiles et aux planètes.
Au début de l'histoire de la Galaxie, ces éléments étaient
moins abondants qu'aujourd'hui, et leur rareté a peut-être prévenu
l'apparition de la vie. Par rapport aux autres étoiles de notre région
de la Galaxie, le Soleil contient beaucoup de ces éléments pour
son âge. Est-ce par hasard que le Système solaire a une longueur
d'avance du point de vue biologique? En outre, l'argument précédent n'est pas parfaitement convaincant. Les exobiologistes ne connaissent pas les quantités minimales d'éléments lourds à partir desquelles la vie peut se développer. Si des concentrations à peine supérieures au dixième des valeurs solaires suffisent, ce qui est plausible, alors la vie aurait pu apparaître autour d'étoiles beaucoup plus vieilles que le Soleil. En outre, bien que le Soleil contienne beaucoup d'éléments lourds, il est loin d'être exceptionnel. Ainsi l'étoile 47 de la constellation de la Grande Ourse a autant d'éléments lourds que le Soleil. Assez proche du Système solaire, cette étoile est accompagnée d'une planète d'une masse analogue à celle de Jupiter, et son âge semble d'environ sept milliards d'années. La vie aurait pu apparaître dans son système planétaire deux milliards et demi d'années avant la vie terrestre. Des millions d'étoiles chimiquement riches et d'âge comparable peuplent la Galaxie, en particulier vers son centre. L'évolution chimique de la Galaxie ne résout pas le paradoxe de Fermi. L'histoire de la vie sur Terre indique une autre explication, qui semble plus plausible. La vie a très vite été présente sur la Terre, mais la vie animale, multicellulaire, n'est apparue qu'il y a 700 millions d'années seulement: pendant plus de trois milliards d'années, les seuls habitants de la Terre étaient des micro-organismes unicellulaires. Ainsi l'évolution d'organismes plus complexes que les unicellulaires est peu probable, et la transition de la vie unicellulaire aux êtres multicellulaires ne s'opère-t-elle peut-être que sur une faible proportion des millions de planètes occupées par des organismes unicellulaires. |
On peut rétorquer que la longue solitude des bactéries est simplement
un passage obligé de l'apparition de la vie animale sur la Terre. Peut-être
a-t-il fallu si longtemps (et cela s'applique aux autres planètes habitées),
parce que cet intervalle correspond au temps nécessaire pour que la photosynthèse
bactérienne produise les quantités d'oxygène atmosphérique
indispensables à la complexification de la vie. Même dans le cas
où des formes de vie multicellulaire finissent par apparaître sur
toutes les planètes porteuses de vie, une évolution vers des créatures
intelligentes n'est pas inéluctable, et elle l'est encore moins vers une
civilisation technique. Selon le biologiste Stephen Jay Gould, l' évolution
de la vie intelligente dépend d'une multitude d'influences environnementales
qui sont principalement le fruit du hasard. L'évolution des dinosaures illustre cette contingence: ces animaux ont dominé la planète pendant 140 millions d'années sans devenir capables de coloniser l'espace. Sans leur extinction, à la suite d'un événement fortuit, l'évolution de la vie sur la Terre aurait été très différente. Le développement de la vie intelligente sur Terre résulte de nombreux événements aléatoires, dont certains étaient très improbables. En 1983, à l'Observatoire de Meudon, le physicien Brandon Carter concluait que les civilisations comparables à la nôtre sont vraisemblablement très rares, même si des planètes aussi hospitalières que la Terre sont monnaie courante dans la Galaxie. Concluons en signalant que tous ces arguments, qui paraissent aujourd'hui très solides, seront peut-être contredits par de nouvelles découvertes. En 1853, le minéralogiste britannique William Whewell observait: "Les discussions qui nous occupent relèvent des frontières de la science, de la limite entre la fin de la connaissance et le début de l'ignorance." Malgré les progrès réalisés depuis cette époque, nous sommes encore à la limite de l'ignorance, et le seul moyen de résoudre le paradoxe de Fermi est d'explorer notre environnement cosmique avec le plus d'attention possible. Les programmes d'écoute de signaux extraterrestres doivent se poursuivre jusqu'à ce que nous détections des signaux, ou (c'est l'hypothèse la plus vraisemblable selon moi) jusqu'à ce que nous puissions considérer que le nombre de civilisations capables d'émettre en radio et qui auraient |
échappé à notre vigilance est inférieur à une limite très restrictive. Nous devons poursuivre l'exploration de Mars, afin de déterminer si la vie est jamais apparue sur cette planète; si la réponse est négative, nous devrons expliquer pourquoi. Nous devons construire des instruments spatiaux capables de détecter des planètes de la taille de la Terre autour d'étoiles proches, et rechercher des signes de vie dans les spectres de leur atmosphère. Enfin, nous devons construire des sondes capables d'aller étudier les planètes en orbite autour d'étoiles proches. Il faudra ce lourd programme d'exploration pour que nous parvenions à mieux comprendre notre place dans l'Univers. Si nous ne trouvons aucune trace d'autres civilisations techniques, c'est peut-être l'humanité qui devra se lancer dans l'exploration et la colonisation de la Galaxie.
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