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07/09/2012

Voyager, messager des hommes dans l'espace-temps

Il faut voyager 35 ans, à la vitesse de 20 kilomètres par seconde (soit 72 000 kilomètres par heure), pour atteindre les limites de notre système solaire, à 18,7 milliards de kilomètres de la Terre. Telle est la leçon que les hommes viennent d'apprendre, en constatant que la sonde interstellaire américaine Voyager-1 est entrée dans le monde des étoiles lointaines. Elle échappe définitivement, c'est-à-dire sans espoir de retour vers notre planète, à l'attraction de notre Soleil.

Depuis un siècle, les astronomes savent que notre galaxie, la Voie Lactée, est très grande. Et qu'elle n'est qu'un point brillant parmi des centaines de milliards d'autres, dans un Univers qui est bien plus immense encore. Dans la banlieue de notre Galaxie, se trouve une étoile jaune, assez banale mais autour de laquelle tournent huit planètes.

Notre Soleil nous éclaire, nous chauffe, permet à la Vie de s'épanouir sur Terre. Mais des question restaient sans réponse. Jusqu'où s'étend l'influence de ce Soleil ? Jusqu'où faut-il voyager pour ne plus sentir ni sa chaleur ni ses rayons ? A partir d'où serions-nous bousculés par les vents qui viennent des autres étoiles ? Voyager-1 vient d'y répondre.

 Le grand tour des planètes

 Voyager, cosmos, espace, infini, planètes, NASA, Sagan, exoplanètesAvec ses 722 kilogrammes [Photo : NASA/JPL/CalTech], dont des caméras, des détecteurs divers, une grande antenne de télécommunications et trois mini-réacteurs nucléaires pour fournir de l'électricité, Voyager-1 (et sa sœur Voyager-2) est l'objet le plus lointain que les hommes aient lancé. Il a été envoyé dans l'espace par la NASA, l'agence spatiale américaine, le 5 septembre 1977. A ce moment-là, pour la plupart d'entre vous, jeunes lecteurs, vos parents n'étaient pas encore nés ou venaient juste de naître !

Sa mission initiale a été de survoler, pour la première fois, les deux grandes planètes du système solaire : Jupiter et Saturne. En passant, Voyager-1 a repéré les volcans actifs sur le satellite Io, la composition des anneaux de Saturne... Quelques mois plus tard, Voyager-2 a conduit les mêmes observations, avant de mettre le cap vers Uranus et Neptune. Ainsi, les deux sondes ont mené à bien la première grande reconnaissance du domaine solaire.

Les scientifiques et les ingénieurs de la NASA ont eu une autre idée en construisant ces engins : et s'ils étaient assez solides pour aller beaucoup, beaucoup plus loin ? Vers les étoiles, par exemple ? D'où leur nom : VoyagerVoyageur.

Un voyage sans retour, qui leur permettra de croiser le prochain système planétaire : dans 40 000 ans, Voyager-1 passera à 1,7 année-lumière d'une étoile dite naine rouge – appelée Gliese 445 – dans la constellation de la Girafe et proche de l'étoile Polaire. Quand je vous dis que l'espace est le domaine des très grands nombres...

Portrait de famille

 Voyager, cosmos, espace, infini, planètes, NASA, Sagan, exoplanètes, PioneerLe 14 février 2004, Voyager-1 s'est retourné vers le Soleil et a pris, en quelques dizaines de clichés, le premier portrait de famille du système solaire vu de l'extérieur [Montage : Voyager/NASA/JPL]. A notre époque de haute définition en milliards de couleurs, j'admets que l'image n'est pas terrible, techniquement parlant. Pourtant, elle représente un véritable exploit : chaque point blanc ou gris est l'une des huit planètes.

Notre Terre, si grande à notre échelle, devient encore plus insignifiante que vue depuis la Lune. Et là où se trouve Voyager-1 aujourd'hui, même Jupiter, avec ses 142 000 kilomètres de diamètre, est pratiquement invisible...

Il faut dire que la puissance de l'émetteur radio de la sonde est minuscule : 2 watts... soit la puissance de votre téléphone portable ! Depuis 18,7 milliards de kilomètres de la Terre, son signal met plus de 33 heures et demi à nous parvenir. De plus, vous tous qui êtes habitués à internet à haut débit (20 Mo par seconde en moyenne), le débit de transmission sonde-Terre ressemble à celui d'un tam-tam préhistorique : entre 16 bits et 1,4 kilobits par seconde !

 Des voix dans le cosmos

 Voyager, cosmos, espace, infini, planètes, NASA, Sagan, exoplanètesOn peut considérer Voyager-1 comme une sorte de bouteille à la mer cosmique. Certes, elle ne ressemble en rien à ces récipients que l'on trouve parfois sur une plage. Mais comme eux, elle est gardienne d'un message. Sur une de ses parois, est fixé un disque de 20 centimètres de diamètre, pouvant tourner à 16 tours un tiers par minute – il ressemble à un 33 tours, comme dans les collections de vos parents. Il est recouvert d'aluminium et d'or – d'où son nom : le Golden Record [Photos : NASA/JPL/CalTech] ou l'enregistrement en or – pour le protéger des poussières et des rayons cosmiques, qui pourraient l'endommager ou le détruire.

Sur une face, sont gravés des symboles – lisibles, on l'espère, par n'importe quel extraterrestre doué d'intelligence – expliquant comment mettre en marche le disVoyager, cosmos, espace, infini, planètes, NASA, Sagan, exoplanètes, Pioneerpositif d'écoute. Sur l'autre face, des microsillons (rappelons que le CD ou le DVD étaient encore inconnus en 1977...) renferment des voix : celles de dizaines de chefs d’État prononçant des discours dans leur propre langue, de dizaines de personnes disant « Bonjour » dans leur langue. Il contient aussi des sons naturels de la Terre (le vent, le tonnerre, des trilles d'oiseaux, le chant des baleines...), ainsi que 115 images révélant les paysages et les civilisations de notre Terre. Tous ces éléments ont été choisis par le grand astronome Carl Sagan, qui a eu l'idée de cette étrange cargaison.

Voyager, cosmos, espace, infini, planètes, NASA, Sagan, exoplanètes, PioneerIl n'en était pas à son coup d'essai. Les premières sondes interplanétaires, Pioneer-10 et 11, lancées en 1973 et 1974, transportent elles aussi un message sous forme de plaque, pour les éventuels extraterrestres qui pourraient les trouver dans l'océan cosmique [Images : Sagan/CalTech/NASA/JPL]. Il montre un couple, nu, résumant toutes les caractéristiques physiques des humains, avec la sonde à l'arrière-plan pour calculer notre taille. Le plan du système solaire montre que Pioneer est parti de la troisième planète en passant près de Jupiter. Enfin, des points de repère dans la Galaxie, qui symbolisent les étoiles à éclats – ou pulsars – visibles de partout, donnent la position du Soleil dans la Voie Lactée.Voyager, cosmos, espace, infini, planètes, NASA, Sagan, exoplanètes, Pioneer

 La connaissance et le rêve

 Alors, me direz-vous, pourquoi tout cela est-il si important pour qu'on y consacre des milliards d'euros durant des dizaines d'années ?

D'abord parce que, depuis toujours, l'humanité se pose de multiples questions sur l'Univers qu'elle habite. Quelle est sa taille ? Comment s'est-il formé ? Quelles sont les forces naturelles qui le dirigent ? Comment s'est formé le système solaire ? Comment la Vie est-elle apparue sur Terre ? Y a-t-il des chances pour qu'elle existe ou ait existé sur d'autres planètes du système solaire ? Où débute le domaine des étoiles en dehors de notre système solaire ? Y a-t-il de la Vie ailleurs – y compris intelligente – sur d'autres planètes lointaines ?

Car au 6 août 2012, 777 exoplanètes ont été confirmées [Image : Observatoire de Paris], presqueVoyager, cosmos, espace, infini, planètes, NASA, Sagan, exoplanètes, Pioneer toutes de masse supérieure à la Terre – dont plusieurs théoriquement habitables –, dans 623 systèmes planétaires dont 105 à étoiles multiples. Et au moins 2 321 autres, repérées par le satellite astronomique Kepler, sont à confirmer. C'est dire l'importance et l'universalité de ce phénomène dans la Galaxie – et, partant, dans les centaines de milliards d'autres galaxies de l'Univers.

Et puis, vous ne pouvez pas supporter d'être séparés de vos parents, de vos copains. A l'échelle de l'humanité, c'est la même chose : elle veut savoir si elle est seule ou si un jour elle pourra converser avec une autre civilisation – loin des frissons inspirés par la science-fiction. D'où ces bouteilles à la mer, dont on ne connaîtra peut-être jamais le sort, mais qui sont devenues nos messagers dans l'immense cosmos.

 Un salut de paix, pour une Terre qui en a bien besoin.

PHILIPPE DAGNEAUX

08/04/2012

Antarctique – Le lac Vostok, un univers sous la glace (3)

 

vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobotDepuis que les hommes ont entrepris d'explorer leur monde, ils ont développé des techniques pour découvrir les océans. D'abord à la nage, puis en bateau, avant d'inventer le sous-marin en 1624. Le record du monde de plongée est détenu, non pas par James Cameron – le réalisateur du film Titanic en mars 2012, mais par le professeur suisse Jacques Piccard. A bord de son bathyscaphe Trieste, il est descendu dans la fosse océanique des îles Marianne à – 10 916 m, le 23 janvier 1960. Notez ici que son père, le Pr Auguste Piccard, a inspiré au dessinateur belge Hergé le personnage du Pr Tournesol (Photomontage : Javier Pelàez, 2011).

D'où mon surnom, un peu modifié, à la rédaction de Midi Libre et dans ce blog...

Pour découvrir ce qui vit dans le lac Vostok, pas question d'y envoyer un sous-marin avec des hommesvostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobot à l'intérieur. S'il a fallut 40 ans aux Russes pour l'atteindre, en forant un trou de 13 cm de diamètre dans la glace, il faudrait des siècles pour y percer un trou de 4 m ! D'où l'idée d'un sous-marin miniature, en forme de cigare ou de sphère, qui descendra au bout d'un câble l'alimentant en électricité et lui permettant de renvoyer en surface ses images et ses observations. Cet engin existe déjà : des plongeurs ont effectué des tests très concluants l'an dernier, sous la banquise des côtes de l'Antarctique.

L'un des problèmes majeurs de cette plongée d'exploration consiste à ne surtout pas polluer le lac sous-glaciaire. Rappelez-vous que dans l'épisode 2 de cette série, j'ai expliqué que l'eau de Vostok n'a pas eu de contact avec le monde extérieur depuis des dizaines de milliers d'années. Il suffirait qu'un peu d'huile ou un objet quelconque se détache de l'engin pour qu'il modifie la composition de l'eau. Cela mettrait en péril les formes de vie – encore une fois hypothétiques, dans l'état actuel de nos connaissances – qui y prospèrent et fausserait définitivement les observations. Les scientifiques travaillent donc avec la plus grande prudence ; ils préfèrent prendre leur temps afin de tout bien préparer, avant de tenter la grande plongée.

 De l'Antarctique à Europe

vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobotSi cette tentative réussit, les chercheurs pourront alors tourner leurs regards vers... le ciel. Parce que de la glace, il y en a partout dans notre système solaire. De la glace de gaz carbonique aux pôles de Mars (photo : NASA/JPL), mais surtout de la glace d'eau à la surface des satellites des grandes planètes. Les deux plus intéressants pour la recherche de la vie sous la banquise se nomment Europe et Ganymède. Découverts par l'astronome italien Galilée en 1610, ils tournent autour de Jupiter en compagnie de 64 autres satellites naturels.

Ce qui les rend si intéressants, c'est qu'entre la glace en surface – dont l'épaisseur varie entre 2 et 10vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobot km – et la roche qui enserre un noyau chaud, il existe un océan ! (Dessin : NASA/JPL) La sonde américaine Galileo, qui a exploré le système de Jupiter entre et , en a donné la quasi-certitude aux scientifiques de la NASA, l'Agence spatiale américaine. En pensant aux formes de vie qui existent à 4 000 m de profondeur dans l'océan Atlantique, sans soleil ni chaleur (voir l'épisode 2), les chercheurs pensent que la vie est possible sous les glaces des deux satellites. Microbes, plantes, poissons ? Pour l'instant, c'est l'inconnu total. Raison de plus pour aller y voir de plus près.

Là non plus, hors de question d'y envoyer des hommes. Les technologies n'existent pas encore pour envoyer un vaisseau spatial habité à plus de 700 millions de kilomètres de la Terre : trop complexe, trop lourd, trop dangereux et trop cher, du moins pour l'instant – 2001, l'Odyssée de l'espace reste encore de la science-fiction. En revanche, envoyer des robots, les hommes savent le faire depuis 50 ans. Regardez les deux petits véhicules à roues explorant Mars depuis janvier 2004 (*) : ils étaient garantis pour... 90 jours !

 Sous-marin planétaire

Voilà pourquoi les expériences conduites pour le lac Vostok seront très utiles. La NASA compte envoyer un ou plusieurs mini-sous-marins pour explorer les océans d'Europe et de Ganymède. Le voyage ne sera pas difficile : la sonde New Horizons (nouveaux horizons) voyage actuellement vers Pluton, à 5,9 milliards de kilomètres de la Terre, où elle arrivera en 2015. Le plus compliqué sera de percer l'épaisse croûte glacée d'Europe. Car l'engin devra se débrouiller là-bas tout seul, avec seulement un gros ordinateur à bord et une liaison radio avec la Terre. Les contrôleurs de la NASA n'ont pas fini de transpirer...

vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobotL'idée est d'installer le sous-marin miniature dans une sorte de gros pieu pointu en métal très dur  (dessin : NASA/JPL) , qui fera son trou en percutant la surface là où la glace sera la moins épaisse. Il devrait ainsi atteindre l'eau sous la glace. Là, la paroi du pieu s'ouvriraet le robot débutera sa plongée sans retour (vidéo : 2007 auto.des.sys, Inc.).

Il sera, comme à Vostok, relié au pieu par un câble très long pour l'électricité et la transmission des observations, à moins qu'il n'envoie ses informations par ultrasons, comme les baleines, ou ne pénètre dans la glace grâce à un véhicule à roues automatique. Le cryobot (robot des glaces), comme ils l'appellent en Californie, sera équipé de caméras à haute définition et en 3D, de projecteurs (il fait nuit noire sous la glace), ainsi que d'un petit laboratoire qui aura pour tâche d'analyser l'eau. Et, peut-être, d'y découvrir des bactéries.

 Sommes-nous seuls ou pas ?

Car c'est cela le plus important : les hommes se sont toujours demandés si la Terre était la seule planète abritant la Vie dans l'Univers.

Si l'engin ne repère rien dans l'océan d'Europe, cela ne voudra pas dire que la Vie n'existe que sur Terre. Il faudra alors partir bien plus loin, sur les planètes tournant autour d'autres étoiles, à des dizaines d'années-lumière de nous. Dans quelques siècles.

vostok,antarctique,lac,europe,ganymède,cryobotSi le robot observe ne serait-ce qu'un seul microbe, cette découverte changera profondément la manière dont les hommes voient l'Univers (photo : Hubble) dans lequel ils habitent et dont ils sont nés. Cela voudra dire que la Vie est un phénomène universel, qu'elle est capable de se développer même dans des environnements très différents du nôtre, qu'elle peut prendre des formes encore plus étranges ou plus belles que celles qui peuplent notre planète.

Cela voudra dire également que d'autres espèces intelligentes, qui ne nous ressembleront pasforcément ou pas du tout, pourraient peupler le cosmos. Et qu'un jour très très lointain, nous pourrons peut-être communiquer avec eux. N'oubliez jamais que les hommes ont toujours espéré ne pas être seuls dans l'Univers.

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Parce que finalement, un Univers aussi grand rien que pour nous, ce serait quand même un peu dommage, non ?

                                                                    PHILIPPE DAGNEAUX

 (*) marsrovers.jpl.nasa.gov/home/index.html

28/03/2012

Antarctique – Le lac Vostok, un univers sous la glace (2)

 lac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eau« Eau, tu n'as ni goût, ni odeur, ni arôme », écrivait Antoine de Saint-Exupéry, l'auteur du "Petit prince",  dans son merveilleux roman « Terre des hommes ». Il précisait : « Tu n'es pas nécessaire à la vie : tu es la vie ». Car sur notre Terre, et peut-être ailleurs dans l'Univers, l'eau est à la base même de la Vie. Elle seule permet, à notre connaissance, le mélange des éléments chimiques qui, du carbone à l'oxygène, ont provoqué la naissance et l'évolution des millions d'espèces, animales et végétales, qui peuplent notre planète.

 Alors, quel rapport avec le lac Vostok ? Cette eau, qui n'a eu aucun contact avec l'atmosphère terrestre depuis des dizaines de milliers d'années, constitue peut-être une oasis sous la glace. Non au sens saharien du terme (avec palmiers et chameaux), mais une oasis de vie, avec des espèces qui se seront développées, isolées des millions d'autres qui peuplent notre planète (*). Attention, pas la peine de rêver à des monstres, comme dans les livres de science-fiction ! Les scientifiques y découvriront certainement des bactéries, des êtres microscopiques unicellulaires – constitués d'une cellule et non de milliards comme nous.

 Comment le sait-on ? Avant de parvenir juste au-dessus de la surface du lac Vostok, leslac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eau Russes ont analysé certaines des carottes. Ils y ont découvert des colonies de bactéries (en marron clair sur la photo), endormies dans la glace depuis plusieurs milliers ou centaines de milliers d'années.

Vous avez bien lu : endormies ! Contrairement à ce que l'on croit, ce n'est pas parce qu'un être biologique est coincé dans la glace qu'il meurt, du moins dans le monde des bactéries.

Cet état s'appelle la dormance d'une bactérie.

 

C'est si bon, le froid !

 Imaginez-vous en bactérie. Vous mangez, vous bougez, vous vous reproduisez... et tout-à-coup votre environnement change. Il fait très froid, l'eau qui vous entoure gèle peu à peu, menaçant l'eau de votre corps de se figer aussi. Et de vous tuer. Comme vous êtes un microbe extrêmophile – car vous adorez les conditions extrêmes –, vous produisez alors une sorte d'antigel, qui va empêcher ce gel. Et pour perdre le moins de substance possible, vous vous endormez. Oh, pas comme un ours qui va hiberner.

 La dormance est un état très particulier, qui vous permet de survivre alors que vous n'avez presque plus rien à manger et à boire, que la température glaciale vous interdit tout mouvement. Vous continuez à vivre, mais extrêmement lentement, au ralenti extrême.

 lac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eauEn examinant de près ces microbes, les chercheurs ont découvert d'autres mécanismes de survie dans leur enveloppe. Chaque être vivant possède dans chacune de ses cellules un exemplaires de son ADN (photo), son code génétique, qui permet à la peau de se reconstruire après une blessure ou qui détermine la couleur des yeux. Ces bactéries sont sur-équipées, puisque chacune en possède 4 exemplaires ! De plus, elles entretiennent des mécanismes chimiques, qui réparent leur ADN automatiquement lorsqu'il est cassé par le froid. Un peu comme les lézards ou les salamandres, qui peuvent reconstruire une queue ou un membre lorsqu'il est coupé.

 

Vous avez dit extrêmophile ?

 lac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eauDepuis une cinquantaine d'années, les scientifiques ont découvert des bactéries qui résistent à peu près à n'importe quoi, un peu partout sur la Terre. Le sel, la chaleur, l'acide, la sécheresse, l'altitude, les rayons ultra-violets, la profondeur, rien ne les fait mourir.

On a même découvert une espèce qui se prélasse littéralement dans l'eau refroidissant les réacteurs nucléaires, là où théoriquement les radiations sont si fortes qu'elles tuent toute vie. Elle s'appelle Deinococcus radiodurans (photo) et a même été surnommée "la bactérie la plus résistante au monde"... C'est dire !

Bienvenue dans le monde des extrêmophiles !

 Dans le lac Vostok, il fait presque chaud – oh, rien de bien tropical, juste un petit - 2,5°C en moyenne – par rapport à la surface. Mais même au-dessous du point de congélation (0°C), l'eau ne gèle pas. Non seulement à cause du mouvement du glacier au-dessus (lire l'article 1), mais parce qu'il est possible que des sources d'eau chaude percent le plancher de ce lac mystérieux – le même phénomène existe au fond de l'océan Atlantique, où des colonies de microbes, de poissons et de crabes vivent autour des « fumeurs noirs » (la vidéo ci-dessous montre ces remontées d'eau chaude gorgées d'acides et d'éléments nutritifs). De là à rêver que des espèces inconnues ont pu se développer dans ces eaux, il n'y a qu'un pas.

 Cette adaptation au froid extrême pose une autre question, plus fondamentale, sur l'origine de la Vie sur Terre. Les scientifiques ont longtemps considéré qu'il fallait un environnement aquatique chaud pour permettre aux premières cellules de se former, dans l'océan primordial, il y a plus de 3,5 milliards d'années.

Une nolac,vostok,antarctique,bactéries,vie,eauuvelle hypothèse, celle de la « Terre boule de neige » (photo : Université de Copenhague), a émergé ces dernières années. Elle pose que les êtres unicellulaires primitifs ont dû se battre très tôt contre des froids rigoureux, alors que la quasi-totalité de la Terre était prise dans les glaces. Des poches d'eau dans la glace leur ont donné les moyens de survivre, avant que le réchauffement climatique – vous voyez qu'il peut y en avoir de bons ! – les libère et permette leur essor partout sur notre planète.

 

Mais comment faire pour voir ces bactéries ?

 

(*) On estime à 1,4 million le nombre d'espèces vivant sur les continents et à plus de 10 millions celles réparties dans les océans. C'est cela, la biodiversité.