SOMMES-NOUS SEULS DANS L’UNIVERS ?

100 milliards de galaxies, 300 milliards d’étoiles dans la Voie lactée… La Mission  Kepler vient de découvrir une nouvelle exoplanète : le débat scientifique sur la  possibilité d’une vie extra-terrestre est sinon relancé, du moins grand ouvert…

© Wikimedia Commons - 2011 / NASA

  Invités :

- Sophie Bécherel, journaliste scientifique de France Inter

 - François Raulin, professeur à l’Université Paris Est Créteil (UPEC), président de la société française d’exobiologie

 - François Forget, planétologue, Directeur de  recherches au CNRS, Institut Pierre Simon Laplace

- Stéphane Udry, Directeur de l’Observatoire de Genève, professeur au département d’Astronomie à l’université de Genève  

Lors du deuxième festival UniverCités organisé par l’association « Les Petits Débrouillards » de la région Centre, en collaboration avec l’Université d’Orléans, l’exobiologie et la recherche de vie sur Mars ont été mises à l’honneur. Ce festival a pour vocation d’initier écoliers et collégiens (8-14 ans) aux différentes thématiques scientifiques développées par l’Université d’Orléans. Les classes préparent pendant l’année scolaire un projet scientifique en collaboration avec des chercheurs, qu’ils présentent pendant ce festival à leurs camarades. En complément, certains laboratoires proposent des activités scientifiques ludiques où les enfants rencontrent des chercheurs et doctorants. Ces rencontres ont pour but de sensibiliser les jeunes aux cursus universitaires.

Les petits débrouillards aux commande d'un mini rover Martien à Orléans, en compagnie de Nicolas Bost

L’Observatoire des Sciences de l’Univers en région Centre (OSUC) a répondu favorablement à cet appel et a proposé des activités autour de l’observation microscopique de tapis bactériens et la découverte de la paléontologie. Associée à ce projet l’équipe d’Exobiologie du CBM, par l’intermédiaire de Nicolas Bost (doctorant CBM/ISTO), a proposé d’organiser une découverte de la planète Mars. Avec l’aide des « Petits Débrouillards » une portion de la surface de Mars a été reconstituée sur le campus OSUC d’Orléans. Les enfants se sont immiscés dans la peau des ingénieurs de la NASA ou de l’ESA et ont tenté de contrôler à distance le véhicule « Débrouillot-Mars 1 », une voiture radiocommandée équipée d’une micro-caméra. Ils ont été confrontés aux mêmes difficultés qu’une vraie mission martienne (puissance du véhicule, limite de temps de contrôle, qualité des images,…). De plus, cette reconstitution leur a permis d’observer des roches analogues de Mars provenant du monde entier et faisant partie de l’International Space Analogue Rockstore (ISAR) d’Orléans. Cette collection de roches et de minéraux parfaitement caractérisés avec des instruments de pointe  sera utilisée pour étalonner les futur instruments de la mission ExoMars/ Mars Sample Return.

Les petits débrouillards centre : http://www.lespetitsdebrouillards.org/?rub=reseau&region=7

Cependant, chaque discipline utilise son propre langage, sa terminologie et des techniques propres. Dans l’environnement interdisciplinaire de nombreux termes ont des sens complètement redondants ou bien sont peu familiers aux membres des autres disciplines. L’Encyclopédie d’Astrobiologie sert de clé pour une compréhension commune. Chaque chercheur débutant ou expérimenté dans les champs adjacents de l’astrobiologie pourront apprécier cet ouvrage de référence. Sous la direction de Muriel Gargaud, membre la Société Française d’Exobiologie, un groupe international et interdisciplinaire d’éditeurs a soigneusement sélectionné les chercheurs qui ont rédigé les entrées de cette encyclopédie, qui ont ensuite été soumises à des revues croisées interdisciplinaires.

L’encyclopédie comprend environ 1700 entrées dans les champs suivants:

Astrophysique – Astrochimie – Planétologie – Sciences Spatiales – Missions Spatiales et Protection Planétaire – Géologie – Géochimie - Géomicrobiologie - Traces de la Vie  - Chimie – Biochimie – Biologie – Microbiologie - Origines de la Vie  - Vie Artificielle  - Epistémologie

La partie alphabétique est complétée par :

Des données astrobiologiques, astronomiques,  géologiques, chimiques et biologiques, ainsi qu’une histoire chronologique de la vie sur Terre.

Pour en savoir plus :

Le système planétaire de l’étoile naine Gliese 581, l’une des plus proches voisines du Soleil, est l’objet de nombreuses études depuis plusieurs années, notamment pour y détecter la première exoplanète potentiellement habitable. Après deux premières candidates, écartées depuis, le cas de la planète Gliese 581d ressurgit aujourd’hui. Une équipe du Laboratoire de météorologie dynamique (CNRS/UPMC/ENS/Ecole Polytechnique) de l’Institut Pierre-Simon Laplace à Paris vient en effet de mettre en évidence qu’elle pourrait être propice à la vie telle que nous la connaissons sur Terre. Ces résultats sont publiés dans « The Astrophysical Journal Letters ».

Existe-il dans l’Univers d’autres planètes habitées que la Terre, ou au moins propice à la vie telle que nous la connaissons ? La découverte d’une telle planète est devenue une quête pour bien des astrophysiciens, qui recherchent avant tout des planètes rocheuses dans les « zones habitables » des étoiles : une zone où la distance entre les planètes en orbite et leur étoile permet des températures clémentes, compatibles avec la présence d’eau liquide en surface et donc potentiellement avec la vie.

Dans cette quête, les planètes autour de l’étoile Gliese 581 ont déjà suscité plusieurs espoirs. En 2007, des scientifiques annonçaient la découverte de deux planètes rocheuses (Gliese 581d et Gliese 581c) à la limite de la zone habitable. Si Gliese 581d fut rapidement jugée comme trop froide, Gliese 581c, plus proche, fut considérée comme la première planète potentiellement habitable enfin découverte… avant que les climatologues n’écartent cette hypothèse. Nouvelle piste en 2010 avec Gliese 581g – surnommée « Zarmina’s world » – de la taille de la Terre et située au cœur de la zone habitable. Les astrophysiciens ont d’abord cru qu’elle pouvait être la première jumelle de la Terre hors du système solaire, mais des analyses ultérieures ont révélé que Gliese 581g n’existait tout simplement pas ! Sa fausse détection résultait du produit de bruits et d’interférences dans les mesures.

(c) ESO - Vue d'artiste de Gliese 581d

Aujourd’hui, c’est finalement une troisième planète du système, Gliese 581d, qui pourrait devenir la première planète potentiellement habitable jamais découverte. L’équipe de Robin Wordsworth et François Forget du Laboratoire de météorologie dynamique (CNRS/UPMC/ENS/Ecole Polytechnique) à l’Institut Pierre Simon Laplace à Paris, en collaboration avec un chercheur du Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (CNRS/Université Bordeaux 1) ont réexaminé cette planète Gliese 581d. On savait déjà qu’il s’agit probablement d’une planète rocheuse, comme la Terre, environ deux fois plus grande et sept fois plus massive que celle-ci. Cependant, elle reçoit trois fois moins d’énergie de son étoile et il est fort probable que les forces de marées gravitationnelles ont bloqué la rotation de la planète sur elle-même, comme dans le cas de la Lune autour de la Terre. Une face de la planète serait donc en permanence exposée au rayonnement de l’étoile et l’autre perpétuellement dans l’obscurité. Dans ces conditions, on pouvait craindre que l’atmosphère et l’eau de la planète ne se condensent totalement côté nuit, interdisant l’existence d’un climat propice à l’eau liquide et à la vie.

© LMD/CNRS - Simulation numérique du climat possible sur Gliese 581d. Les couleurs correspondent à des températures de surface froides (bleue) à chaudes (rouge). Les flèches représentent les vents à 2 km d'altitude.

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont développé un modèle numérique capable de simuler les climats possibles sur les exoplanètes. Cet outil, d’un nouveau genre, est inspiré des modèles utilisés sur Terre pour la météorologie et l’étude du climat mais il se base sur des principes physiques plus fondamentaux, aussi universels que possible. Ce modèle leur a ainsi permis d’étudier une gamme de conditions beaucoup plus large qu’avec un modèle classique, avec notamment la possibilité d’inclure n’importe quel mélange de gaz, nuages et aérosols dans l’atmosphère de Gliese 581d. A leur grande surprise, ils ont découvert que, dans le cas d’une atmosphère dense de dioxyde de carbone (un scénario très probable sur une aussi grande planète si on se base sur notre expérience dans le système solaire), Gliese 581d pouvait non seulement éviter la condensation de son atmosphère mais son climat pouvait aussi facilement être chaud au point de permettre la formation d’océans, de nuages et de pluie.

Une des clés de ce climat est liée à la « diffusion Rayleigh » de l’atmosphère, le phénomène qui donne au ciel terrestre sa couleur bleue. Autour d’une étoile comme le soleil, la diffusion Rayleigh limite le chauffage des planètes dotées d’une atmosphère épaisse car une fraction importante du rayonnement bleu est réfléchie dans l’espace par l’atmosphère. Dans le cas d’une étoile naine comme Gliese 581, le rayonnement est essentiellement rouge et donc peu sensible à cet effet. Il peut pénétrer profondément dans l’atmosphère et chauffer la planète efficacement grâce à l’effet de serre du gaz carbonique, renforcé sur Gliese 581d par celui des nuages de glace carbonique dont on prédit la formation à haute altitude. Par ailleurs, la modélisation de la circulation atmosphérique montre que le chauffage  par l’étoile est efficacement réparti tout autour de la planète par l’atmosphère, ce qui empêche la condensation de l’atmosphère et de la glace d’eau du côté nuit ou aux pôles.

© LMD/CNRS - Cartes de température à la surface modélisée pour Gliese 581d avec une atmosphère de 20 bars de CO2 et pour différentes vitesses de rotation de la planète. Ces différentes simulations permettent d'envisager le cas où Gliese 581d tourne lentement sur elle-même ou celui où les forces de marées gravitationnelles l'ont figé avec un côté jour permanent et l'autre plongé perpétuellement dans la nuit. Dans tous les cas, la température permet la présence d'eau liquide sur la planète.

Gliese 581d est située à seulement 20 années-lumière de la Terre, ce qui fait d’elle une de nos plus proches voisines hors du système solaire. Pour l’instant, bien sûr, il n’est pas question de rêver d’un voyage interstellaire (la sonde la plus lointaine envoyée par l’homme, Voyager 1, mettrait plus de 300 000 ans pour parcourir la distance). Cependant, cette proximité pourra permettre aux télescopes de demain de détecter directement l’atmosphère de Gliese 581d. En effet, s’il est possible que cette planète puisse être habitable, on peut aussi imaginer qu’elle ait pu conserver une épaisse couche d’hydrogène (comme Uranus et Vénus) ou qu’à l’inverse, dans la première partie de son existence, le fort vent solaire de la jeune étoile ait autrefois complètement soufflé son atmosphère. Pour trancher entre ces différents scénarios, l’équipe de Robin Wordsworth propose quelques observations tests que les astronomes pourront réaliser dans un avenir proche à l’aide d’un télescope suffisamment puissant.

Si Gliese 581d se révélait effectivement habitable, ce serait un endroit bien étrange à visiter : son atmosphère dense et son épaisse couche nuageuse plongerait la surface dans une pénombre rougeâtre et la gravité y serait double de celle de la Terre. Le cas de Gliese 581d illustre la grande variété des climats possibles sur les planètes de la galaxie, une diversité encore bien plus grande que ce à quoi nous sommes habitués dans le système solaire. Il nous montre aussi que pour être propice à la vie, une planète ne doit pas nécessairement ressembler à la Terre.

Pour en savoir plus:

« Gliese 581d is the first discovered terrestrial-mass exoplanet in the habitable zone”. R.D. Wordsworth, F. Forget, F. Selsis, E. Millour, B. Charnay, J-B. Madeleine. The Astrophysical Journal Letters, 12 mai, 2011.

L’exploration du système solaire, commencée il y a environ cinquante ans, a bouleversé notre vision des possibilités de vie dans l’univers. La plupart des corps planétaires ont été approchés par les sondes, même les plus lointains, et parfois visités jusqu’à leur surface. La vie n’y a pas été (à ce jour) découverte mais les données récoltées ont révélé des environnements inattendus susceptibles d’abriter une vie primitive. D’éventuels habitats restent à explorer, que ce soit sur Mars, Titan, Europe ou Encelade.

Parallèlement, la recherche menée autour des exoplanètes ou planètes extrasolaires (donc en dehors du système solaire) démontre aujourd’hui que les systèmes planétaires sont communs dans la galaxie, même si ceux observés jusqu’à présent sont très différents du nôtre. L’idée de  » planètes habitées dans l’univers  » est donc plus que jamais d’actualité, compte tenu de ces deux avancées scientifiques spectaculaires que sont l’exploration spatiale du système solaire et la détection des exoplanètes. En ce qui concerne ce dernier point, les efforts se concentrent sur les exoplanètes de type terrestre qui pourraient présenter de l’eau liquide sur (ou sous) leur surface. Ces planètes sont-elles habitables ? Quels sont justement ces critères d’habitabilité et les meilleurs moyens pour évaluer celle-ci à distance ?

Ces interrogations sont au cœur de cet ouvrage qui tentera de faire voyager le lecteur dans le passé, dans l’espace et dans le futur pour mieux visualiser la progression de l’idée de planètes habitées dans l’univers.

• Broché: 224 pages
• Editeur : Ellipses Marketing (5 avril 2011)
• Langue : Français
• ISBN-10: 2729863397
• ISBN-13: 978-2729863395

Le SETI Institute (1) vient d’annoncer que l’Allen Telescope Array (ATA) était en hibernation à cause de problèmes de financement. Inauguré en 2007, ce réseau comporte actuellement 42 antennes, sur les 350 prévues initialement. C’est le premier instrument à écouter le ciel 24h/24 7j/7 à la recherche de vie intelligente. Outre les programmes d’écoute, l’ATA a aussi permis des avancées significatives en radioastronomie et a aussi été récemment amélioré pour détecter des débris dans l’espace.

L’ATA est situé sur le terrain de l’Observatoire Radio de Hat Creek (HCRO) en Californie. Si la construction était à la charge du SETI Institute, son fonctionnement dépend de l’Université de Berkeley qui dépense pour cela 1,5M de dollars par an, auquel il faut ajouter 1M de dollars par an pour la recherche scientifique proprement dite. Les difficultés budgétaires du gouvernement américain amènent à chercher de nouvelles solution pour le fonctionnement du HCRO. De plus, les fonds fournis par la National Science Fondation (NSF) s’élèvent à 1/10ème de ceux de l’année précédente.

Allen Telescope Array (C) SETI

Il faudrait donc cinq millions de dollars  au SETI Institute pour financer pendant deux ans une recherche de signaux en visant les 1235 exoplanètes candidates annoncées en février dernier par la mission Kepler.

Si l’ATA est en hibernation, le SETI Institute continue ses recherches scientifiques. En 2011, il a mis en place un programme accueillant un artiste (2) et de nombreux développements informatiques sont réalisés dans le cadre du projet setiQuest, qui permet à des citoyens d’explorer les données reçues par ATA (3). De plus il ne faudrait pas croire que SETI a complètement interrompu ses programmes d’écoute. Le radiotélescope d’Arecibo est toujours employé. Il fait de l’écoute Seti « parasite » (Serendip) même si le récepteur utilisé ne fonctionne pas en permanence.

Il n’y a pas que le SETI Institute qui effectue des recherches SETI aux USA et dans le monde, comme expliqué dans l’article « Paradoxe de Fermi et recherche d’intelligences extraterrestres » datant de 2006 (4). Les colloques, séminaires sur SETI rassemblent régulièrement près d’une centaine de personnes, comme c’était le cas en 2008 à l’UNESCO. En novembre 2010, le projet Dorothy a consisté à des écoutes SETI dans 19 organismes répartis dans 13 pays sur les 5 continents (5).

En espérant que l’ATA pourra prochainement sortir de son hibernation, il faut noter que la recherche d’intelligence extraterrestre est encore très active au SETI Institute et dans divers organismes autour de la planète. Les chercheurs français sont invités à participer à l’atelier de réflexion « Formule de Drake » en envoyant leurs contributions pour le 16 mai au plus tard (6).

(1) http://www.seti.org
(2) http://artsciencefactory.fr/2011/04/03/un-artiste-au-seti-institute/
(3) http://setiquest.org
(4) http://www.exobiologie.fr/index.php/vulgarisation/astronomie-vulgarisation/paradoxe-de-fermi-et-recherche-d%E2%80%99intelligences-extraterrestres-que-faire-en-france/
(5)  http://www.nhao.jp/~narusawa/oseti/project-dorothy.html
(6) http://www.exobiologie.fr/index.php/actualites/evenements/atelier-de-reflexion-autour-de-la-formule-de-drake/

A retrouver aussi sur La Chaine Exobio… et sur le site neopodia

La détection de carbonates (calcaire) à la surface de Mars a constitué et constitue un objectif majeur afin de comprendre l’évolution de l’environnement Martien : confirmer la présence d’eau liquide passée (car ils ne se forment facilement qu’en présence d’eau liquide), éventuellement à grande échelle, et également obtenir des informations sur une potentielle forme de vie qui aurait pu apparaître à la surface (car sur Terre, ces minéraux sont la plupart du temps associés à une activité biologique). A ce jour aucun large dépôt de carbonates n’a été détecté. En fait, leur détection est spécifique à certaines zones et dans de faibles proportions. L’absence de tels dépôts, alors que les conditions passées de la surface de Mars semblent avoir été favorables à leur production, pourrait être attribuée à l’environnement particulièrement agressif de la surface de Mars. La présence d’un rayonnement UV intense a été proposée pour expliquer leur photodécomposition et donc leur absence. Cependant, des résultats contradictoires obtenus à partir d’expériences de laboratoire simulant le rayonnement UV à la surface de Mars n’ont pas résolus l’évolution des carbonates dans un tel environnement. Le LISA, et le LATMOS, deux laboratoires de l’IPSL, ont donc initié de nouvelles expériences d’exposition de carbonates (biominéraux et minéraux abiotiques) au rayonnement UV simulé en laboratoire mais également en orbite basse terrestre. Cette exposition en orbite basse fut effectuée dans le cadre de l’expérience UVolution à bord d’un module BIOPAN de l’Agence Spatiale Européenne (ESA), fixé à l’extérieur d’une capsule automatique Russe Foton, durant 12 jours en Septembre 2007. Les résultats obtenus en laboratoire et en orbite basse terrestre ont montré que tous les échantillons de carbonates sont stables au rayonnement UV. Par conséquent la présence d’un rayonnement UV intense à la surface de Mars ne peut expliquer l’absence de larges dépôts. De plus, la stabilité de ces minéraux nous incite à étudier avec attention les signatures biologiques qu’ils pourraient renfermer dans le cadre de la recherche de signatures de vie martiennes.

Un échantillon de calcite terrestre, un carbonate dont la stabilité a été mesurée en orbite terrestre.

(Ces expériences ont bénéficié du support du CNES et de l’ESA)

Pour en savoir plus :

Stalport, F., Guan, Y. Y., Noblet, A., Coll, P., Szopa, C., Macari, F., Person, A., Raulin, F., Chaput, D., and Cottin, H., 2010. UVolution, a photochemistry experiment in low earth orbit: Investigation of the photostability of carbonates exposed to martian-like UV radiation conditions. Planet. Space Sci. 58, 1617-1624. (lien, abonnement Science Direct requis)