Une étude* d’Emily Simpson et Howard Chen (Department of Aerospace, Physics, and Space Sciences, Florida Institute of Technology), publiée par Icarus 15 janvier 2025 met une nouvelle fois en évidence la multiplicité des facteurs qui entrent en jeu pour déterminer un environnement et le réglage très fin (« fine tuning ») au niveau d’un système planétaire quelconque mais du nôtre en particulier, que la combinaison de ces facteurs permet et qui fait de chaque planète de chaque système, une planète exceptionnelle parmi les milliards d’autres qui existent. Cela renforce la position de ceux qui, comme moi, pensent que la vie est un phénomène extrêmement rare, sinon unique dans l’Univers.
*How might a planet between Mars and Jupiter influence the inner solar system? effects on orbital motion, obliquity, and eccentricity.
*Comment une planète entre Mars et Jupiter pourrait-elle influencer le système solaire interne ? Effets sur le mouvement orbital, l’obliquité et l’excentricité.
Pour que la vie apparaisse, nous savions déjà qu’il fallait qu’un certain nombre de conditions soient remplies : Une ancienneté minimum de la matière avec laquelle la planète-hôte a été constituée ; Une étoile-soleil non liée à une autre ; Une position favorable dans la galaxie, de l’étoile-soleil par rapport aux autres étoiles ; une masse de l’étoile-soleil ni trop petite ni trop grosse ; un réapprovisionnement en eau de la planète-hôte ; une inclinaison stable de son axe de rotation sur l’écliptique grâce à un satellite suffisamment massif ; peut-être, au moins un voisin « coopératif ». Je reprends ces points ci-dessous. L’apport de la nouvelle étude c’est que la répartition de la masse dans le disque protoplanétaire a également beaucoup compté. Je vous en parle après.
L’ancienneté d’abord. En effet tout organisme vivant est constitué d’un certain nombre d’éléments chimiques en certaines quantités et il est clair qu’il a fallu que ces éléments et ces quantités (il y a sans doute des minimums) aient été produits au cours des milliards d’années suivant les premières étoiles, par la photosynthèse effectuée au sein des étoiles massives. Il peut y avoir des fluctuations, certaines zones de l’espace étant, à la même époque, plus riches que d’autres en métallicité (quantité d’éléments chimiques « Z » plus « lourds » que l’hydrogène et l’hélium primordiaux). Mais globalement et statistiquement la richesse, et la diversité dans la richesse, nécessaires à la vie n’ont pas dû pouvoir exister longtemps avant la naissance de notre disque protoplanétaire (il y a quelques 4,7 milliards d’années sur les 18,3 milliards de notre histoire commune).
La quantité de matière du nuage de poussière protoplanétaire. Les nuages à partir desquels se forment par concentration les disques planétaires sont forcément de tailles diverses. Il y a de petits nuages à partir desquels vont se former des planètes orphelines, des naines brunes ou des naines rouges. Et il y a des nuages gigantesques à partir desquels vont se former les étoiles massives.
La position dans la galaxie. Il ne faut pas envisager de planète-hôte ayant abrité un processus pré-biotique dans un environnement galactique où la densité d’étoiles (le bulbe) soit telle que des étoiles voisines de son étoile-soleil aient perturbé trop souvent son évolution (supernova ou perturbations/intrusions causées par la force de gravité de ces étoiles). Mais ceci ne veut pas dire qu’il ait fallu que l’environnement fut totalement calme, comme il peut l’être aux confins d’un disque galactique. Au stade où nous en sommes de nos recherches on ne peut pas dire si certains événements rares provenant de notre voisinage n’ont pas modifié positivement (vers la vie), à certaines dates cruciales, le processus. Comme pour la réalisation d’un plat cuisiné certaines interventions peuvent être nécessaires en cours de cuisson (ni avant, ni après et un nombre de fois bien précis).
Une étoile-soleil non liée à une autre. Il y a beaucoup d’étoiles doubles et très peu d’étoiles simples dans l’Espace. La proximité inhérente à la gémellité a forcément des conséquences pour les planètes en fonction de leur distance à leur propre étoile-soleil et à l’étoile sœur. S’il y a des perturbations sur les zones lointaines (équivalent de nos Nuages de Oort ou Ceinture de Kuiper) cela aura des conséquences sur les planètes les plus proches de chacune des deux étoiles-soleils et l’on sait bien que notre évolution a été fortement influencée par les planètes du système solaire extérieur (à commencer par Jupiter notre « paratonnerre »).
Une masse de l’étoile-soleil trop petite. Aujourd’hui dans les media, on s’extasie à chaque fois que l’on découvre une planète de taille terrestre dans la zone habitable de son étoile-soleil. Certes la zone habitable donne une indication de température, celle qui résulte de l’irradiance nécessaire pour que l’eau soit liquide à une pression atmosphérique minimum (il n’y a pas d’eau liquide sur la Lune qui jouit pourtant de la même irradiance que la Terre). Mais on oublie de dire de dire que dans la totalité des cas, les planètes « terrestres » repérées orbitent autour de naines-rouges. Pour le moment ce sont les seules, compte tenu de leur faible luminosité ou de leur faible masse, qui donnent un contraste suffisant pour repérer sur elles l’effet d’une planète de masse terrestre (et donc permettre de les détecter). Ce sont les seules également qui déterminent une zone habitable très proche d’elles (souvent inférieure à la distance Soleil-Mercure), qui fait que les planètes la parcourant passent suffisamment fréquemment devant elles pour que leur passage puisse être repéré. Or les naines rouges sont des êtres instables. Non pas des « presque-étoile » comme les naines brunes mais des « juste-étoiles ». Leur activité interne de fission nucléaire est de ce fait, irrégulière et instable et les manifestations extérieures jusqu’à la zone habitable (par définition très proche d’elles) sont violentes et peu favorables à un processus prébiotique en évolution lente qui a besoin de régularité et de temps stable (sauf événements rares). Par ailleurs, une planète très proche de son étoile-soleil comme celle dont on parle, sera bloquée par effet de marée dans sa rotation et présentera toujours la même face à son étoile-soleil. Cela signifie, pas de mouvement de marée dans la masse d’eau si elle existe (même s’il doit y avoir des mouvements de convection déterminés par le passage du froid au chaud), pas de changement dans les régions situées à l’ombre ou à la lumière. On peut douter que cette fixité permettre l’évolution vers la vie car il est possible que l’alternance des marées ait eu un rôle à certaines phases de l’émergence de notre vie (terre sèche/terre humide).
Si alternativement l’étoile-soleil est une étoile massive, sa vie sera d’autant plus courte que sa masse est importante et ne laissera donc pas suffisamment de temps au processus de vie pour qu’il se développe. Une étoile de huit masses solaires vivra moins de 100 millions d’années. A 10-15 masses solaires, la durée de vie de l’étoile tombe à seulement 10-20 millions d’années. Si sur la Terre, le processus vers la vie n’avait disposé que de ces durées, il n’aurait jamais abouti.
Un réapprovisionnement en eau de la planète-hôte. Les planètes telluriques (comme la Terre, situées en dessous de la « Ligne de glace » du système, située au milieu de la Ceinture d’Astéroïdes) devraient être des planètes « sèches », c’est-à-dire sans vapeur d’eau et donc d’eau liquide en surface (il peut y avoir de l’eau liée à d’autres éléments chimiques dans certains minéraux). En effet la jeune étoile-soleil passe par une phase de forte instabilité après sa formation et son vent solaire parfois très puissant, chasse la vapeur d’eau (compte tenu de la chaleur il n’y a pas d’eau liquide au début) au-delà de cette limite ou la température permet à sa croûte de se solidifier. La quantité d’eau liquide dont nous bénéficions sur Terre (et dont aussi bien Mars que Vénus ont dû également bénéficier au début de leur histoire), vient d’un phénomène sans doute rare, celui du « rebroussement de Jupiter ». Comme l’a très bien décrit Antonio Morbidelli en 2005, Jupiter la première planète du système qui se soit formée, a pu commencer à le faire parce que le segment du disque protoplanétaire où elle est apparue était particulièrement riche en matière et en gaz (ce qui est peut-être lié au phénomène précédent). Elle dominait de ce fait son environnement et accrétait petit à petit ses voisines dans la direction de sa rotation ce qui accélérait cette rotation dans cette direction et la faisait descendre vers le Soleil. Elle est ainsi passée au travers de la Ceinture d’Astéroïdes et, entrée dans la zone de la future Mars, a continué à absorber de la matière. Par chance pour nous, Saturne la seconde planète en masse de notre système, la suivait de très près alimentée par le même processus. Mais par chance encore une fois, les deux planètes sont entrées dans un rapport de rotation particulier, une « résonnance » 3/2 (3 parcours de son orbite par Jupiter pendant que Saturne en effectuait 2) qui a solidarisé les deux masses (par rapport à l’attraction solaire), déséquilibré leur centre de gravité commun, et les a entrainées dans un chemin inverse, vers l’extérieur du système. Cela eu deux effets, d’abord éviter que la Terre soit « grignotée » comme Mars l’avait été mais aussi, par effet d’inertie, entrainer les planètes les plus extérieurs, notamment Neptune (chassée au-delà d’Uranus) de pénétrer profondément dans la Ceinture de Kuiper, extrêmement riche en astéroïdes glacés, et provoquer du fait de la déstabilisation de ces astres, des trombes d’eau sur les planètes telluriques alors en formation (juste au « bon moment » pour que leur force de gravité puisse attirer ces astéroïdes plutôt que les laisser se perdre dans le Soleil.
Une stabilisation de l’inclinaison de son axe de rotation sur l’écliptique par la Lune. L’argument est connu. La Lune a stabilisé l’axe de rotation de la Terre (et l’a progressivement freinée). Une planète comme Mars connaît des fluctuations très importantes de son inclinaison et cela est un élément perturbateur récurrent considérable, notamment assèchement des pôles et dispersion de la glace d’eau en surface. Or ce ne pouvait être que le hasard qui ait déterminé la masse de la Lune (sans doute un impact pas trop violent d’un planétoïde de bonne taille, « Théia », en fin de période d’accrétion).
Peut-être au moins un voisin « coopératif ». Il n’est pas exclu (théorie de Steven Benner) que certains assemblages prébiotiques ensuite utilisés par la vie, aient commencé sur Mars (planète moins humide que la Terre qui a probablement été à ses débuts une « planète-océan ») avant d’être transmis à la Terre par voie de météorites créés par des impacts en surface de Mars, où il put s’épanouir.
L’étude à laquelle je faisais référence en introduction montre que si une autre planète tellurique de la taille de la nôtre ou plus grosse, avait réussi à se former avec les éléments initiaux de la Ceinture d’Astéroïdes, les planètes du système interne auraient eu des orbites avec des excentricités très différentes. La Terre, n’aurait plus bénéficié d’une orbite avec périapside très peu différent de l’apoapside. Les hivers et les étés auraient connu des irradiances donc des ensoleillements et des températures sensiblement éloignées (comme Mars aujourd’hui) qui auraient pu être un obstacle à l’émergence de la vie.
Ce qui est arrivé à notre système planétaire et à notre Terre en particulier (notre « histoire »), est unique, non répétable. Après lecture de ce qui précède, on comprend bien que les variantes possibles d’un système planétaire à l’autre sont infinies, par combinaison à des degrés divers des différents facteurs intervenant. Nous évoluons certes dans des contraintes qui déterminent la nécessité (le temps, les quatre forces fondamentales). Mais dans ce cadre, le hasard à tous les niveaux et à toutes les époques joue aussi son rôle. Il est donc impossible de déduire de notre seule expérience terrestre que la même succession d’événements se soit déroulée et ait produit les mêmes conséquences ailleurs. Il n’y a eu qu’un seul Napoléon Bonaparte dans l’histoire de l’Univers et notre espèce est totalement unique, fruit d’une succession presque infinie de circonstances et d’accidents, tout comme notre Terre et tout comme le phénomène de la vie.
Illustration de titre : notre système planétaire dans son cocon, le Nuage de Oort extérieur. C’est cette masse concentrée par le Soleil qui se déplace autour du centre galactique. Aux deux échelles figurées, les planètes du système interne sont trop proches l’une de l’autre pour être distinguées du Soleil. Le cocon doit, de l’extérieur, ressembler à beaucoup d’autres mais à l’intérieur tout est particulier. C’est notre vaisseau. Il a une histoire, il est unique, il a une cohérence et il est vulnérable.
Liens :
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S001910352400424X
12 Responses
Bonjour Pierre Brisson :excellent article comme d habitude, qui resume parfaitement la « situation »; rien a ajouter si ce n est que une planete abritant une forme de vie intelligente sera encore plus , beaucoup plus, beaucoup- beaucoup- plus difficile a apparaitre…nous ne sommes peut etre pas seuls mais « les autres » doivent se situer surement assez loin! Par contre il doivent presenter ,sinon un physique semblable, du moins des organes des sens et des membres, et peut etre un cerveau different du notre ainsi qu une intelligence differente…
Pour l instant bien que nous recherchions des signes d une existence lointaine depuis des decennies nous sommes bredouilles…Ceci dit c est peut etre mieux ainsi. Pour la bonne raison que la loi de la vie semble unique dans l univers: la predation et ca ce n est pas bon signe.
Il serait amusant d’imaginer l’aspect que pourraient avoir des êtres vivants doués d’intelligence, et d’une capacité de communication et d’action. Je me lance:
.
Ils devraient avoir l’équivalent de notre cerveau pour penser; de nos organes d’expression et de captation de l’expression, comme notre système respiratoire, cordes vocales et bouche ou comme nos yeux pour percevoir les différences de lumière ou comme nos oreilles pour percevoir les sons ou comme notre nez pour sentir; des organes de locomotion comme nos jambes et des organes de préhension et de manipulation comme nos bras…le tout en plusieurs exemplaires par sécurité et efficacité. Un unijambiste a beaucoup de mal à se déplacer et faire la cuisine d’une seule main est très difficile. Quand au cerveau, certains ont deux hémisphères, ce qui n’est pas mal non plus. Enfin, je ne voulais pas commencer par ça mais « l’autre » devrait aussi avoir des organes reproducteurs et excréteurs.
.
En fait si nous rencontrions un autre être vivant « de notre niveau » (intelligent, communicant et faber), nous l’identifierions tout de suite.
Arthur C. Clarke, dont l’imagination était particulièrement débordante, a imaginé de possibles formes de vie très « exotiques », et même dans certains cas vivant en symbiose, dans sa série de romans « Rama ». Certaines de ces formes de vie, intelligentes, étaient TRES éloignées de la forme humaine, mais pas totalement farfelues pour autant. Bien sûr, même lui ne croyait sans doute pas que l’on pourrait réellement rencontrer un jour de tels êtres, mais si on croit en la possibilité d’une vie intelligente ailleurs dans l’univers (ce qui n’est pas mon cas), alors pourquoi ne pas accepter l’idée que la nature pourrait faire encore plus surprenant que ce qui est sorti du cerveau d’un être humain?!
« Ce qui est arrivé à notre système planétaire et à notre Terre en particulier (notre « histoire »), est unique, non répétable », entièrement d’accord. Cela m’étonne toujours que tant de scientifiques (y compris Claude Nicollier dans L’Illustré de cette semaine) continuent à affirmer que la vie doit être très répandue dans l’univers. Toute analyse sérieuse comme celle que vous présentez plus haut montre au contraire que la probabilité que les conditions aussi nombreuse qu’absolument exceptionnelles qui ont permis l’apparition de la vie sur notre petite « planète bleue » (qui ne l’était pas à l’origine d’ailleurs) aient également été réunies ailleurs ou en un autre temps est plus qu’infime.
Mais, bien sûr, les défenseurs de cette thèse ont un immense avantage sur ceux qui, comme vous et moi, tendent plutôt à croire que la vie est un phénomène probablement unique, apparu sur Terre dans des circonstances qui ont fort peu de chances de s’être reproduites ailleurs dans l’univers, c’est que l’on ne pourra jamais prouver qu’ils ont tort! En effet, il leur sera toujours possible de prétendre que nous n’avons tout simplement pas (encore) cherché au bon endroit, au bon moment, avec les bons instruments. Alors que la plus petite découverte d’une quelconque trace de vie extraterrestre nous donnerait évidemment incontestablement tort (ce que j’accepterais bien volontiers, et même avec grand plaisir, dans ce cas 🙂 )!
Merci de ce commentaire, Pierre-André.
.
Je regrette aussi que Claude Nicollier ait exprimé cette opinion. Comme j’ai essayé de le demontrer, la répétition de ce qui s’est passé sur Terre (l’émergence de la vie) ne peut être qu’accidentelle et vu la multiplicité des facteurs en cause, la probabilité relèverait du miracle.
tres bonnes remarques de tous les deux mais personnellement je distingue 2 cas:
cas 1) apparition de la vie meme sous la forme la plus simple : ca me parait peu probable mais quand meme possible.
cas 2) apparition de la vie intelligente et technologique : comme nous l avons exprime dans le passe (hasard genetique…)cela me parait tres improbable sinon impossible.
et finalement c est bien comme ca!
.
mais evidemment je peux me tromper!
Plus on avance dans la complexité, plus le degré d’improbabilité augmente!
Et il y a cet article:
https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-notre-galaxie-voie-lactee-serait-atypique-monde-galaxies-117832/
Certainement. Les galaxies doivent bien sûr répondre à des contraintes universelles: la force de gravité, l’ambiance énergétique dans laquelle elles baignent. Mais comme tout objet cosmique, elles présentent des variantes résultant des forces diverses qui s’exercent sur elles et de la multiplicité des combinaisons possibles de la matière et de l’énergie, dans un contexte particulier de Temps.
Bonjour,
Comme l’a bien fait remarquer Pierre Brisson notre technologie détecte surtout les planètes autour des petites étoiles rouges, ça introduit un biais concernant les connaissances sur les systèmes planétaires.
Pour la vie non intelligente ou non technologique il faudra faire des avancées technologiques importantes afin de capter des biosignatures (toutes choisies à partir de ce qu’on connaît de la vie terrestre).
Pour la vie « technologique » si on se référe à notre cas, la question est d’être certain de capter un équivalent de nos propres émissions radios à des distances se comptant en années lumière, noyées dans celles du Soleil et de Jupiter et s’affaiblissant avec la distance. On ne dois pas avoir émis à guère plus de 70 années lumière pour l’instant.
Recevrions-nous nos propres programmes radios et autres émissions si on était à cette distance ? De plus le plus puissant signal c’est autour de 60 htz émis par l’ensemble des lignes électriques de la planète. Il serait peut être interprété comme une curiosité d’origine naturelle…
Après il reste des infrastructures de science-fiction comme des sphères de Dyson et apparentées, qui seraient possiblement détectables mais là encore c’est une vision humaine d’anticipation très très théorique envisagée à partir de nos connaissances actuelles. La question de l’utilité de collecter toute l’énergie de son étoile est passée à la trappe 🙂
Certes peut être que la vie est rare, la vie intelligente encore plus, et la vie « technologique » rarissime mais je trouve qu’on manque encore de technologie et de données sur le sujet.
A mon avis les conditions initiales et l’apparition de la vie ne sont peut être pas si rares mais après sa survie et son développement doivent être beaucoup entravés.
Notre propre Terre n’a pas été très « sympa » envers la Vie quand on observe les diverses extinctions, en fait les formes vivantes ont survécu malgré tout, en y laissant des plumes (et des écailles et des poils ! 🙂
« Notre propre Terre n’a pas été très « sympa » envers la Vie », c’est vrai, … mais la grande résilience de la vie sur Terre est une tout autre question que celle de l’APPARITION de la vie initialement. Une fois cette étape franchie, résultat de conditions aussi nombreuses qu’exceptionnelles et difficilement reproductibles (y compris dans leur échelonnement dans le temps), la vie s’est en effet montrée très résistante et « invasive » sur notre planète, mais cela ne veut absolument pas dire que l’apparition de la vie puisse être un phénomène courant dans l’univers, il y a trop de conditions improbables à réunir. On peut parfois réussir un « coup » exceptionnel, et être totalement incapable ensuite de jamais le répéter 🙂 !
L’une des biosignatures spécifiques d’activités vivantes est la présence de DMS, le mal odorant sulfure de diméthyle. On en aurait détecté dans le cratère Gale sur Mars et aussi plus récemment dans l’atmosphère de l’exoplanète « habitable » K2-18b par le JWST. Il faut encore affiner ces mesures et éventuellement arriver à détecter les DMDS et DMTS, les di- et trisulfures de diméthyle.