To Seek Out New Life

L'Espace, cette immensité qui recèle encore beaucoup de secrets.
Nous, les hommes, tentons de découvrir ces secrets et surtout de répondre à une question : "Existe-t-il quelque part d'autres formes de vie?"

L'exobiologie est la discipline scientifique qui étudie les possibilités d'existence de la vie dans l'Univers, en dehors de la Terre.
Mais où chercher et trouver cette vie extraterrestre ?
Dans le système solaire où en dehors?

Mercure et Vénus

Mercure, planète la plus proche du Soleil, n’a pratiquement pas d’atmosphère. Il est probable qu’aucune chimie organique complexe ne se déroule à sa surface. Son intérêt exobiologique est donc très limité.

Il en est de même de Vénus, planète très chaude possédant, au contraire de Mercure, une atmosphère très dense avec une pression au sol très élevée. Les conditions qui règnent sur Vénus sont incompatibles avec la présence de la vie. En effet, trop proche du Soleil, cette planète n’a pu conserver l’eau à sa surface et n’a pu diminuer la quantité de dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique en le transformant en carbonate solide. Ce dioxyde de carbone a, par effet de serre, maintenu la surface à une température élevée.

D’après les modèles expérimentaux et théoriques (développés dans les laboratoires terrestres ...), il apparaît que l’atmosphère de Vénus, du fait de sa composition chimique (96 % de CO2 et 3,5 % de diazote N2), n’est pas favorable aux synthèses organiques. En accord avec ces prévisions, son analyse par télédétection et par mesures in situ, a mis en évidence la présence de nombreux composés inorganiques, mais aucun composé organique. Ce résultat suggère, lui aussi, que toute vie est absente de Vénus. Cette planète n’a cependant pas toujours été aussi hostile. Il est en effet possible qu’elle ait connu, il y a trois milliards d’années, des conditions analogues à celles de la Terre, avec une température de surface compatible avec la présence d’eau liquide et l’émergence de la vie. Bien que la mise en évidence de cette très hypothétique vie passée soit exclue, l’étude de Vénus présente un grand intérêt exobiologique. En particulier, l’étude comparative de Vénus et de la Terre montre que ces deux planètes étaient à l’origine très semblables. Leurs distances au Soleil différentes (0,7 unité astronomique pour Vénus et 1 pour la Terre) a conduit, après 4,6 milliards d’années d’évolution, à la situation actuelle.

Mars

Malgré ses dimensions (son diamètre est environ la moitié de celui de la Terre) et son atmosphère ténue, Mars a souvent été et est encore considérée comme le meilleur site dans le système solaire pour la recherche d’une vie extraterrestre.

Dans les années 1860 à 1870, plusieurs astronomes, tels l’Anglais William Rutter Dawes et les Italiens Pietro Angelo Secchi et Giovanni Virginio Schiaparelli croient, en observant la surface de Mars, y déceler la présence de gigantesques canaux. Des canaux artificiels? Mars abriterait-elle ou aurait-elle abrité une vie intelligente et technologiquement avancée? À partir des années 1890, l’Américain Percival Lowell va dépenser la majeure partie de son temps, et de sa fortune, à tenter de vérifier cette hypothèse à partir de l’observatoire de Flagstaff, en Arizona, qu’il fait lui-même construire. Il faudra attendre les années 1940 pour que cette idée (issue de fausses interprétations d’observations elles-mêmes trop limitées) soit définitivement abandonnée, grâce aux observations plus précises de la planète rouge.

Les sondes Mariner qui survolent Mars dans les années 1960-1970 confirment définitivement l’absence de tels canaux. Il en est de même de la mission Viking qui, de 1976 à 1982, a effectué une étude détaillée de Mars par télédétection et par mesures in situ. Cette mission reste la source principale de nos connaissances sur Mars.

À l’instar de Vénus, la planète rouge possède une atmosphère composée principalement de dioxyde de carbone (95%), avec 2,7% de diazote N2. Mais la pression à sa surface est seulement de 7 hectopascals, et sa température est très variable, allant de — 140 °C à + 20°C, selon la latitude et la saison. Malgré ces conditions hostiles, la possibilité qu’il y ait une vie microscopique encore active sur Mars a été considérée comme très réelle lors de la préparation de la mission Viking. Aussi les deux modules de la mission qui se posèrent, l’un, le 20 juillet 1976, sur le site de Chryse Planitia, l’autre, le 13 septembre, sur celui d’Utopia Planitia, incluaient-ils, parmi les nombreux instruments de mesure robotisés, trois expériences spécifiquement destinées à mettre en évidence la présence d’éventuels micro-organismes dans le sol martien. La première expérience exobiologique recherchait des êtres autotrophes, par mise en évidence d’une activité photosynthétique biologique. Les deux autres étaient conçues pour détecter des êtres hétérotrophes, et déterminer la nature de leur activité métabolique. Toutes les trois ont fourni des réponses que l’on peut considérer comme... positives! Mais il est apparu par la suite que les résultats obtenus pouvaient avoir une interprétation non biologique. Or, les analyses chimiques ont montré l’absence de tout composé organique en quantité notable dans le sol martien. Il semble donc très probable que Mars n’abrite aujourd’hui aucun système vivant.

Toutefois, la mission Viking a aussi révélé que l’eau liquide était abondante sur la planète rouge au moment où la vie venait d’apparaître sur Terre et commençait à envahir notre planète. Il n’est donc pas déraisonnable de penser que Mars ait pu, comme la Terre, connaître une évolution chimique vers la vie. Cette vie aurait disparu par la suite, avec d’ailleurs la majeure partie de l’atmosphère martienne, du fait d’une évolution différente de la planète, due en particulier à l’absence de tectonique importante.

La découverte de signes d’une activité biologique martienne dans la météorite ALH84001 (trouvée dans l’Antarctique, et qui fait partie de la douzaine de météorites supposées provenir de Mars), fut le scoop scientifique de l’été de 1996. Bien que l’interprétation des analyses de cette météorite soit fortement contestée en ce qui concerne la présence de traces de nanobactéries, cette découverte ouvre de nouveaux horizons pour la recherche de la vie sur Mars. En effet, il n’est peut-être pas nécessaire d’attendre les futures missions martiennes incluant des objectifs exobiologiques pour obtenir une réponse. Des analyses fines et systématiques de l’ensemble des météorites martiennes actuellement disponibles pourraient être très riches en informations exobiologiques sur Mars.

Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune : improbables candidats.

Jupiter est la plus grosse des planètes du système solaire. Comme les autres planètes extérieures – Saturne, Uranus et Neptune – elle est essentiellement composée de gaz (hydrogène et hélium), et ne possède pas de surface. Les atmosphères de toutes ces planètes contiennent du méthane en concentration suffisante pour induire une chimie organique relativement complexe. Plusieurs hydrocarbures y ont effectivement été détectés. Il est probable que cette chimie est aussi à l’origine des nombreuses structures colorées, en particulier de la Grande Tache rouge de Jupiter. Ainsi, malgré leur éloignement du Soleil, ces planètes sont le siège d’une chimie organique active. Certains chercheurs sont même allés jusqu’à supposer que cette chimie avait pu permettre la formation de systèmes vivants dans l’atmosphère de Jupiter, malgré les mouvements convectifs violents qui y sont présents. L’exobiologiste américain Carl Sagan a ainsi imaginé que l’atmosphère de Jupiter pourrait être peuplée d’êtres-méduses, dont la morphologie est adaptée à ces conditions d’environnement.

Europe et Titan : les espoirs de l'exobiologie.

Dans le système solaire, Titan (satellite de Saturne) et Europe (satellite de Jupiter) sont ceux qui présentent le plus d'intérêt pour les exobiologistes car ils sont fortement susceptibles d'abriter des formes de vie primitive.

Europe, une lune de glace.

Un des satellites de Jupiter, Europe, retient de plus en plus l’attention des exobiologistes depuis que les données fournies par la sonde Galileo laissent supposer l'existence d'un océan .

Le satellite Europe (cliché NASA)

La surface de cette lune est en effet couverte de glaces d’eau dont la couche est entaillée de larges cicatrices. Les images de cette surface acquises depuis 1996 par la sonde Galileo montrent de véritables icebergs d'une largeur de 30 km qui semblent flotter sur un lit d’eau glacée. Ces données impressionnantes viennent conforter le modèle de structure interne d’Europe, qui prédit un océan d’eau liquide sous une croûte de glaces d’eau (d'une épaisseur de 100 km). Si cet océan existe, pourquoi ne pas supposer qu’il puisse abriter une vie primitive?

Des missions vers Europe sont à l’étude dans les agences spatiales, qui pourraient tester ces hypothèses.

Titan, laboratoire d'exobiologie

En passant au voisinage de Saturne en 1980 et en 1981, les sondes Voyager-1 et 2 ont révélé un objet de très grande importance pour l'exobiologie, Titan, qui est non seulement le plus gros satellite de Saturne (il est aussi gros que Mercure), mais aussi le seul satellite du système solaire possédant une atmosphère dense. Celle-ci est constituée majoritairement de diazote (90 %) et de méthane (quelques pour cent), et riche en aérosols organiques formant des brumes qui masquent sa surface. Par sa composition chimique, cette atmosphère est une des meilleures atmosphères prébiotiques. En effet, plusieurs composés organiques, dont certains sont précisément ceux de la chimie prébiotique terrestre, tels l’acide cyanhydrique, le cyanoacétylène et le cyanogène, ont été détectés dans l’atmosphère de Titan et de nombreux autres sont susceptibles d’y être présents. De plus, les modèles prédisent que la surface de Titan est partiellement couverte de méthane et d’éthane liquides.

Les analogies entre Titan et la Terre sont nombreuses: effet de serre, profil de température, composition majoritaire de l’atmosphère. Les nombreux couplages prévisibles entre les trois composantes du «géofluide» de Titan – air, aérosols et surface (surtout si cette dernière inclut des lacs) – doivent régir la chimie organique de cette quasi-planète. Malgré l’absence d’eau liquide, due aux très basses températures qui y règnent (-179°C), Titan peut être considéré comme un véritable laboratoire de chimie prébiotique à l’échelle planétaire.

La mission Cassini-Huygens autour de Titan, satellite géant de Saturne (vue d'artiste, NASA)

Les rayons ultraviolets du Soleil et les rayons cosmiques provoquent des réactions chimiques dans son atmosphère. On l'a reproduit en laboratoire (expérience conduite par Carl Sagan et Bishun Khare) et observé la formation d'un solide organique sombre (qui fut nommé tholine - du grec tholos signifiant "bourbe"). Les caractéristiques optiques de cette tholine sont similaires à celles de la brume de Titan et aucun autre matériau ne s'en approche.

Toutes les molécules organiques se formant ainsi de façon continue dans la haute atmosphère de Titan tombent vers sa surface. Les scientifiques pensent donc que cette dernière doit être recouverte de dizaines de mètres de tholine et d'autres produits organiques. C'est pourquoi Titan est l'un des mondes qui fascinent le plus les spécialistes de la chimie organique prébiologique.

Carl Sagan et Reid Thompson ont calculé que chaque endroit de la surface du satellite a eu une chance sur deux d'avoir été plongé dans de l'eau liquéfiée par la chaleur libérée lors d'impacts météoritiques. Or, la tholine mélangée à l'eau donne des acides aminés, des traces de bases nucléotidiques et d'hydrocarbures, parmi d'autres composés.

L’étude de Titan devrait donc nous permettre de mieux appréhender l’ensemble des processus organiques, chimiques et physiques réellement mis en jeu dans un environnement planétaire, et de comprendre, indirectement, le rôle de l’eau liquide en exobiologie.

Tel est précisément l’un des objectifs de la mission spatiale N.A.S.A.-E.S.A. Cassini-Huygens, qui comprend une sonde (Cassini) en orbite autour de Saturne, et une sonde (Huygens) qui pénétrera dans l’atmosphère de Titan. Lancée en 1997, pour une arrivée prévue durant l'été 2004, la mission Cassini-Huygens inclut un programme scientifique interdisciplinaire spécifiquement consacré à l’étude de la chimie de Titan et de l'exobiologie.

Hors du système solaire

Les sites potentiels pour une vie ailleurs, y compris une vie évoluée, semblent de plus en plus nombreux. La puissance croissante des moyens disponibles permet de repérer des planètes hors du système solaire. Depuis la fin de 1995, une douzaine de ces planètes ont déjà été détectées. Même si, pour l’instant, ces détections sont limitées aux planètes du type de Jupiter, elles ouvrent un champ de recherches extraordinaire. Nous devrions d’ailleurs être capables de repérer aussi des planètes extrasolaires de type tellurique.

Par ailleurs, parmi les 110 molécules différentes identifiées dans les nuages interstellaires, 83 contiennent du carbone et 7 seulement du silicium. La chimie organique est donc universellement répandue. De même, l’eau est une molécule très abondante dans l’Univers. Il est donc raisonnable de penser que la vie extraterrestre, si elle existe, est elle aussi fondée sur la chimie du carbone et sur l’eau liquide.

Nos technologies actuelles ne nous permettent pas d’aller observer directement hors du système solaire. En revanche, si nous supposons que ce qui s’est passé sur Terre – de l’apparition de la vie à celle de la civilisation humaine contemporaine –, s’est passé ailleurs, il est logique d’imaginer qu’il puisse y avoir, dans d’autres systèmes solaires de notre Galaxie, des civilisations technologiquement avancées. Elles doivent utiliser, comme nous savons le faire depuis la fin du XIXe siècle, les ondes radio. Il semble donc raisonnable de rechercher d’éventuels signaux extraterrestres dans ce domaine de longueurs d’onde. Les communications dans cette région spectrale, plus précisément dans le domaine de longueurs d’onde entre 18 et 25 centimètres sont d’ailleurs privilégiées, compte tenu des propriétés d’absorption du milieu interstellaire. De plus, elles ont l’avantage de contenir une longueur d’onde que l’on peut considérer comme «universelle»: la raie à 21 centimètres de l’atome d’hydrogène.

Giuseppe Cocconi et Philip Morrison ont proposé en 1959 de rechercher des signaux à 21 centimètres. La première campagne d’observation fut menée par Frank Drake et William Waltman en 1960, avec le projet «Ozma» (du nom du souverain d’Oz). Ils utilisèrent le radiotélescope de 24 mètres de diamètre du National Radio Astronomy Observatory, en Virginie, pour écouter pendant quelques semaines les signaux radio venant de deux étoiles proches (t Ceti et e Eridani). Plus tard, en 1974, avec le grand radiotélescope d’Arecibo (sur l’île de Porto Rico), un signal fut émis en direction de l’amas stellaire Messier 13, situé à 24 000 années-lumière, et riche de quelques dizaines de milliers d’étoiles. Le signal comportait, codé sous 1 679 bits d’information, un message contenant, en particulier, la suite des dix premiers nombres entiers, une représentation des éléments chimiques simples de la classification de Mendeleïev, la formule de l’ADN, un schéma du système solaire, une vue du corps humain et le schéma d’un radiotélescope.

Au même moment, les sondes interplanétaires Pioneer-10 et 11 emportaient chacune une plaque métallique gravée d’inscriptions analogues, et en particulier l’image d’une femme et d’un homme. Il s’agissait bien sûr d’un message symbolique, destiné à célébrer la première sortie hors du système solaire d’un engin construit et lancé par l’homme, et non à entrer en contact avec d’éventuels êtres intelligents extraterrestres. En 1977, les sondes Voyager, en route pour un voyage interplanétaire sans retour, emportèrent également un ensemble de messages tout aussi symboliques enregistrés sur un vidéodisque, destiné à d’éventuelles civilisations extraterrestres.

Depuis lors, plusieurs programmes d’écoute systématique du cosmos ont été élaborés, en particulier par la N.A.S.A. Ces programmes S.E.T.I. sont fondés sur l’utilisation d’un récepteur capable de détecter et d’analyser le signal dans des domaines de fréquence très étroits. L’instrumentation nécessaire a été réalisée: un récepteur de plusieurs millions de canaux est opérationnel. Bien que le Congrès américain ait, en 1993, brusquement supprimé tous les crédits pour ces programmes, leur développement continue – grâce à des fonds privés, sous le nom de Project Phœnix –, avec quelques mois d’utilisation de radiotélescopes, principalement en Australie.

Aucun signal d’intelligence extraterrestre n’a encore été détecté. Toutefois, l’idée de l’existence d’une vie extraterrestre a fait son chemin. L’approche S.E.T.I. n’est plus la seule voie possible pour détecter des indices de vie autour d’autres étoiles. L’approche «Darwin», avec, en particulier, la recherche des signatures de molécules caractéristiques d’une activité biologique sur une planète, telles l’oxygène ou l’ozone, pourrait permettre la mise en évidence d’une vie extraterrestre, même primitive, autour d’autres étoiles. Ces projets sont le fruit de collaborations nouvelles et fructueuses entre deux communautés scientifiques – celle des sciences de l’Univers et celle des sciences de la vie – qui n’avaient pas jusqu’alors l’habitude de travailler ensemble. La pluridisciplinarité sera sans doute une des caractéristiques des sciences du XXIe siècle. L'exobiologie en fera certainement partie.

Une nouvelle planète découverte

Une énorme boule de glace et de roches a été découverte à des milliards de kilomètres d’ici.

Les astronomes l’ont baptisée Quaoar. C’est le plus gros objet découvert dans le système solaire depuis Pluton, en 1930.

Elle est située à quelque 94 années-lumière partageant la même relation avec son étoile que Jupiter avec le soleil. Cette détection porte à 117 le nombre de corps de masse inférieure à treize fois celle de Jupiter découverts à ce jour autour d'étoiles autres que le Soleil.

Un dessin de la planète en orbite autour de l'étoile (AFP)

Mais peut-on dire que c'est une planète. Selon plusieurs astronomes, Quaoar est trop petite pour aspirer à ce titre (1200 km de diamètre, soit le dixième de la planète Terre). Et elle se déplace sur un plan incliné de huit degrés par rapport aux neuf planètes qui tournent autour du Soleil.

Comme plusieurs astres vagabonds, Quaoar orbite dans la ceinture de Kuiper. Cette région, située aux confins du système solaire, est peuplée d’astéroïdes, de comètes… et de quelques objets que l’on ne sait pas trop ou classer. La planète Pluton fait également partie du cortège… ce qui pousse certains astronomes à croire qu’elle ne devrait même pas être considérée comme une planète!

Un trio international découvre la planète

L'équipe anglo-américano-australienne a réalisé la découverte en analysant le spectre de l'étoile HD 70642 à l'aide du Télescope anglo-australien basé en Nouvelle-Galles-du-Sud , en Australie. Les données révèlent de légères perturbations causées par l'attraction d'une planète ayant à peu près deux fois la masse de Jupiter. Un membre de l'équipe, Hugh Jones, de l'université John Moores de Liverpool, a présenté la découverte à Paris lors d'une conférence à l'Institut d'astrophysique. La découverte fera également l'objet d'une prochaine publication dans la revue "Astrophysical Journal Letters".

Une planète qui s'apparente à la Terre

En balayant la voie lactée avec leurs télescopes, les astronomes avaient déjà découvert une centaine de planètes en dehors de notre système solaire. Mais là le système planétaire qu'ils ont rencontré a énormément de point communs avec notre système solaire, il est situé loin, très loin, à 1 million de milliard de kilomètres de chez nous. Les télescopes des chercheurs ont d'abord croisé le chemin d'une planète, une grosse boule de gaz qui ressemble à s'y méprendre à Jupiter. Ils ont ensuite découvert l'étoile autour de laquelle cette planète tourne, une étoile jumelle de notre soleil : même âge, même taille, même structure. Tout laisse à penser que d'autres planètes, plus petites, tournent aussi autour de cette étoile. peut-être bien une planète de la taille de la Terre.

Si ce système planétaire ressemble autant au nôtre, on ne peut pas s'empêcher d'imaginer que des formes de vie s'y sont peut être développées. Le problème, c'est qu'aujourd'hui, à des distances aussi importantes, les télescopes ne sont pas assez puissants pour repérer des planètes habitables, comme la Terre, c'est à dire des planètes plus petites que Jupiter, formées de roches, et non de gaz. Dans quelques années, on devrait pouvoir y arriver en 2006, l'Europe va lancer un satellite qui partira à la rencontre de ces petites planètes habitables.

L'étude de toutes ces planètes et des programmes d'écoute systématique du cosmos, nous permettra-t-elle un jour de savoir si réellement une vie peut ou a put exister autre part que sur Terre? Nous aurons la réponse à cette question que dans quelques années.

Béatrice Adriano
Lt Leilou Parker
USS Solstice