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Equation de Drake : si N>1, il y a au moins une autre vie intelligente et communicante que la nôtre dans l’Univers !
L’interrogation est ancienne. En 1950, le physicien Enrico Fermi partageait un repas avec des collègues physiciens et, dans le contexte des OVNI, la discussion porta sur les raisons pour lesquelles on ne parvenait pas à obtenir de preuve sérieuse de l’existence des « autres ». En 1961, l’astronome fondateur de SETI, Frank Drake, proposait une mise en équation de cette interrogation (image de titre). En 1975 l’astrophysicien Michael Hart présentait un peu différemment les hypothèses à prendre en compte.
Avec le temps et l’accroissement des connaissances, la prise de conscience évolue et la formulation de l’interrogation également, en se faisant plus pertinente. La réflexion actuellement la plus complète semble être celle de Stephen Webb avec son ouvrage « If the Universe is teaming with aliens, where is everybody? » (2002), la dernière proposition, « where is everybody ? » reprenant les termes de Fermi (mort en 1954) « where are they ? »…mais on reste toujours sur les mêmes problématiques dans la même incertitude.
Equation de Drake
Revenons sur la fameuse formule de Drake. Regardons les variables choisies par l’auteur mais notons tout d’abord qu’elle date d’une époque où l’on n’avait pas encore observé d’exoplanète (le haut fait de Michel Mayor et Didier Queloz date de 1995) et où l’on n’avait pas encore pris conscience de la variété de toutes les conditions à remplir pour passer de la matière inerte à la vie.
R* nombre d’étoiles qui se forment annuellement dans notre galaxie ;
fp fraction de ces étoiles dotées de planètes ;
ne nombre de planètes potentiellement propices à la vie, par étoile ;
fl fraction de ces planètes où la vie apparaît effectivement ;
fi fraction de ces planètes où apparaît la vie intelligente ;
fc fraction de ces planètes capables et désireuses de communiquer ;
L durée de vie moyenne d’une civilisation, en années.
Pour moi cette liste n’a aucune utilité puisque nous n’avons absolument aucun moyen de répondre aux termes « fl » et « fi ». Mais reprenons le détail des différents termes :
« R* ». Le fait que des étoiles nouvelles se forment chaque année dans notre galaxie me semble sans rapport avec le sujet. Que des étoiles nouvelles se forment, prouve simplement que le creuset galactique continue son œuvre mais ne dit rien sur la probabilité que ces étoiles nouvelles soient porteuses de vie plus que les autres. Avec R* on est dans la croyance que le nombre apporte une solution à un problème. Je trouve cet argument extrêmement faible car il faut au moins deux éléments pour dire ou envisager sérieusement « plusieurs ». Comme l’écrivait mon lecteur « Martin » en commentaire d’un article précédent de ce blog (le 03/09/21), ce n’est pas parce qu’on a trouvé des kangourous en Australie qu’il devrait y en avoir au moins quelques-uns dans le reste du monde (à part dans les zoos, bien entendu !).
Le terme « fp » est du même ordre (la solution recherchée, par le nombre !). On sait évidemment aujourd’hui que les étoiles sont toutes entourées de planètes, du moins depuis plusieurs milliards d’années (c’était encore une spéculation à l’époque de Fermi et de Drake).
Le terme « ne » est plus sérieux. Il est pertinent mais il est beaucoup trop général. En tout cas la présence de la planète dans une zone habitable est une condition nécessaire même si elle n’est pas suffisante.
Le terme « fc » sort du sujet puisqu’on recherche des civilisations intelligentes et communicantes, pas des dauphins (même si, bien sûr, la vie intelligente mais non-communicante est un préalable à la vie intelligente et communicante).
Le terme « L » est une remarque pertinente sur la durée de vie d’une civilisation au regard des durées extrêmement longues dans le contexte desquelles elles se situent. Nous communiquons par radio depuis cent ans seulement et sans doute nos émissions antérieures à 1960 ne pourraient-elles être captables par une civilisation extraterrestre (jusque-là, elles ne sortaient pratiquement pas de l’atmosphère terrestre). Par ailleurs, nous ne savons pas si nous survivrons longtemps en gardant les capacités de communication que nous avons développées à ce jour.
Deux observations générales peuvent être faites après considération de ces différentes variables :
(1) Elles sont comme des poupées gigognes, une succession d’inconnues dont la suivante qualifie la précédente. Si bien que si l’on ne peut répondre à l’une, l’interrogation posée par la suivante n’a pas de sens. Au stade actuel, on ne peut s’avancer au-delà de « ne ».
(2) Le sous-jacent non exprimé mais présent de la formule de Drake semble être que, s’il y a des planètes bien situées par rapport à leur étoile, il doit y avoir de la vie et au bout d’une certaine évolution, de la vie intelligente et communicante. C’est l’application d’un principe dit « de médiocrité » qui repose sur beaucoup de simplification et sur un automatisme supposé du processus biologique.
Hypothèses de Hart
Les hypothèses de Hart prennent le problème « de l’autre côté », en fait celui d’Enrico Fermi (pourquoi ne les avons-nous pas encore rencontrés ?) :
(1) il se peut que la probabilité d’apparition d’une civilisation technologiquement avancée soit très faible, si bien qu’un univers de la taille du nôtre est nécessaire pour qu’elle ait une chance de se produire une fois (mais beaucoup moins probablement deux) ;
(2) il se peut que les extraterrestres existent mais que, pour une raison ou une autre, la communication et le voyage interstellaires soient impossibles ou ne soient pas jugés souhaitables ;
(3) il se peut que la vie existe ailleurs, mais en des lieux rendant sa détection difficile – par exemple dans des océans protégés par une couche de glace, organisée autour d’évents hydrothermaux ;
(4) il se peut enfin que les extraterrestres existent et nous rendent visite mais d’une manière indétectable avec les moyens techniques actuels.
Franchement, je préfère cette formulation (selon les termes de l’article de Wikipedia) plus « modeste », à celle de Drake même si je n’adhère absolument pas à la dernière hypothèse de Hart (4) qui me semble un peu « complotiste ». Quant à l’avant-dernière (3) je pense qu’elle ne peut permettre de préjuger qu’un jour ces êtres vivants seront capables de communiquer en dehors de leur milieu, même s’ils peuvent atteindre le niveau d’intelligence des baleines.
Comme vous l’avez compris je fais partie des sceptiques et suis partisan de l’hypothèse « Rare Earth » exposée en 2000 par le paléontologue Peter Ward et l’astrobiologiste Donald Brownlee et défendue encore en 2009, en Suisse, par André Maeder, professeur en astrophysique de l’Université de Genève, dans son livre dont je recommande vivement la lecture : « L’unique Terre habitée ? », publiée chez Favre (2012).
Pour moi la vie n’est possible que sur la base de l’atome de carbone et il a fallu un certain nombre de milliards d’années pour que des étoiles suffisamment massives en aient produit suffisamment par leur nucléosynthèse. Mais la complexité nécessaire de notre environnement chimique ne s’arrête pas au carbone car le corps des animaux vivants est un cocktail extraordinairement riche en éléments divers. Peut-être le Soleil et son système appartient-il à la première génération qui puisse satisfaire ce critère de variété.
Nous avons vu ces dernières semaines que ni les naines-rouges, ni les étoiles géantes ne peuvent avoir été des hôtes de l’aboutissement du processus de vie à la vie. Si l’on se réfère aux étoiles de type solaire ou proches, on doit probablement exclure les systèmes à étoiles multiples ou ceux des systèmes à étoile unique où s’est formé un jupiter-chaud. Il faut aussi compter sur la présence de beaucoup d’eau liquide. Or, du fait du rayonnement très fort des jeunes soleils, les planètes en zone habitable (en deça de la limite de glace du système) sont, par nature, pauvres en élément légers, dont la vapeur d’eau. Une bonne partie de cette eau doit donc résulter d’un apport extérieur, fourni par des astéroïdes provenant d’au-delà de la limite de glace du système, ce qui suppose un événement rare comme celui de notre rebroussement de Jupiter ou le passage déstabilisateur d’une autre étoile dans l’environnement très proche de la première.
Si l’on se situe ensuite sur une planète habitable d’un système comparable à celui du Soleil, il faut regarder en face la difficulté de reproduire le processus prébiotique puis biologique qui a conduit jusqu’à nous. A l’origine, les principaux obstacles ont été les suivants :
Passage de la matière inerte à la matière vivante. Pour le moment nous n’avons aucune indication que ce passage ait été facile. Il n’a pu se produire à une certaine époque, que dans des conditions environnementales qui ont vite disparu (eau, température entre la congélation et l’ébullition, pression atmosphérique moyenne, radiations « tamisées », pH de l’eau très différents du pH du sol au fond des océans, proximité d’un gros satellite permettant un balancement des marées très important). N’oublions pas que tous les êtres vivants (par définition terrestres) on le même LUCA (Last Universal Common Ancestor). Ce LUCA a vécu il y a environ 4 milliards d’années et aucune autre souche n’est ensuite apparue pour venir ajouter ses gènes à sa descendance.
Passage des procaryotes aux eucaryotes. Il n’est survenu qu’après plus de deux milliards d’années. Il a été démontré qu’il est extrêmement improbable. Archées et bactéries devaient plutôt se détruire mutuellement que fusionner (tout comme aujourd’hui). Leur endosymbiose a eu lieu, une fois, parce qu’une archée a trouvé un moyen d’absorber dans son cytoplasme, sans la détruire, un type de bactérie capable de respirer l’oxygène, poison pour la quasi-totalité des êtres vivants à l’époque mais dont le pourcentage dans l’atmosphère avait considérablement augmenté du fait de la prolifération des cyanobactéries dont l’oxygène était le rejet métabolique. Cette endosymbiose effectuée, les chimères résultantes, nos ancêtres eucaryotes, ont eu un avantage considérable sur les formes de vie concurrentes puisque l’oxygène est le meilleur oxydant possible.
Passage des eucaryotes unicellulaires aux animaux. C’est uniquement du fait de cet accident permettant l’utilisation de l’oxygène, que des cellules ont pu se réunir pour former les organismes pluricellulaires. Cependant le passage ne s’est produit que plus d’un milliard d’années après les premiers eucaryotes, comme quoi il n’était pas évident. Là encore des assemblages de cellules indépendantes ont évolué pendant très longtemps pour acquérir des spécialisations qui très lentement sont devenues génétiquement reproductibles. Mais les premiers animaux, les vendobiotes, il y a quelques 600 millions d’années, n’étaient que des sortes de méduses.
Je ne continuerai pas l’histoire mais toute cette évolution a été difficile et lente et a résulté non seulement d’une adaptation à l’environnement mais aussi d’accidents planétaires et d’interactions multiples.
Enfin notre situation est précaire. Nous en avons bien pris conscience depuis quelques temps après avoir réalisé que notre vie même avait une action sur notre environnement, comme lui sur nous. Il en est de même des autres civilisations (éventuelles). Elles peuvent être apparues et avoir disparu, ne laissant derrière elles que l’équivalent de nos araignées et de nos rats au milieu d’amoncellements de débris de toutes sortes. Si nous ne sommes pas dans le créneau de temps où une émission partie pendant une période ou l’expression était possible chez eux et captable aujourd’hui par nous, nous ne saurons jamais rien de leur existence.
SETI, the Search of Extraterrestrial Intelligence, est la seule réaction que nous pouvons avoir pour systématiquement rechercher un message ou plutôt un signal émanant de manière évidente d’une autre civilisation. Les personnes qui y travaillent ne sont assurées d’aucun succès dans leur entreprise mais nous devons les soutenir. Je vous en reparlerai prochainement.
Illustration de titre : l’équation de Drake, crédit image, University of Rochester (N.Y.).
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