La vie dans l’univers suit-elle la convergence évolutive ?

La vie dans l'univers suit-elle la convergence évolutive ?
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La question de savoir si, oui ou non, nous sommes seuls dans l’univers, est une question qui remonte presque à la nuit des temps. On peut dire que d’une certaine façon, l’être humain a toujours eu le regard tourné vers les étoiles. Autrement dit, tourné vers l’éventualité d’autres formes de vies que celles déjà présentes sur la Terre.

Aujourd’hui, des projets scientifiques ont été mis en place pour tenter de donner une réponse aussi claire et aussi pragmatique que possible à cette fameuse question. On compte parmi ces initiatives, des approches relativement différentes les unes des autres. Par exemple, le centre d’observation SETI se focalise sur l’analyse de l’univers depuis la Terre, tandis que le satellite Kepler continue de parcourir l’espace à la recherche de nouvelles planètes habitables, pouvant potentiellement abriter des formes de vie inconnues.

Aujourd’hui, nous avons déjà pu identifier des centaines d’exoplanètes, dont plusieurs potentiellement habitables comme Gliese 581c, Kepler 22b,  Koi 701.04, etc.. Même si la découverte d’une planète habitable ne suffit pas à elle seule, à prouver que cette planète est bel et bien habitée par une quelconque forme de vie… les chances qu’elle le soit, sont généralement assez élevées 🙂

Compte tenu de l’immensité de l’univers, on peut donc admettre assez facilement, que nous ne sommes pas la seule forme de vie ! Se persuader de l’inverse relèverait désormais presque de la folie (enfin presque, puisque de longs débats continuent d’être alimentés sur le sujet… comme la confrontation entre l’équation de Drake et le paradoxe de Fermi par exemple).

Il y en revanche une question que l’on ne se pose peut-être pas assez. Nous pouvons nous demander si nos espèces animales et végétales, sont uniques dans l’univers…

Autrement dit :
Peut-on espérer trouver quelque part dans l’univers, un écosystème relativement similaire à celui de la Terre ?

La réponse à cette question, tient essentiellement aux conditions qui amènent la vie à naître et à se développer dans une direction ou dans une autre.

Dans cet article, nous allons revenir ensemble sur deux points essentiels relatifs à ces fameuses conditions. Ces points pourraient justement nous amener à reconsidérer la présence de la vie telle que nous la connaissons, ailleurs dans l’univers.

1. Une planète parfaite.

Il s’agit d’abord de nous pencher sur la notion d’habitabilité d’une planète. Comme nous l’avons déjà mentionné, un certain nombre de conditions sont en effet indispensables pour que la vie puisse émerger et se développer dans un endroit donné. Quelque soit la nature de cette forme de vie.

On considère ainsi des critères essentiels comme le type de planète, sa composition, sa taille, sa place dans le système solaire dont elle fait partie, etc.

Pour pouvoir espérer trouver un écosystème identique au notre (ou au moins relativement proche), il faut donc avant tout que la planète sur laquelle la vie se développe, soit une planète tellurique. Cela ne signifie pas nécessairement que les planètes gazeuses ne peuvent pas elles aussi accueillir la vie, mais à priori, cette vie ne ressemblerait en rien à la nôtre.

Ensuite il faut nécessairement la présence d’hydrogène et d’oxygène pour que la vie telle que nous la connaissons, puisse exister. L’eau est connue pour être à l’origine de la vie et sa constitution implique justement deux éléments d’hydrogène et un élément d’oxygène.

Certaines expériences tendent à démontrer que la formation d’une planète tellurique dans l’espace, nécessite déjà environ 10 millions d’années. À cela s’ajoute environ 100 millions d’années pour que l’eau puisse y faire son apparition. D’un autre côté, on sait que la durée de vie d’une étoile peut varier entre 30 millions d’années pour les plus grandes, et 50 milliards d’années pour les plus petites. La durée de vie de notre soleil est estimée à 9 milliards d’années. Au final, c’est donc aussi une question de timing ! Même une exoplanète semblable à la notre peut très bien se former au mauvais moment. À la fin de la vie d’une étoile comme le soleil par exemple.

Tout ceci réduit déjà les probabilités de trouver une planète abritant un écosystème similaire au nôtre.

Mais ce n’est pas tout…

Dans son état normal, l’eau est liquide. Comme vous le savez sans aucun doute, l’eau peut également prendre un état solide (la glace) ou gazeux (la vapeur). La température est généralement un facteur déterminant dans la définition de cet état. Cette considération nous amène vers un autre paramètre essentiel à prendre en compte dans le développement d’un écosystème tel que le notre : la distance de notre planète par rapport au soleil.

Si notre planète était plus proche du soleil, comme Mercure ou Venus par exemple, l’eau serait constamment dans son état gazeux. Inversement, si notre planète était plus éloignée du soleil, comme Uranus ou Neptune par exemple, l’eau serait constamment dans son état solide. Ce qui dans un cas ou dans l’autre, n’empêche pas nécessairement le développement de la vie. Mais encore une fois, un écosystème semblable ou proche du notre, ne pourrait pas subsister dans de telles conditions.

La composition de l’atmosphère de la planète a également une influence majeure. Tout comme la taille et la quantité de chaleur que dégage une étoile telle que notre soleil.

Certaines planètes découvertes par Kepler présentent même des problèmes d’ordre plus spécifiques comme la rotation synchrone par exemple. Imaginez un instant que la vitesse de la rotation de la Terre sur elle-même soit parfaitement synchronisée avec la vitesse de sa rotation autour du soleil. Une face de notre planète serait continuellement exposée aux rayons du soleil, tandis que l’autre face serait constamment plongée dans l’obscurité. Ce qui impliquerait là aussi un grand nombre de changements radicaux par rapport à la viabilité de notre écosystème actuel. Les températures pourraient devenir extrêmes. Ou alors celles-ci seraient équilibrées par des vents violents et continus.

Une autre condition nécessaire au développement d’un écosystème similaire ou proche du notre, est celui de la présence nécessaire de corps rocheux ou terreux à la surface de la planète. Le satellite Kepler a découvert en 2011, l’exoplanète Kepler 22b. Cette planète s’avère être entièrement recouverte d’un océan extrêmement profond (on parle de milliers de kilomètres de profondeur !). De quoi se poser de nombreuses questions telles que “qu’en est il de la faune à la surface de la planète ?”.

Enfin, il reste un détail qui peut paraître à priori anodin, mais qui a pourtant clairement le pouvoir de faire toute la différence entre un écosystème et un autre. Celui de la force de gravitation.

Il est admis par la physique, que plus un élément a une masse importante, plus cet élément est susceptible d’exercer une force gravitationnelle forte. Ce qui implique que plus une planète comme la Terre est grande, plus la gravité ressentie à sa surface est forte. Inversement, plus la planète est petite, plus la gravité ressentie à sa surface est faible.

Ce qui peut clairement impliquer des perspectives d’évolution radicalement différentes d’une planète à une autre. On peut par exemple se demander pourquoi la taille moyenne d’un être humain est d’environ 1,70 m. Si la terre était deux fois plus grande, elle exercerait une force gravitationnelle beaucoup plus importante sur toutes les espèces qu’elle accueille. Ce qui impliquerait certainement une taille moyenne plus petite pour ce qui est de l’être humain, mais également une évolution radicalement différente des espèces animales et végétales.

Si nous voulions trouver un écosystème relativement similaire au notre, il faudrait donc trouver une exoplanète qui répond déjà à tous ces critères :

• Habitable selon les critères qui nous permettent d’exister et de nous développer sur Terre (et bien entendue… habitée)
• Se composant des mêmes proportions de corps rocheux/terreux et d’eau que la Terre
• Placée dans des conditions similaires à celles de notre système solaire.
• Ayant une atmosphère dont la constitution est proche de celle de la Terre
• Exerçant une force gravitationnelle relativement proche de celle de la Terre

Tout ça fait déjà beaucoup de conditions n’est-ce pas ?

Eh bien ce n’est pas tout…

Il reste en effet un critère que nous n’avons pas encore analysé en détails ici : les lois de la physique.

2. Une physique parfaite.

Si l’on souhaite approfondir l’hypothèse que nous sommes uniques dans l’univers, il est en effet nécessaire d’aller au-delà des conditions propres à l’habitabilité d’une planète. Nous devons également nous intéresser, de façon plus générale, à l’ensemble des lois physiques qui permettent à l’univers d’être tel nous pouvons l’observer.

Si je peux me permettre de vous donner un petit conseil pour la suite…
Accrochez-vous à ce que vous pouvez ! Ça risque de secouer un tantinet 😀

Les lois de la physique reposent sur ce qu’on qualifie aujourd’hui d’interactions. Il y a quatre types d’interactions fondamentales reconnues en physique, qui sont les suivantes :

• L’interaction faible, à l’origine de la radioactivité.
• L’interaction forte, à l’origine de la cohésion entre les atomes.
• La force de gravitation, à l’origine de la pesanteur (comme on l’a déjà mentionné dans la 1ère partie)
• La force électromagnétique, à l’origine de l’électromagnétisme, des réactions chimiques et des ondes.

Un des grands mystères de la physique, consiste à pouvoir trouver un jour une preuve qui permettrait l’unification de toutes ces interactions.

Mais ce qui nous intéresse ici, c’est ce qu’il y a derrière ces interactions. Autrement dit, ce qui s’avère être encore plus fondamental, que les interactions fondamentales ! ( je vous ai prévenu… on s’accroche ! 😀 )

Qu’y a-t-il de plus fondamental qu’une interaction fondamentale ?…

Une constante fondamentale !

Dans le domaine de la physique, les constantes sont légion (vitesse de la lumière, taille d’un quanta, masse d’un atome, etc.). Ici on va essentiellement focaliser notre attention sur les constantes de couplage. Pour chaque interaction fondamentale, la constante de couplage défini l’intensité de cette interaction. Comme son nom l’indique, la constante de couplage ne change pas, contrairement à une variable. Autrement dit, on parle ici de grandeur considérée comme étant fixe, sur laquelle toutes les équations peuvent s’appuyer. S’il n’y avait que des variables partout… la résolution d’équations deviendrait naturellement beaucoup plus difficile.

Mais… est-ce vraiment aussi simple que ça en à l’air ?

Prenons par exemple la constante de structure fine, qui assure la cohérence entre atomes et molécules dans le cadre de la force électromagnétique. Cette constante est habituellement notée α, et sa valeur est de l’ordre de 7.2973525628(24) x 10-³.

Jusqu’ici tout va bien…

Le problème c’est que contrairement aux constantes mathématiques qui peuvent être déterminées par le calcul, les constantes physiques sont généralement trouvées par la mesure et l’observation. Ce qui implique d’une part, l’imposition d’un certain point de vue à l’origine de la détermination de ces constantes ; et d’autre part, cela tend à remettre en question l’idée que les lois physiques que nous pouvons établir grâce à ce que nous observons, puissent bel et bien être considérées comme des lois universelles, applicables telles quelles partout dans l’univers.

Il se trouve justement que l’hypothèse que la constante de structure fine puisse être variable, a bel et bien été proposée. Ce qui confirmerait l’idée que les lois physiques que nous pouvons observer dans notre zone de l’univers, ne seraient finalement peut-être pas les mêmes partout.

Autant vous dire que si cette théorie se vérifiait bel et bien, cela pourrait changer radicalement la définition que nous pouvons nous faire actuellement de l’univers. Et donc, par la même occasion, l’idée que nous pouvons nous faire de la vie !

Suite à l’expression de l’hypothèse que la constante de structure fine puisse être variable, il a été déterminé que cette constante était précisément à la bonne valeur pour que la vie telle que nous la connaissons puisse exister. Ce qui signifie qu’une infime variation de la valeur de cette constante, impliquerait des changements tellement radicaux dans la structure de l’univers, que notre existence ne pourrait pas y avoir sa place. Les étoiles survivraient trop ou pas assez longtemps. La force de gravitation serait trop faible ou trop forte. Même la vitesse de la lumière pourrait être plus lente ou plus rapide. En clair, les fondements de l’univers pourraient être complètement remis en question !

À priori, il serait donc formellement impossible de trouver un écosystème similaire au notre aux confins de l’univers…

Et pourtant…

Il paraît néanmoins essentiel de rappeler que malgré tous ces arguments, l’univers demeure un environnement infiniment plus vaste que ce que nous pouvons nous-mêmes tenter de concevoir en tant qu’être humain.

Arrêtons-nous un instant et tentons de concevoir l’immensité de l’univers…
Maintenant, multiplions ce que nous avons à l’esprit par 10…
Nous sommes encore loin du compte !

Tous les critères que nous venons de voir ensemble, ne pèsent finalement pas grand chose face à l’immensité de l’univers.

La vérité c’est que dans le cadre d’un espace et d’une durée infinis… tout peut arriver !

C’est d’ailleurs ce que décrit en partie le paradoxe du singe savant. Vous prenez un singe (un chimpanzé admettons), vous le mettez face à une machine à écrire et vous le laissez là pendant toute l’éternité (on admet également que le singe est immortel hein ! ^^). Il arrivera forcément un moment donné dans cette éternité, où le singe tapera à la machine une oeuvre de Shakespeare ou de Victor Hugo, à la lettre près !

Ou alors il laissera la machine à l’homme et tentera de conquérir le monde… c’est vous qui voyez 😀

En définitive, même si la constante de structure fine s’avère être variable, sa variation demeure relativement infime et ne devient déterminante qu’à partir d’une distance incroyablement grande (très très… très loin de notre voie lactée !!). Une distance que nous avons nous-mêmes du mal à concevoir, et qui ouvre ainsi un champ de possibilités quasi illimité. Avant que la variation de cette constante ne remette réellement en question la présence d’une forme de vie telle que nous la connaissons, il est donc tout-à-fait probable de trouver un écosystème similaire au notre.

Pour conclure sur la question de savoir si oui ou non, nous sommes uniques dans l’univers, il faudrait en fait se demander :

« Les arguments purement issus de notre observation de la physique et de notre raisonnement, peuvent-ils réellement rivaliser avec l’immensité de l’univers ? Et réduire ainsi de façon significative la probabilité de trouver une forme de vie similaire ou proche de la notre ? »

Je serais personnellement tenté de répondre « non », et d’admettre ainsi l’hypothèse que nous ne sommes pas uniques…
Mais cela ne reste évidemment qu’une simple hypothèse.

Une hypothèse qui se rapproche peu à peu de la vérité, puisque de nombreuses planètes ont déjà été d’excellentes candidates pour le statut d’exoterre. Une exoplanète qui aurait des propriétés relativement similaires à celle de la Terre et qui pourrait donc potentiellement abriter la vie telle que nous la connaissons.
Kepler 438b, qui s’est révélée finalement beaucoup trop hostile pour permettre l’émergence de la vie.
Kepler 452b, qui comporte beaucoup de similarités avec la Terre. Dont une rotation de 384 jours autour d’une étoile ayant les même propriétés que notre Soleil. Cette planète demeure pourtant 1,6 fois plus grande que la Terre et de nombreuses propriétés comme sa masse, restent encore à définir avec plus de précision.
Plus récemment, c’est Proxima B qui attire tous les regards vers elle. Située à 4.24 années lumières de notre système, dans la constellation du Centaure, elle aussi pourrait effectivement être une excellente candidate pour le statut d’exoterre. À l’instar de Kepler 452b, il reste néanmoins un certain nombre de données à affiner. Pour le moment, nous savons que son rayon est 1.3 fois supérieur à celui de la Terre. Mais nous ne sommes pas tout-à-fait certains qu’il s’agit bel et bien d’une planète tellurique.

Le espoir de trouver un jour une forme de vie similaire à la nôtre, relève donc de moins en moins d’une simple hypothèse.

Et vous, que croyez-vous ?
À votre avis, sommes-nous uniques dans l’univers ?

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