La recherche d’intelligence extraterrestre

par Olivier Esslinger - SPS n° 280, janvier 2008

Les conditions favorables à la vie

Même si les conditions qui ont donné naissance à la vie sur Terre sont encore loin d’être identifiées de façon précise, il est néanmoins clair que l’apparition de la vie peut s’expliquer par des phénomènes naturels. Si cet évènement a pu se produire à la surface de notre planète, il est tout à fait possible, voire probable, qu’il se soit également produit ailleurs, à la surface d’autres planètes où les conditions environnementales le permettaient.

Il serait donc intéressant d’essayer d’évaluer les conditions minimales nécessaires à l’apparition de la vie sur une autre planète. Nous nous intéresserons plus spécifiquement aux conditions qui permettent l’apparition d’une vie intelligente. Ce deuxième critère sera plus contraignant, car le passage d’une forme de vie primitive à une forme intelligente implique des conditions environnementales plus stables sur des périodes de temps plus longues.

Caractéristiques des étoiles favorables à la vie

La première question qui se pose concerne l’étoile autour de laquelle la vie pourrait apparaître. Quelles sont les conditions qu’une telle étoile doit remplir pour être favorable à l’émergence de la vie ?

Remarquons d’abord qu’un système à étoile unique comme le nôtre semble a priori plus favorable car les planètes se retrouveront naturellement sur des orbites quasi-circulaires et stables. Dans un système double ou multiple, les interactions gravitationnelles des différentes étoiles rendront plus difficile la formation de planètes et l’existence d’orbites stables. Néanmoins, si les membres du système sont suffisamment séparés, une planète stable pourrait se former autour de l’une des étoiles sans être trop perturbée par les autres.

La masse de l’étoile devrait probablement se situer entre la moitié et le double de celle du Soleil. Une masse plus faible signifierait une luminosité réduite, c’est-à-dire un apport d’énergie insuffisant à l’apparition d’une vie intelligente. Une étoile beaucoup plus massive que le Soleil serait également défavorable, mais dans ce cas à cause d’une durée de vie trop courte. Il a en effet fallu environ un milliard d’années à la vie pour apparaître sur Terre et cinq milliards d’années pour conduire à l’intelligence. Or une étoile de dix masses solaires ne reste en phase stable que pendant quelques millions d’années et une étoile de trois masses solaires pendant 200 millions d’années.

Il y a également une contrainte de composition chimique sur l’étoile. Par exemple, la première génération d’étoiles n’était constituée que d’éléments chimiques créés dans le Big Bang, essentiellement l’hydrogène et l’hélium. Les éléments plus lourds n’apparurent qu’ensuite, au cours de l’évolution de cette première génération. Or, la vie a besoin de tels éléments, en particulier de carbone, d’oxygène et d’azote.

Caractéristiques orbitales des planètes

Quelles sont les conditions qu’une planète doit remplir pour être susceptible d’accueillir la vie, en particulier une forme intelligente ?

Le premier élément important est la taille de son orbite. La distance de l’étoile à la planète doit être bien ajustée pour que celle-ci puisse recevoir une quantité d’énergie optimale. Trop près, c’est le cas de Vénus, la planète serait soumise à un flux d’énergie trop important et deviendrait trop chaude. Trop loin, comme dans le cas de Mars, elle ne recevrait pas suffisamment d’énergie et finirait trop froide. Dans le système solaire, la Terre est la seule planète à se trouver dans ce que l’on appelle la zone d’habitabilité.

Pour des raisons de stabilité de la température moyenne, il semble également nécessaire que l’orbite soit pratiquement circulaire, comme celle de la Terre. Une orbite trop elliptique entraîne des variations de distance et de flux d’énergie trop importantes et crée une situation d’extrême instabilité peu favorable à l’émergence de la vie et à son développement.

Une condition plus controversée est l’existence autour de la planète d’un gros satellite comme la Lune. La présence d’un tel corps, par son influence gravitationnelle, assure une plus grande stabilité de l’axe de rotation de la planète et donc une plus grande stabilité de paramètres tels que la température moyenne. Il n’est néanmoins pas prouvé que la stabilité de l’axe de rotation soit un paramètre si important.

Caractéristiques physiques des planètes

La masse de la planète est un paramètre essentiel. Elle doit d’abord être suffisante pour que la gravité soit en mesure de retenir des éléments légers comme le carbone ou l’oxygène. La planète doit aussi contenir suffisamment de matière radioactive pour pouvoir libérer de l’énergie pendant des milliards d’années. Cette énergie est cruciale pour soutenir un volcanisme et une tectonique des plaques, qui sont probablement des facteurs essentiels. C’est ainsi, à cause de sa masse trop faible, que Mars est maintenant un monde sans activité géologique notable.

La masse de la planète ne doit pas non plus être trop importante. Dans le cas de Jupiter, la gravité est si forte qu’aucun élément chimique n’a pu s’échapper. La planète est ainsi constituée essentiellement d’hydrogène, un environnement qualifié de réducteur par les chimistes, qui empêche la formation des molécules de la vie.

Au cœur de la planète, la présence d’un noyau métallique semble essentielle. Ce noyau produira par sa rotation un champ magnétique qui protégera la surface de la planète des rayons cosmiques néfastes au développement de la vie.

La planète doit posséder une atmosphère. D’abord, parce que la synthèse de molécules organiques en quantités non négligeables ne peut pas se faire dans le vide. Ensuite, parce que cette atmosphère constituera elle aussi un écran protecteur qui empêchera les premières molécules complexes d’être détruites par le rayonnement solaire, en particulier dans l’ultraviolet et les rayons X.

En plus d’une atmosphère, la planète doit disposer d’une hydrosphère, soit une large quantité d’eau liquide. C’est dans cette hydrosphère, qui offre par ailleurs une protection accrue contre les rayonnements nuisibles, que les molécules se retrouveront en concentration suffisante pour permettre des réactions chimiques en grande quantité. L’eau est, de plus, l’un des éléments nécessaires à de nombreuses interactions chimiques nécessaires à la vie (du moins dans une forme similaire à la nôtre).

Un autre élément probablement essentiel est une lithosphère, c’est-à-dire une surface solide. L’agrégation de petites molécules en ensembles plus complexes semble en effet nécessiter une surface solide plutôt qu’un milieu liquide en mouvement permanent. De plus, la meilleure façon d’obtenir des concentrations élevées d’un composé chimique est de déposer ce composé dans une flaque et de laisser l’évaporation faire son travail.

Détecter d’autres civilisations

La présence de nombreuses planètes autour d’autres étoiles a été démontrée et il est plus que probable que de nombreux systèmes ayant les caractéristiques précédentes existent (notre Galaxie contient plus de 200 milliards d’étoiles). Dans ces conditions, des processus naturels semblables à ceux qui se sont produits sur Terre auront probablement donné naissance à la vie sur d’autres planètes.

Avec une bonne dose de chance et en donnant à la nature beaucoup de temps, il semble naturel d’imaginer que sur certaines de ces planètes la vie aura évolué vers l’intelligence et qu’il existe donc un certain nombre de civilisations avancées autour d’autres étoiles. Si de telles civilisations extraterrestres existent, quel est le meilleur moyen de les découvrir ou de communiquer avec elles ?

Envoyer un vaisseau spatial ou une sonde nécessiterait un temps colossal du fait des distances astronomiques en jeu. Ainsi, l’étoile la plus proche du système solaire, Proxima du Centaure, se trouve à 4,2 années-lumière, soit à peu près 40 000 milliards de kilomètres. À sa vitesse actuelle, 17 kilomètres par seconde, la sonde Voyager 1 mettrait environ 75 000 ans pour s’y rendre (si elle se déplaçait dans la bonne direction) et ceci uniquement pour l’aller. On peut évidemment rêver de technologies plus avancées, mais même pour une civilisation plus développée que la nôtre, la durée et le coût énergétique d’un voyage plus rapide seraient énormes.

La radioastronomie

La meilleure solution, dans l’état actuel de nos connaissances, consiste à recourir aux ondes électromagnétiques, tout particulièrement dans le domaine radio. Il s’agit alors soit de capter un message qui nous serait intentionnellement envoyé par d’autres êtres intelligents, soit d’intercepter des fuites dans leurs transmissions internes, tout comme d’autres civilisations proches pourraient intercepter nos programmes de radio ou de télévision par exemple.

Les ondes radio présentent de nombreux avantages. D’abord, elles se déplacent à la vitesse de la lumière. Elles ne mettent donc que 4,2 années pour atteindre Proxima du Centaure par exemple. Ensuite, elles sont faciles à créer ou à recevoir, et cela à un faible coût. Enfin, elles ne sont pas perturbées par le champ magnétique galactique et, pour un certain nombre de fréquences, le risque d’absorption ou de diffusion par la matière interstellaire est très faible.

L’inconvénient des ondes radio est que certains domaines de fréquences sont très pollués. Par des objets créés par l’homme comme les satellites, mais aussi par la plupart des corps ou phénomènes célestes : étoiles, pulsars, nuages de gaz, quasars ou même le rayonnement fossile lui-même.

Cette pollution généralisée amène les radioastronomes à ne considérer qu’un petit domaine de fréquence compris entre 1 et 100 Gigahertz dans le domaine micro-onde. Dans cette région règne un calme relatif, si ce n’est un murmure dû au rayonnement fossile, et il est possible d’émettre ou de recevoir des signaux à un faible coût énergétique et financier. La grande majorité des efforts de détection de vie extraterrestre se sont donc portés sur ce domaine de fréquence.

Des écoutes décevantes

L’un des principaux programmes d’écoute de possibles signaux extraterrestres fut le projet Phoenix. Commencé par la NASA en 1992, mais arrêté par des coupes budgétaires l’année suivante, le programme fut repris par un organisme privé, le SETI Institute, et les observations purent commencer en 1995.

Le projet consistait en une recherche ciblée entre 1 et 3 Gigahertz avec une très haute résolution en fréquence. La cible était une sélection d’environ 800 étoiles situées à moins de 240 années-lumière de nous, la plupart du même type que le Soleil, puisque celui-ci semble fournir les meilleures conditions pour le développement de la vie. La sensibilité des observations aurait pu nous permettre de détecter des émetteurs ayant le niveau d’un radar d’aéroport à son maximum de puissance (qu’un tel radar atteint rarement).

D’autres programmes de recherche de vie extraterrestre

Un autre programme important est le projet SERENDIP qui a existé sous différentes formes depuis 1979. C’est sa phase actuelle, SERENDIP IV, en collaboration avec l’expérience SETI@home, qui a attiré le plus d’intérêt. Pour ce programme, un détecteur secondaire a été installé sur le télescope d’Arecibo en 1999. Ce détecteur secondaire observe le ciel en permanence entre 1,37 et 1,47 Gigahertz, quelle que soit la nature de la recherche principale en cours sur le télescope.

Grâce à cette configuration, le détecteur n’a pas besoin de temps d’observation spécifique, ce qui réduit grandement le coût du projet. Un autre avantage est qu’à long terme le détecteur finit par observer la plupart des directions du ciel, ce qui le rend complémentaire d’autres programmes plus ciblés comme Phoenix. Là non plus, aucun signal intelligent d’origine non terrestre n’a encore été identifié.

Un projet plus récent entrepris par le SETI Institute et l’université de Californie à Berkeley est l’Allen Telescope Array. Il s’agit d’un réseau de télescopes de 6 mètres de diamètre chacun, situé dans le nord de la Californie. Il devrait comprendre environ 350 éléments d’ici quelques années et fournira alors la même capacité d’observation qu’un seul radiotélescope de 100 mètres de diamètre, à un prix bien moindre. Le réseau est le premier observatoire construit spécifiquement pour la recherche d’intelligence extraterrestre, mais il servira aussi à des observations astronomiques plus classiques. La première phase d’observation a commencé en octobre 2007 avec un ensemble initial de 42 télescopes.

Le projet Phoenix commença ses recherches en 1995 avec une série d’observations au radiotélescope de Parkes en Australie. Elles furent suivies d’autres études avec l’antenne de Green Bank aux États-Unis entre 1996 et 1998. Ce fut ensuite le radiotélescope d’Arecibo à Porto Rico qui prit le relais. Les observations cessèrent finalement en 2004. Sans avoir détecté le moindre signal suspect.

Le paradoxe de Fermi

Le manque de succès de la recherche de signaux extraterrestres intelligents nous amène à un paradoxe déjà posé par le physicien Enrico Fermi en 1950 lorsqu’il s’interrogeait sur l’absence de visiteurs extraterrestres sur notre planète.

Il est évidemment difficile d’imaginer à quoi ressemblerait une civilisation extraterrestre. Un fait qui semble néanmoins s’imposer est qu’une telle civilisation finirait inévitablement par chercher à se répandre au-delà de sa planète d’origine. On peut citer trois raisons pour lesquelles cet objectif semble naturel : l’exploration, la colonisation et la survie.

L’exploration serait un premier pas, une mission vers d’autres étoiles, motivée soit par la curiosité intellectuelle, soit par des raisons de prestige. La colonisation suivrait, pour des raisons économiques, politiques ou religieuses. La troisième raison, la plus implacable, est la survie, car la vie d’une étoile est limitée dans le temps.

Par exemple, dans 5 milliards d’années, le Soleil cessera d’être l’étoile stable que nous connaissons aujourd’hui. Il se transformera en une géante rouge qui engloutira la Terre. Dans ces conditions, tôt ou tard, le voyage interplanétaire puis interstellaire s’avérera indispensable pour la survie de l’humanité. Toute civilisation extraterrestre sera un jour ou l’autre confrontée au même problème.

Les simulations d’une expansion par voyage interstellaire montrent qu’il est tout à fait possible d’envisager la colonisation de la Galaxie tout entière par une seule civilisation en un temps de l’ordre de 10 millions d’années. Cette durée, aussi astronomique qu’elle soit, est néanmoins très courte par rapport à l’âge de la Galaxie (une dizaine de milliards d’années).

Le paradoxe est donc le suivant : puisqu’une seule civilisation extraterrestre pourrait se répandre en un temps relativement court dans toute la Galaxie, pourquoi n’avons-nous jamais vu d’extraterrestres sur Terre et pourquoi nos radiotélescopes n’ont-ils jamais capté de signaux extraterrestres intelligents dans le voisinage du Soleil ?

Quelques réponses au paradoxe

La solution la plus simple au paradoxe de Fermi consiste à dire que nous n’avons rien vu parce qu’il n’y a rien à voir. Nous sommes seuls dans la Galaxie ou, du moins, nous sommes les premiers à atteindre le seuil de la technologie. Cette hypothèse peut sembler raisonnable à première vue, la probabilité d’apparition de vie intelligente pourrait être si faible que la Terre est un cas unique dans la Galaxie. L’explication est néanmoins peu satisfaisante, car elle redonne un rôle spécial à la Terre, alors que l’astronomie a montré, tout au long de son histoire, que notre planète n’a rien de spécial.

Une autre hypothèse consiste à remettre en cause les simulations de l’expansion d’une civilisation. Ainsi, les voyages interstellaires pourraient être très rapides, mais le processus de colonisation beaucoup plus lent. La vitesse à laquelle la limite de la zone colonisée se propage serait sans rapport avec la vitesse d’un seul voyage interstellaire. Le temps nécessaire à la colonisation pourrait être de l’ordre de l’âge de la Galaxie, ce qui expliquerait pourquoi le système solaire n’a pas encore été touché.

Certaines réponses reposent sur l’impossibilité ou la difficulté du voyage interstellaire. Celui-ci est peut-être beaucoup plus difficile que ce que l’on suppose généralement. Des facteurs tels que les rayons cosmiques ou les poussières interstellaires pourraient le rendre effectivement irréalisable.

D’autres explications mettent en avant un choix plus volontaire. Ainsi une civilisation technologique avancée pourrait être très réticente à coloniser d’autres planètes, car les nouvelles colonies finiraient probablement par se retourner contre leur planète mère.

Certains auteurs ont également suggéré la possibilité d’un code éthique qui interdirait à une civilisation avancée de tenter la moindre interaction avec une autre forme de vie. Une hypothèse pour laquelle l’histoire de l’humanité ne donne pas vraiment d’exemple.

Mis en ligne le 17 mars 2008
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