Notes sur les auto-stoppeurs interstellaires et les origines de la vie.
Auteur : Roberto Battiston
Traduit en Français et source : https://thereader.mitpress.mit.edu/how-might-life-migrate-through-the-universe/
Par : Roberto Battiston
Au moment où nous avons réalisé qu'il y avait un intrus extrasolaire, 'Oumuamua, du nom du mot hawaïen signifiant « éclaireur », avait déjà dépassé son point le plus proche du Soleil et partait, aussi vite et furtivement qu'il était arrivé. Nous parlons de la première observation, en 2017, d’un astéroïde provenant d’une autre région de la galaxie, messager de mondes lointains. Que savons-nous de cet éclat sombre, probablement en forme de cigare, qui a visité notre système solaire avec une trajectoire et une vitesse qui lui ont permis de repartir si rapidement ?
« First Dawn : From the Big Bang to Our Future in Space ».
Première aube Du Big Bang à notre avenir dans l’espace
Par Roberto Battiston
Traduit par Bonnie McClellan-Broussard
Préface de Marcia Bartusiak
32,95 $Relié - eBook
216 pages, 6 x 9 pouces,
Relié
9780262047210
Publié : 6 septembre 2022
Éditeur : The MIT Press
Sur AMAZON : https://www.amazon.com/dp/0262047217/
Très peu. Nous savons qu'il n'était pas fait de glace, il doit donc être de type rocheux. Elle ne s'est pas enflammée comme une comète en s'approchant du Soleil. On sait qu'il n'émet pas de rayonnement électromagnétique. Les radiotélescopes les plus puissants n’en ont trouvé aucune trace. Son orbite est gravitationnelle, déterminée par l'attraction du Soleil ; une petite composante non inertielle peut s'expliquer par l'effet de la pression du rayonnement au voisinage de notre étoile. On sait que sa vitesse, avant d'entrer dans le système solaire, était compatible avec les vitesses caractéristiques des corps célestes de la région de la Voie Lactée, dont fait partie notre système solaire. Cela nous permet d'exclure l'idée qu'elle provienne d'une des dizaines d'étoiles les plus proches de nous, car sa vitesse aurait été trop élevée. Cependant,
On ne sait donc pas exactement d'où il vient, s'il a déjà été dans notre système solaire, combien d'autres systèmes il a visité, ni sa composition. Selon une hypothèse, il pourrait s’agir d’un fragment d’exoplanète détruit par les effets des marées. Dans ce cas, il s’agirait d’un objet beaucoup plus rare que les astéroïdes de la ceinture principale ou les objets du nuage d’Oort, formé directement à partir de la nébuleuse d’origine. Ce qui est sûr, c'est que, sur des échelles de temps de l'ordre de millions ou dizaines de millions d'années, des fragments comme 'Oumuamua peuvent mettre en contact différents systèmes stellaires. Une estimation prédit même que 10 000 astéroïdes extrasolaires traverseraient quotidiennement l’orbite de Neptune.
Sur des échelles de temps de l'ordre de millions ou dizaines de millions d'années, des fragments comme 'Oumuamua peuvent mettre en contact différents systèmes stellaires.
Il serait intéressant de pouvoir en explorer un pour voir de quoi il est fait. Ce type d’astéroïde semble être le genre de vecteur adapté au transport de la vie, sous forme d’hibernation, d’une partie de la galaxie à une autre. Même si une mission spatiale de ce type serait difficile en raison de la vitesse à laquelle ces fragments se déplacent, elle ne serait pas impossible, étant donné qu'à l'avenir notre capacité d'observation s'améliorera considérablement, nous permettant d'identifier ces corps plus tôt que nous ne l'étions. capable d'identifier 'Oumuamua. Une autre idée concerne la possibilité que certains de ces objets extrasolaires se soient retrouvés piégés dans notre système solaire après avoir perdu une partie de leur énergie lors d'une rencontre rapprochée avec Jupiter ; quelques candidats ont déjà été identifiés. Cette approche rendrait une mission exploratoire beaucoup plus facile à réaliser.
Cependant, même les planètes de notre propre système solaire communiquent et échangent du matériel à un rythme assez élevé. Tout le monde ne sait pas que nous avons environ 10 échantillons de roches de Mars ici sur Terre, même si aucune mission n’a encore ramené de matériaux de cette planète. Le bombardement de météorites sur Mars produit des fragments qui, compte tenu de la minceur de son atmosphère, peuvent être projetés dans l’espace. Certains d’entre eux peuvent atteindre la Terre, pénétrer notre atmosphère et tomber comme des météorites normales. En comparant la composition isotopique de diverses météorites avec celles mesurées sur Mars lors des missions robotiques de la NASA sur la planète, nous sommes en mesure d'identifier et de distinguer les météorites martiennes de toutes les autres.
Enfin, rappelons qu’il faut environ 220 millions d’années au système solaire pour tourner autour du centre de la galaxie. Depuis sa formation il y a 4,5 milliards d’années, il a fait le tour complet environ 20 fois. Cela signifie que, au cours de la période au cours de laquelle la vie a émergé sur Terre, le système solaire nouveau-né a réalisé au moins trois circuits complets, entrant en contact avec des fragments provenant de systèmes stellaires lointains.
En 2019, j'ai participé à une conférence Breakthrough Discuss à Berkeley sur « La migration de la vie dans l'univers ». J'ai été intrigué par le thème de la conférence : nous ne savons presque rien de la vie dans l'univers, pensai-je, alors comment pouvons-nous parler de migration de la vie ? Mais en me rappelant l'observation de 'Oumuamua, j'ai participé et j'en suis heureux. J'ai été surpris par la qualité scientifique des exposés et par l'extrême fascination du sujet. La vie n’a probablement pas besoin de vaisseaux spatiaux massifs et rocheux pour se déplacer d’un système planétaire à un autre. Compte tenu de la taille minuscule des bactéries, des plus petits organismes vivants que nous connaissons, ou encore des virus, qui peuvent vivre et se reproduire à l'intérieur des bactéries, on peut également imaginer d'autres mécanismes adaptés à ce type de transport.
Les cristaux de glace et la poussière microscopiques, par exemple, contenant des bactéries et des spores capables de résister aux conditions spatiales, peuvent se propager dans l'espace à partir des zones de la haute atmosphère d'une planète. Lorsque les dimensions deviennent microscopiques, la relation entre la force gravitationnelle, qui dépend de la masse, et la poussée due au rayonnement stellaire, qui dépend de la surface, fait pencher la balance en faveur de cette dernière. C'est comme si une planète laissait derrière elle une traînée de parfum. La poussière planétaire contenant de la vie en hibernation peut être poussée par les radiations jusqu'à ce qu'elle atteigne des vitesses élevées et se déplace au-delà d'un système stellaire donné, se propageant vers d'autres systèmes ou nébuleuses, où elle peut trouver des conditions appropriées pour se reproduire et évoluer. Nous sommes habitués à considérer l’espace comme vaste et en grande partie vide, totalement impropre à la vie. Peut-être devrions-nous changer d’avis. L'espace est moins vide qu'on pourrait le penser. En réalité, les différentes parties de la galaxie communiquent en échangeant de la matière à des échelles de temps comparables à celles de l'apparition de la vie sur notre planète.
Nous connaissons diverses espèces vivantes capables de supporter des conditions extrêmement hostiles comme celles de l’espace : un vide presque parfait, des températures extrêmes et des rayonnements ionisants.
Mais dans quelle mesure est-il possible que la vie survive dans l’espace ? Eh bien, même ici, la nature nous surprend. En fait, nous connaissons diverses espèces vivantes capables de supporter des conditions extrêmement hostiles comme celles de l’espace : un vide presque parfait, des températures extrêmes et des rayonnements ionisants. Différents types de lichens, de bactéries et de spores sont capables de survivre, perdant toute leur eau et entrant dans un état d'inactivité totale – qui peut durer des périodes extrêmement longues – d'où ils peuvent encore émerger une fois qu'ils se trouvent dans une atmosphère humide. Des tests de ce type ont été réalisés sur la Station spatiale internationale et dans divers laboratoires. Même le plancton, constitué d’organismes plus complexes, montre une capacité à résister à ces conditions prohibitives.
Un cas vraiment extraordinaire est celui des tardigrades. Ces micro-animaux très communs mesurent environ un demi-millimètre de long et vivent dans l’eau. Ils ont huit pattes, une bouche et un système digestif, ainsi qu'une structure nerveuse et cérébrale simple. Ils sont également capables de se reproduire sexuellement. Ils existent dans la nature sous des milliers de versions différentes et possèdent un métabolisme aux caractéristiques uniques. Afin de résister à des conditions de sécheresse prolongées, leur corps peut se déshydrater complètement, perdant environ 90 % de son eau et s’enroulant dans une minuscule structure en forme de tonneau. En d’autres termes, c’est comme s’ils se lyophilisaient. Une fois ce processus terminé, leur métabolisme devient 10 000 fois plus lent. Le plus étonnant est qu’ils peuvent rester dans cet état pendant des décennies, pour se réveiller au bout de 20 ou 30 minutes une fois exposés à l’humidité. Mais il y a plus. Lorsqu’ils sont déshydratés, ils peuvent résister au vide de l’espace ainsi qu’à des pressions supérieures aux pressions atmosphériques normales, à des températures proches du zéro absolu ou à des températures allant jusqu’à 150°C. Leur seuil de tolérance aux radiations est des centaines de fois supérieures à celui qui serait mortel pour l’homme. Le secret de leur capacité à durcir est dû à un sucre, le tréhalose , qui est également largement utilisé dans l'industrie alimentaire. Une fois séché, ce sucre remplace les molécules d’eau dans les cellules, laissant l’animal dans une sorte d’état vitrifié.
De plus, l'ADN du tardigrade est protégé par une protéine qui réduit les dommages causés par les radiations. Cette information est-elle suffisante pour laisser supposer que ces micro-animaux viennent de l’espace ? Je dirais non. Leur métabolisme inhabituel est plus probablement le résultat d’une adaptation évolutive survenue sur notre planète. En fait, les tardigrades font partie des très rares êtres vivants à être sortis indemnes des cinq événements d’extinction survenus sur Terre. C’est pourquoi ils sont les meilleurs candidats pour un long voyage dans l’espace à bord d’une météorite ou d’une comète. Récemment, les tardigrades ont acquis une certaine notoriété médiatique grâce à la mission Beresheet, une sonde privée lancée par Israël, qui s'est écrasée sur la Lune début avril 2019. La sonde transportait une colonie de ces micro-animaux, dans leur état déshydraté. . Compte tenu de leur taille microscopique, il est probable qu’ils ont survécu au crash et resteront inactifs pendant longtemps, prêts à être réveillés de leur hibernation. En remplaçant la sonde israélienne par un astéroïde, nous avons un exemple classique de la façon dont la vie aurait pu arriver sur Terre.
Ou comment la vie aurait pu migrer de la Terre vers d’autres planètes de notre galaxie.
En remplaçant la sonde israélienne par un astéroïde, nous avons un exemple classique de la façon dont la vie aurait pu arriver sur Terre.
Le problème de l’origine de la vie reste donc ouvert, même si, petit à petit, nous progressons vers une solution. Au cours de la dernière décennie, des instruments de calcul de plus en plus puissants ont permis de reproduire, à partir des premiers principes de la mécanique quantique, la formation de systèmes moléculaires de plus en plus vastes et complexes, désormais constitués de milliers d'atomes. Le domaine de la biologie computationnelle se développe à un rythme formidable ; ce n’est plus qu’une question de puissance de calcul.
Dans le même temps, nous avons considérablement développé notre capacité à décoder et manipuler l’ADN, jusqu’à la création des premières structures génomiques simplifiées, dérivées d’organismes vivants et capables de se reproduire. Nous parlons désormais de vie synthétique, construite autour de l’ADN conçu par l’homme, un domaine aux perspectives de développement énormes.
Il est donc probable que la création de structures moléculaires complexes nécessaires à la vie ou la confirmation de l’existence d’îlots de stabilité génomique dans l’évolution des espèces virales et bactériennes soient des objectifs qui, dans le futur, seront à notre portée. Nous disposerons alors d’un autre outil pour comprendre comment la vie sur Terre s’est développée. Qui sait ? Peut-être découvrirons-nous que les extraterrestres sont des formes de vie biologiques particulières qui vivent avec nous depuis la nuit des temps ; et nous les cherchions sur Mars ou sous la surface glacée des lunes de Jupiter et de Saturne !
Roberto Battiston est un physicien spécialisé dans le domaine de la physique expérimentale fondamentale et élémentaire des particules, tant avec les accélérateurs de particules que dans l'espace. Il est l'auteur de plusieurs livres, dont « First Dawn », dont cet article est extrait.
Roberto Battiston est un physicien italien, spécialisé dans le domaine de la physique fondamentale et des particules élémentaires, et éminent expert en physique des rayons cosmiques. Il a été président de l’Agence spatiale italienne (ASI) de 2014 à 2018 et président du comité de l’Institut national italien de physique nucléaire (INFN) sur la physique des astroparticules de 2009 à 2014.
Battiston est diplômé en physique en 1979 à l’École Normale Supérieure de Pise avec une thèse sur la production de muons dans les interactions proton -proton aux ISR du CERN, sous la direction du prix Nobel Samuel CC Ting et du professeur Giorgio Bellettini. Il a ensuite reçu une bourse à l’École Normale de Rue D'Ulm à Paris et a obtenu un doctorat à l'Université Paris XI, Orsay.
De 1983 à 2012, il a été d'abord chercheur puis, à partir de 1993, professeur ordinaire de physique à l'Université de Pérouse. En 2009, il est élu pour un mandat de trois ans président de la Commission Nationale de Physique des Astroparticules de l'Institut National de Physique Nucléaire (INFN). Il a déménagé en 2012 au Département de Physique de l’Université de Trente, où il occupe la chaire de Physique Expérimentale et où il a contribué à la fondation du nouveau Centre National INFN, TIFPA (Trento Institute for Fundamental Physics and Applications), consacré à la physique et à la technologie spatiales dans le secteur des astroparticules.
Le 16 mai 2014, à la suite d'une sélection compétitive par un comité international, il a été nommé par la ministre Stefania Giannini présidente de l'Agence spatiale italienne (ASI) pour 2014-2018.
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