cepheides

     Un anniversaire est toujours un peu l’occasion de dresser le bilan de l’année qui vient de s’écouler. L’an dernier, j’avais passé en revue les articles qui avaient ici fait l’objet d’une publication. Pour le début de cette troisième année du blog, je me propose de le revisiter – comme on dit aujourd’hui de façon quelque peu pompeuse – afin d’en dresser une sorte de thématique globale qui, comme on le découvrira facilement, tourne toujours autour de la notion de Vie (et plus spécifiquement de la place de l’Homme dans le grand concert universel).
     En effet, quelle que soit la discipline choisie (astronomie, paléontologie, éthologie, etc.), la Vie – je veux dire la Vie telle qu’on la connaît sur Terre et qu’on la soupçonne dans l’univers – est le point commun de tous les sujets abordés. Que l’on aborde la géographie spatiale de la planète où nous savons qu’elle existe, les mécanismes supposés de son apparition et de son évolution ou, ailleurs, les fondements physicochimiques qui lui ont permis d’exister, c’est toujours elle le pivot central de notre propos. Je me propose donc de revenir sur une présentation (quasi-lapidaire) des différents articles mais regroupés de façon thématique (Chaque fois, bien sûr, des liens renverront au sujet concerné). Il va de soi que tout cela est loin d’être exhaustif : il ne s’agit que d’une première approche que des articles futurs viendront compléter autant que faire se peut.

  
          Le lieu

     Pour essayer de comprendre ce qu’est la Vie, il est tout d’abord indispensable de connaître l’endroit où elle a pu apparaître, c'est-à-dire l’Univers qui nous entoure et dont nous sommes partie intégrante. L’astronomie, principalement, répond ici à cette recherche, tant d’un point de vue descriptif que prospectif.

• Big Bang et origine de l’Univers : le point de départ le plus probable de ce dans quoi nous vivons ;

 
• Fonds diffus cosmologique : la preuve, découverte fortuitement, de la validité du modèle cosmologique du Big Bang ;

 
• Distances et durées des âges géologiques : pour essayer d’entrevoir la trace infinitésimale de la trajectoire humaine dans le cosmos passé et à venir ;

 
• Les galaxies : notre galaxie, la Voie lactée n’est que l’une parmi des milliards d’entre elles ;

 
• Mort d’une étoile : comprendre les différents types d’étoiles et leur devenir afin de situer notre Soleil parmi elles ;

 
• Place du Soleil dans la Galaxie : notre étoile est une étoile quelconque, plutôt excentrée, dans une banale galaxie parmi d’autres ;

 
• Céphéides : les étoiles si particulières qui ont permis de comprendre combien l’Univers est immense ;

• La Terre, centre du monde : pour en finir avec l’absurde anthropocentrisme des siècles passés ;

• Météorites et autres bolides : des corps célestes multiples dans la banlieue de la Terre qui peuvent théoriquement poser problème ;

 
• Etoiles doubles et systèmes multiples : il existe beaucoup d’autres types de systèmes stellaires que celui de notre Soleil mais pas forcément exotiques pour autant ;

 
• Amas globulaires et trainards bleus : d’autres étoiles, bien différentes de la nôtre ;

• Trous noirs : des objets étranges, prévus par la théorie, dont l’existence a été longtemps sujette à caution ;

• Pulsars et quasars : d’autres objets mystérieux de l’espace dont on sait aujourd’hui décrypter la structure ;

 
• Matière noire et énergie sombre : environ 90% de la matière contenue dans l’Univers est invisible et encore inconnue de nos jours .

          Les moyens

     Que savons-nous des mécanismes fondamentaux qui régissent notre univers ? Quels sont ses composants de base ? Voici quelques pistes de réflexion.

• Les constituants de la matière : il semble impossible de comprendre l’Univers et ses lois sans en connaître les éléments de base ; parlons alors des atomes et des grandes lois universelles qui régissent la matière;

• Théorie de la relativité générale : grâce à Einstein, nous pouvons à présent expliquer les phénomènes cosmiques car ce scientifique génial a pu démontrer que les lois physiques sont les mêmes partout, ici et aux confins de l’univers;

• Mécanique quantique : si la relativité générale explique le macro-univers, celle-ci ne peut s’appliquer à l’échelon de l’atome ; c’est alors qu’intervient la mécanique quantique et ses concepts extraordinaires – voire apparemment incompréhensibles – qui n’a pourtant jamais été prise en défaut.

          L’origine

     Sait-on comment est apparue la Vie telle que nous la connaissons ? Peut-on seulement définir ce qu’elle est ?

• L’origine de la Vie sur Terre : longtemps abandonnée aux phantasmes de tous genres, ce problème fondamental a été récemment abordé par la science qui possède à présent quelques pistes sérieuses pour l’éclaircir ;

• Pour une définition de la vie : quels sont les critères nécessaires pour savoir si un être est vivant ou non ? Le sujet s’efforce d’en définir les priorités.

  
          L’évolution

     Les êtres vivants d’aujourd’hui sont le fruit d’une très longue évolution. Des milliards d’individus, des millions d’espèces nous ont précédés : comment expliquer ce long cheminement ?

 
• Les mécanismes de l’évolution : seule la théorie de l’évolution mise en place par Charles Darwin et complétée par nombre de chercheurs peut expliquer de façon scientifique et cohérente la transformation progressive des espèces vivantes ; on trouvera dans ce sujet le résumé des principales caractéristiques de cette incontournable loi de la nature ;

 
• Evolution de l’évolution : pour démontrer, s’il en était besoin, que la théorie de l’évolution est tout sauf statique, voici un sujet qui traite des mutations épigénétiques, une découverte qui aurait fait scandale chez les scientifiques il y a encore peu ;

 
• Le schiste de Burgess : à partir de quelques fossiles fort anciens et d’abord mal interprétés, le paléontologue S J Gould a pu expliquer pourquoi les lois de l’évolution reposent avant tout sur le hasard et la nécessité ;

 
• L’œil, organe phare de l’évolution : les créationnistes n’arrivaient pas à comprendre comment un organe aussi complexe que l’œil avait pu apparaître sans plan préétabli ; l’article revient sur ce qui n’est finalement que de la logique simple qui vient en parfait appui des thèses darwiniennes ;

• Les extinctions de masse : au cours des âges géologiques, la disparition concomitante d’un grand nombre d’espèces a failli faire disparaître la vie sur notre planète. Etat des lieux ;

 
• La disparition des grands sauriens : retour sur l’une des extinctions massives d’espèces la plus médiatisée et sur ce que l’on peut en savoir aujourd’hui ;

 
• Le dernier ancêtre commun : sait-on quelle fut l’apparence de l’ancêtre commun aux primates et si même il exista ?

 
• East Side Story, la trop belle histoire : avec le paléontologue Yves Coppens, on était tombé d’accord pour situer l’apparition des ancêtres directs de l’homme moderne quelque part dans la vallée du Rift, en Afrique de l’est. On s’était trompé ;

 
• Neandertal et Sapiens, une quête de la spiritualité : l’homme moderne est-il le seul à avoir jamais eu accès à une certaine dimension spirituelle ? L’étude de sa brève coexistence avec l’homme de Neandertal prouve le contraire. Qui était donc Neandertal et pourquoi cette autre espèce d’hommes a-t-elle si brutalement disparu ?

 
• Le propre de l’homme : quelles différences autres que de degré existe-t-il entre les hommes et les autres habitants de la Terre ? Il n’est pas si facile d’en trouver, l’Homme étant lui-même un grand singe seulement doté d’un cerveau plus volumineux ;

 
• La machination de Piltdown : dans le domaine scientifique aussi, il peut exister des faux plus ou moins élaborés qu’il faut du temps pour démasquer. En voici un exemple emblématique.

 
          Description et moyens d’existence

     Comment la Vie se maintient-elle sur notre planète ? Quels sont ses moyens de survie ? Est-elle si fragile ?

• Indifférence de la Nature : à l’aide d’exemples concrets, ce sujet s’efforce de montrer que la Nature n’est ni injuste, ni cruelle (des appréciations purement humaines) mais seulement indifférente car avant tout utilitaire ;

• L’agression : l’agression (notamment interspécifique) n’est pas ce que l’on croit, c’est à dire archaïque, mais seulement un moyen pour la Nature de réguler les populations des êtres vivants ;

• Reproduction sexuée et sélection naturelle : la reproduction sexuée est le mode de transmission des gènes le plus répandu car un excellent moyen de brasser les potentiels génétiques qui, seuls, permettent aux espèces vivantes de progresser en s’adaptant au milieu ;

• Insectes sociaux et comportements altruistes : l’altruisme est avant tout utilitaire et les insectes sociaux un bon exemple pour le prouver ;

• Les grandes pandémies : un autre moyen pour la Nature de réguler les flux de populations ? Méfions-nous, en tout cas, car nous ne sommes pas à l’abri de tels cataclysmes ;

• Mécanismes du cancer : les cellules vieillissantes sont souvent le siège de développements anarchiques qui mettent en jeu l’organisme tout entier qui les abrite. Ce sujet rappelle les différents mécanismes qui concourent à l’apparition de cette terrible maladie ;

• Cellules-souches : un espoir pour la médecine et pour l’Humanité mais qui pose aussi de nombreux problèmes éthiques ;

• Vie extraterrestre (1) et vie extraterrestre (2) : la Vie n’est elle que l’apanage de la Terre ? Cet article passe en revue les différentes conditions nécessaires à son apparition et cherche à en estimer les probabilités statistiques dans l’Univers ;

• Médecines parallèles et dérives sectaires : de nombreuses disciplines se targuent de « guérir » l’Homme de ses maux et il faut donc prendre garde de ne pas tomber dans le piège des dogmatismes ;

• L’homéopathie : une médecine dite douce dont on attend encore les preuves de son efficacité ;

 
          L’avenir

     Peut-on prévoir un futur lointain ? Quelles traces laisseront nous de notre passage dans ce monde si vaste ?

• La mort du système solaire : on sait très précisément comment finira notre Soleil et son cortège de planètes. Heureusement, on évoque ici un avenir extrêmement lointain ;

• La paléontologie du futur : quelles traces de notre passage laisserons–nous à nos lointains descendants et, surtout, comment faire pour que ces futurs découvreurs comprennent ce que nous fûmes ?

 
          Les polémiques

     La structure de l’univers, l’histoire de la Terre et l’Evolution des êtres vivants telles que nous les apprend la science sont contestées par certains pour des raisons plus ou moins avouables. L’obscurantisme est encore bien présent dans notre monde. Retour sur quelques grandes controverses.

• Astronomie et astrologie : l’astrologie n’est pas une science mais la survivance d’un passé obscurantiste ; l’astronomie, seule, est capable d’interpréter l’Univers de façon scientifique et cohérente ;

• L’âme : ce concept éthéré n’est-il que religieux ? Comment la science pourrait-elle en affirmer l’existence ?

• Evolution et créationnisme : toutes les avancées scientifiques de ces dernières années, dans tous les domaines, démontrent le bien-fondé de la théorie de l’évolution. Certains, pour des raisons diverses mais toujours antiscientifiques, ne s’y résignent pas : on les appelle des créationnistes ;

• Intelligent design : un avatar de plus des théories créationnistes. Pourtant, même aux USA où le créationnisme est puissant, on ne lui accorde heureusement pas le statut de théorie scientifique ;

• Réponses aux créationnistes : ce sujet passe en revue les principales réponses à opposer aux arguments créationnistes dont certains peuvent se révéler spécieux.

     Cette longue énumération thématique (regroupant près de cinquante articles parfois en apparence très différents) résume bien l’esprit du blog : comprendre le monde et le vivant selon les approches scientifiques les plus récentes (éventuellement réécrites en fonction des données nouvelles). Evidemment ce blog ne saurait être exhaustif ce qui, d’ailleurs, est impossible. Ce sera le rôle des publications futures que d’en compléter la trame et, à ce sujet, je souhaite rappeler que toutes les suggestions de sujets à développer et les commentaires divers sont ici les bienvenus… Je forme le vœu qu’il y en aura beaucoup.

Images :

1. étoile double Régulus et la galaxie naine Leo 1 (sources : xdem.free.fr/)

2. une planète, la Terre (sources : www.gulli.fr)

3. Einstein et la relativité générale (sources : espritscience.blogspot.com)

4. un virus est-il vivant ? (sources : www2.crifpe.ca)

5. évolution humaine (sources : fr.wikipedia.org)

6. l'agression (sources : mdt.skynetblogs.be)

7. mort du système solaire (sources : ajir.org)

8. Adam et Eve au musée créationniste de Petersburg, Kentucky (sources : www.vigile.net)

     Le 30 juin 1908, à 7h07 du matin (heure locale), dans un lieu désert de la Sibérie appelé Toungouska, une violente explosion se produisit, explosion perçue jusqu’à 1500 km de distance : une météorite venait de pénétrer dans l’atmosphère terrestre et avait explosé à environ 8 km de hauteur provoquant une boule de feu entraînant des dégâts considérables au sol. La forêt se retrouva détruite sur une superficie de 20 km² tandis que les conséquences de l’onde de chaleur s’étendirent sur plus de 100 km aux alentours. On a postérieurement estimé l’énergie libérée par l’explosion à 15 mégatonnes. Postérieurement, en effet, car, à cette époque, la Russie était, comme on le sait, le lieu de troubles politiques majeurs et ce n’est que près de 20 ans plus tard (en 1927) qu’une expédition scientifique fut menée mais qui ne retrouva ni cratère, ni débris. En revanche, le spectacle restait encore apocalyptique puisque les scientifiques découvrirent des forêts entières de pins renversés et couchés au sol. Une telle catastrophe se serait elle produite au dessus de Paris que la ville entière aurait été détruite. On ne peut s’empêcher de penser à la météorite du Yucatan qui, il y a 65 millions d’années, a été accusée de la disparition des dinosaures… (voir sujet : la disparition des grands sauriens). Une question vient immédiatement à l’esprit : une telle catastrophe pourrait-elle à nouveau se produire ?

                    Objets volants identifiés

     Il existe de nombreux corps célestes (en astronomie, on préfère utiliser le terme « d’objets ») susceptibles de heurter notre bonne vieille Terre. Pour les anciens, ces corps célestes représentaient la colère des Dieux et le juste châtiment que méritaient les Hommes pour leurs (supposés ou non) méfaits. De nos jours, les scientifiques les ont classés selon leur nature ou leur provenance mais ces objets ont tous en commun le fait de passer à proximité de notre planète dont la masse, selon les circonstances, peut attirer certains d’entre eux. L’immense majorité des matériaux susceptibles de rencontrer la Terre sont les météorites et c’est sur cette classe bien spéciale de corps célestes que je souhaiterais insister mais j’aborderai également, quoique bien plus brièvement, d’autres objets, comme les astéroïdes et les comètes, dont des fractions peuvent, pour une raison ou une autre, se comporter comme des météorites, entraînant alors des catastrophes comme celle de Tangouska, rapportée précédemment.

 
          Les météorites

     En fait, notre globe est constamment bombardé par des météorites, c’est-à-dire par de la matière interstellaire qui, attirée par l’attraction terrestre, vient s’écraser sur son sol : on estime que la masse totale de cette matière est d’environ plusieurs centaines de tonnes par an. Aucune raison de s’inquiéter toutefois car la quasi-totalité de ces météorites sont d’une taille souvent minuscule ! De plus, l’atmosphère de notre planète détruit presque toujours ces objets comme on peut le constater par comparaison avec notre satellite, la Lune, dont la surface sans protection est constellée de cratères de tailles diverses… A leur arrivée dans l’atmosphère terrestre, en effet, les météorites s’échauffent par frottement avec l’air et s’accompagnent alors d’une trainée lumineuse (phénomène de ionisation) : c’est la raison pour laquelle on parle « d’étoiles filantes » et leur observation par une belle nuit claire est souvent superbe, notamment à certaines époques de l’année lorsque la Terre traverse des régions de l’espace riche de ces débris. C’est, par exemple, le cas en juillet et en août quand la Terre rencontre un essaim de poussières nommé Perséides ce qui permet alors d’assister au spectacle merveilleux d’une véritable « pluie d’étoiles ».
     La vitesse d’entrée de ces corps célestes varie entre 10 et 20 km/seconde mais, comme nous l’avons vu, cette vitesse est freinée par l’atmosphère et les plus petits de ces objets (ou ce qu’il en reste) ne s’enfoncent guère dans le sol. La plupart du temps, ils pèsent moins d’un gramme (on parle de poussières) et ils sont détruits à leur entrée dans l’atmosphère de même que ceux qui pèsent de quelque grammes à quelques centaines de grammes (mais ces derniers s’ils sont également détruits sont bien visibles lors de leurs chutes par le panache lumineux qu’ils laissent derrière eux). Quand ils pèsent quelques kg, ces objets atteignent le sol (très transformés évidemment par la chaleur) et ce sont eux dont on peut retrouver des débris. Seuls les très gros – mais aussi les plus rares – sont susceptibles de creuser des cratères ou d’entraîner des raz-de-marée s’ils tombent en mer. On cite, par exemple, le « meteor crater » de l’Arizona qui a un diamètre de 1,2 km pour une profondeur de 150 m et qui correspond à une météorite de près de 2 millions de tonnes qui s’est abimée à cet endroit il y a 50 000 ans. Un événement fort rare heureusement !
     On classe les météorites selon leur composition variable en métal-silicates ce qui donne trois catégories : les fers, les pierres (ou chondrites) et les lithosidérites (qui ont une proportion à peu près égale de pierre et de métal). Quand on les observe de près, ces petits grains (ou au mieux ces petites pierres) aux formes variées, souvent émoussés, ne sont guère spectaculaires au point qu’il faut un œil exercé pour les reconnaître.
     Sait-on vraiment d’où ils viennent ? La théorie la plus acceptée est que ces météorites sont les témoins des premiers instants de la formation du système solaire, au moment où il n’existait qu’une nébuleuse informe entourant le Soleil naissant. Cette nébuleuse, on l’a déjà dit, a conduit par un simple phénomène d’accrétion à la formation des planètes mais une part infime de ce matériau est restée en l’état. A l’instar des astéroïdes, la grande majorité des météorites gravite entre Mars et Jupiter et, éjectés de leur trajectoire naturelle lors de collisions, leurs fragments seraient déviés et en viendraient ainsi à côtoyer notre planète…
     Quoi qu’il en soit, de tout temps, on a pu observer des météorites et certaines sont restées fameuses. De tout temps ? Pas tout à fait car, longtemps, les théories religieuses ont prétendu que seule la Terre était solide et que, en conséquence, aucune véritable matière ne pouvait provenir des cieux… Jusqu’à une météorite restée célèbre : celle qui tomba en Alsace, à Ensisheim, le 7 novembre 1492. Comme cette météorite pesait 127 kg et qu’elle a été vue (et retrouvée) par beaucoup de monde, il était difficile de continuer à prétendre que le ciel ne renfermait que des entités immatérielles… D’autres météorites sont restées dans l’histoire : outre la météorite de Toungouska déjà mentionnée, on peut citer l'averse de Pultusk en Pologne, en 1868, estimée à cent mille morceaux (218 kg de pierres ont été alors recueillis) ou celle de Valera (Venezuela), en 1972, qui pesait presque 40 kg et est notamment connue pour avoir tué une vache…
     Avant d’évoquer les astéroïdes et les comètes dont proviennent les météorites les plus conséquentes, je voudrais revenir un bref instant sur des questions de terminologie qui, parfois, entraînent la confusion : 
   • on appelle étoile filante le phénomène lumineux observé lors de la chute de poussières, nous l’avons déjà mentionné ;
   • un bolide est un objet assez gros qui se brise dans l’atmosphère et dont l’énergie laisse une traînée parfois importante et surtout persistante : une météorite, durant sa chute, est donc un bolide !
   • une météorite est, nous l’avons dit, un objet assez gros pour que l’on en retrouve des fragments au sol ;
  • les poussières, trop petites pour se consumer, sont appelées micrométéorites et elles représentent près de 90% de l’apport de matériaux extraterrestres ;
   • enfin, les météores ne sont que des phénomènes météorologiques banals : le vent et la pluie sont des météores ! La trainée de lumière laissée par une météorite est un météore… Inutile de préciser qu’il ne faut donc pas confondre ces deux termes.
  

               Les astéroïdes

     Il existe entre Mars et Jupiter une foule d’objets de taille variable mais pour une moyenne d’environ 2 km : ce sont des astéroïdes (on parle d’ailleurs à cet endroit de la « ceinture d’astéroïdes »). Comme les planètes, ces objets tournent autour du Soleil sans toutefois en perturber les orbites en raison de leur taille totale finalement assez faible. On évalue leur nombre à plusieurs millions mais la plupart ne sont que de grosses pierres. Quelques uns, toutefois, sont plus importants en masse : les trois plus gros sont respectivement Cérès (910 km de diamètre), Pallas (520 km) et Vesta (500 km). Au total, 34 de ces objets dépassent les 100 km de diamètre. Leur origine est finalement plutôt mal connue, l’hypothèse la plus vraisemblable restant que, lors de la formation du système solaire, une planète aurait pu se constituer à cette distance du soleil mais qu’elle n’y est pas arrivée, peut-être en raison de la présence de Jupiter et de sa forte gravitation…
     En 2006, l’Union astronomique internationale a cherché à uniformiser toutes les définitions et données sur les objets du système solaire : c’est ainsi que Pluton, autrefois la neuvième planète, a été déchue de son rang pour devenir une « planète naine » et, du coup, le plus gros des astéroïdes, Cérès, est lui-aussi devenu une planète naine… tout en gardant son statut d’astéroïde. Mais, au fond, qu’importent pour notre sujet ces discussions sémantiques : ce qui compte, c’est que les astéroïdes sont de grands pourvoyeurs de météorites (on peut également dire que les météorites ne sont que des astéroïdes qui s’écrasent sur la Terre) et que le risque de collision avec notre globe, s’il est négligeable, n’est pas nul, comme nous le verrons plus loin.

 
          Les comètes

     Contrairement aux astéroïdes qui, comme les planètes, tournent autour du Soleil, les comètes traversent le système solaire selon des trajectoires variables (nous y reviendrons). Une comète est un agglomérat de poussières et de glace le plus souvent sphérique. La plus grande partie d’entre elles viennent des confins du système solaire, plus précisément d’un endroit fort éloigné, au-delà de l’orbite de Neptune, appelé le nuage (ou système) de Oort (du nom de son découvreur hollandais). Comme la ceinture d’astéroïdes, ce nuage de Oort s’est formé au tout début du système solaire, il y a 4,6 milliards d’années, mais dans des régions beaucoup plus froides car très éloignées de l’étoile centrale. On peut penser que, en raison de phénomènes de gravitation dus aux étoiles voisines, de temps à autre, certains de ces corps lointains « basculent » dans l’intérieur du système : certains ne passent qu’une seule fois (et sont probablement rapidement détruits) tandis que d’autres – comme la comète de Halley qui « revient » tous les 76 ans – deviennent périodiques… acquérant des trajectoires elliptiques (allongées) qu’ils maintiendront jusqu’à l’épuisement progressif de leur matière puisqu’ils en perdent un peu à chaque fois qu’ils se rapprochent du Soleil. De ce fait, plus la comète se rapproche de notre étoile, plus cette espèce de boule de neige sale se « sublime » et laisse une traînée parfois impressionnante sur des millions de km : sa queue. Une queue (en grec, queue se dit « coma », d’où le nom de comète) qui n’est, de la Terre, que la partie évidemment visible de l’objet. On comprend aussi qu’il puisse arriver que, à proximité d’une planète et de sa force d’attraction, une comète puisse être « capturée » par elle et vienne s’écraser à sa surface sous la forme d’une météorite… tandis que, ailleurs, sa queue composée de poussières peut traverser l’orbite de la Terre et donner ces étoiles filantes que j’ai mentionnées plus haut.
     Si l’on exclut la plus grande source de matière stellaire, les micrométéorites qui passent le plus souvent inaperçues, les objets susceptibles de poser problème par leur taille sont donc des fragments soit d’astéroïdes, soit de comètes. Mais ce risque est-il important ?

               Chroniques de catastrophes annoncées

     La dernière statistique des objets de taille conséquente que nous possédons date de 2008. Elle nous apprend que, dans un rayon de 200 millions de km autour du Soleil, environ 5500 comètes et astéroïdes ont été repérés et sont donc suffisamment proches de la Terre pour qu’on les identifie. Ils sont appelés géocroiseurs ou NEO (pour Near Earth Objects) mais seuls certains d’entre eux sont considérés comme réellement dangereux : ce sont ceux qui mesurent plus de 150 m de diamètre et croisent à moins de 7,5 millions de km de notre globe. La statistique de 2008 en dénombre près de 900. C’est la raison pour laquelle des observatoires astronomiques sont spécialisés dans la surveillance de leurs trajectoires, notamment celle d’un astéroïde du nom d’Apophis, un géocroiseur de 270 m de long pour une masse de 27 millions de tonnes qui passera à 32 000 km de la Terre en 2029…
     La chute d’une météorite géante sur la surface de notre globe est statistiquement inévitable et, comme par le passé, cette chute, si elle ne peut être évitée, entraînera des dommages considérables… Mais il faut savoir raison garder : la survenue d’une telle catastrophe durant les milliers d’années à venir est quasi-nulle. Il est tombé de tels monstres sur Terre par le passé (et d’autant plus qu’on se rapproche des débuts instables du système solaire) mais ces faits sont extrêmement rares car se chiffrant en termes de millions d’années. Comme j’ai déjà eu souvent l’occasion de le dire, la vie d’un homme (et même de l’Humanité) est extraordinairement brève en comparaison de la vie de notre planète : c’est pour cela que de tels événements – certes toujours possibles – sont infiniment peu probables de notre vivant…


Images
1. la catastrophe de Toungouska (sources : www.unisciences.com)
2. étoiles filantes (sources : schmilblickblog.canalblog.com)
3. formation du système solaire, vue d'artiste (sources : www.space-art.co.uk)
4. l'astéroïde Cérès vu par le télescope spatial Hubble (sources : www.science-et-vie.net)
5. la comète de Halley (sources : www.gulli.fr)

 
Mots-clés : Toungouska - météorite - astéroïde - comète -étoiles filantes - Perséides - chondrite - lithosidérite - Ensisheim - Pultusk - Valera - bolide - météore - ceinture d'astéroïdes - Cérès - Pallas - Vesta - planète naine - nuage de Oort - comète de Halley - géocroiseur - NEO - Apophis

 (les mots bleus soulignés renvoient à des sites d'informations complémentaires)

                                  cellules cancéreuses attaquées par le système immunitaire

     L’année 2005 est l’année la plus récente pour laquelle nous possédons des données pratiquement complètes et, cette année-là, il y a eu en France 537 300 décès, un des chiffres les plus bas d’Europe (chiffre à rapprocher des 807 400 enfants nés cette même année). C’est assez bien mais pas encore suffisant.

     On sait aussi que depuis (presque) toujours, les deux plus grandes causes de mortalité dans notre pays sont les maladies cardiovasculaires et les cancers (cancers au pluriel tant il en existe de formes différentes). Or c’est en 1989 que, pour la première fois, la mortalité par cancer a dépassé celle des maladies cardiovasculaires. A cela plusieurs raisons :

         • les maladies cardiovasculaires (infarctus du myocarde, accidents cérébrovasculaires, etc.) sont de mieux en mieux et de plus en plus tôt prises en charge ;

             • l’incidence des cancers a fortement augmenté ces dernières années : pour 2005, on estime à 320 000 le nombre des nouveaux cas de cancer (180 000 chez les hommes et 140 000 chez les femmes, soit, en 25 ans, une augmentation de + 93% chez les hommes et de + 84 % chez les femmes). Il faut, bien sûr, rapporter ces chiffres à l’augmentation de la démographie et au vieillissement de la population mais, une fois la pondération faite, on arrive quand même au chiffre de + 52% chez l’homme et + 55% chez la femme.

     Je parle ici d’incidence (c'est-à-dire la survenue de cas nouveaux) et non de mortalité : cette dernière, si elle a aussi augmenté, a été comparativement moindre puisque les personnes décédées d’un cancer en 2005 sont au nombre de 146 000 ce qui ne traduit une augmentation « que » de 13% depuis 1980. On peut en déduire que les cancers sont mieux pris en charge par la médecine moderne (dépistage systématique et plus précoce, meilleurs traitements, etc.) et il faut s’en réjouir sans, évidemment, relâcher les efforts entrepris.

     Puisque les cancers restent une des grandes causes de santé publique, je souhaite revenir sur ce qu’est réellement cette maladie, étant entendu qu’il n’est pas de mon propos de détailler les différents cancers (et encore moins leurs prises en charge) mais d’essayer d’en comprendre les mécanismes.
 

               la cellule

     Tout part évidemment des cellules qui composent nos tissus : c’est à cette échelle invisible que tout se joue.

          • la cellule normale

     La cellule est – nous l’avons déjà mentionné – la brique constitutive de tout être vivant. Elle se divise en deux parties : d’une part, limité par une membrane extérieure, le cytoplasme où se déroulent toutes les activités physicochimiques qui lui permettent de vivre et, d’autre part, un noyau qui contient le matériel génétique, l’ADN, qui lui permet de se répliquer.
     A l’échelon macroscopique qui est le nôtre, cette transformation permanente de milliards de cellules n’est guère apparente (sauf sur le très long terme). Chaque jour, par exemple, nous voyons notre peau qui nous semble toujours la même et nous supposons qu’il en va de même de tous nos organes. Pourtant notre peau change continuellement sous nos yeux qui ne le voient pas : ses couches superficielles sont certes des cellules mortes mais correspondant à un renouvellement complet des cellules cutanées en un peu moins d’un mois. Il en va de même – plus ou moins rapidement, plus ou moins lentement – de tous nos organes ; par exemple, les cellules de la paroi intestinale se renouvèlent en 10 à 25 jours, nos globules rouges ne vivent que quatre mois, les cellules du foie environ un an, etc.
     Qui dit renouvellement dit reproduction, en principe à l’identique, et c’est le rôle de l’ADN cellulaire de permettre cela. Au fur et à mesure de ces millions de processus de renouvellement, les erreurs ou mutations s’accumulent d’où un vieillissement de l’ensemble de l’organisme avec l’arrivée progressive et inéluctable de cellules – et donc d’organes – moins performantes, plus fragiles. Il s’agit là d’un phénomène naturel obligatoire qui, à terme, conduit à la disparition des individus que nous sommes.
     Dans certains cas néanmoins, les dysfonctionnements cellulaires peuvent aboutir à la formation de cellules atypiques, monstrueuses, dont la prolifération anarchique met en danger l’ensemble de l’organisme : c’est le cancer.

          • la cellule cancéreuse

     C’est une cellule devenue folle et qui, ayant perdu la faculté de se détruire comme toute cellule normale, vit éternellement. De ce fait, les cellules cancéreuses continuent à se multiplier au sein d’un organe où leurs compagnes ordinaires meurent (afin de se renouveler) pour constituer une tumeur qui va progressivement remplacer le tissu normal de l’organe. Ces cellules anormales se transforment petit à petit en éléments qui ont de moins en moins de rapport avec ceux d’origine et on parlera de cellules plus ou moins différenciées selon que l’on arrive ou non à reconnaître les tissus dont elles sont issues. A terme, on aboutit à des cellules « monstrueuses », à la taille fortement augmentée et au noyau démesuré, parfois bourré de chromosomes modifiés et siège d’une intense activité métabolique.

     Au début, toutefois, il ne se passe rien et ces formations nouvelles vivent au sein du tissu normal sans en modifier la fonction. On estime qu’il faut environ 100 000 cellules cancéreuses pour commencer à parler de tumeur maligne. De ce fait, il s’écoule un certain temps (on dit parfois qu’il faut environ 8 ans pour passer d’une première cellule cancéreuse à une tumeur macroscopiquement visible mais cela est bien sûr variable selon les types de cancers) et on comprend donc bien que c’est à ce stade de début, qu’il faut intervenir : après, c’est plus compliqué (mais nullement désespéré !). A un stade de plus, la tumeur – si on la laisse prospérer – envoie, par voie sanguine ou lymphatique, des colonies à distance, les métastases, qui sont autant de foyers nouveaux à combattre.
     Que se passe-t-il donc pour que de telles cellules modifiées apparaissent ?
     Dans le noyau de la cellule, les chromosomes sont formés de structures plus petites, les gènes, qui déterminent la fonction de la cellule et, à un échelon plus grand, des organes. Parfois, des mutations surviennent au sein d’un gène ou bien certains d’entre eux peuvent être « oubliés » lors de la réplication cellulaire. Normalement, la cellule possède des procédures de réparation qui lui permettent de corriger l’anomalie et c’est bien ce qui se passe le plus souvent. De temps à autre, malheureusement, ces mécanismes de réparation sont insuffisants et la cellule meurt ou, au contraire, devient immortelle, et susceptible de se reproduire à l’infini : c’est la cellule cancéreuse.
     Précisons d’emblée qu’une seule mutation ne peut conduire à l’apparition d’un cancer : c’est l’accumulation au fil du temps de mutations nombreuses, multiples, variées, qui aboutit au processus tumoral (la tumeur représentant l’ensemble des cellules anormales). On comprend dès lors que plus le temps passe, plus l’organisme vieillit et plus il y a de chances de voir apparaître un tel phénomène.

          • Gènes et oncogènes

     Normalement existent des gènes appelés proto-oncogènes qui stimulent la division cellulaire mais, sous certaines conditions, ils peuvent se retrouver sous une forme anormale : on appelle alors oncogènes ces gènes modifiés intervenant dans la constitution d’un cancer. Il en existe d’autres, les anti-oncogènes qui agissent en sens inverse (ce sont les gènes réparateurs auxquels je faisais précédemment allusion en parlant des mécanismes de réparation naturels de la cellule). L’activation des premiers sous l’effet d’agents plus ou moins extérieurs (sur lesquels nous reviendrons) ou l’inactivation des anti-oncogènes réparateurs conduisent donc à l’apparition d’un cancer.
     Le cancer (ici au singulier puisque j’évoque le mécanisme général de sa formation) est par conséquent une maladie génétique somatique, c'est-à-dire des tissus : c’est la dérégulation de la formation harmonieuse des cellules qui le provoque. Quelles sont les causes de cette dérégulation ?

               Les agents favorisants

     Ils sont en réalité multiples et, en dépit de la masse d’informations que nous possédons sur le phénomène, sans doute ne sont-ils pas tous encore connus. Essayons d’en énumérer les principaux.

     • Certains cancers sont totalement héréditaires : c’est, par exemple, le cas du rétinoblastome, une tumeur extrêmement grave touchant les yeux et généralement diagnostiquée avant l’âge de deux ans ; ici, le malade est porteur de deux allèles (voir glossaire) pathologiques du gène RB1.

     • Le plus souvent, il s’agit d’un simple environnement génétique :

     La personne est susceptible de développer un type particulier de cancer car il existe une notion de terrain : dans sa famille, des membres plus ou moins proches ont présenté des cancers particuliers et le fait de le savoir permet d’instaurer une surveillance plus attentive chez cette personne « à risque ». C’est, par exemple, souvent le cas des cancers du sein ou du colon. Les recherches récentes en génétique s’efforcent de découvrir quels sont les gènes dont sont porteuses ces personnes et qui les prédisposent ainsi.
     Au-delà des ces facteurs purement génétiques, il existe évidemment de nombreux facteurs externes éventuellement responsables de la survenue de cancers mais on soupçonne que la génétique n’est jamais totalement absente : certains individus seraient moins protégés contre l’exposition à l’un ou l’autre de ces facteurs de risque.

          • L’hygiène de vie

     C’est un élément fondamental de la lutte contre le cancer parce que, à vrai dire, c’est un des rares sur lesquels l’individu peut directement agir : l’alcool, le tabac, les drogues multiples et variées, une alimentation trop riche en graisses, notamment saturées, et pauvre en fibres, etc. sont des facteurs connus. Je disais précédemment qu’il existait une prédilection de terrain, certainement génétique, qui fait que tel individu sera particulièrement exposé en cas d’abus d’un de ces agents alors que d’autres y seront beaucoup moins sensibles. Certaines recherches actuelles travaillent sur ces notions de sensibilité personnelle et il sera peut-être un jour possible de prévoir les conséquences de tel ou tel abus. Pour l’heure, rien n’est sûr et il semble évidemment préférable d’être raisonnable… 
     Il convient également d’ajouter que la juxtaposition de plusieurs de ces facteurs de risques ne fait pas que les additionner mais élève ces risques à grande échelle. On sait par exemple les ravages que peut causer l’association alcool-tabac qui multiplie les risques de cancer de la bouche, du pharynx, de l’œsophage ou de la vessie. En pareil cas, 1 + 1 = 3 (voire plus !).

          • L’environnement mutagène

   
     Les facteurs cancérogènes évoqués plus haut dans l’hygiène de vie (goudrons et gaz du tabac, alcool, etc.) se retrouvent également dans ce que l’on désigne du terme général d’environnement. La liste en est longue : radiations (naturelles ou non), substances cancérigènes contenues dans certains aliments ou certaines substances chimiques (produits que notre société dissémine dans la nature, émissions de gaz divers tels que ceux de certains moteurs, voire cosmétiques ou médicaments, etc.). Citons également les rayons ultraviolets qui, depuis la mode récente du « bronzage » ont fait exploser les statistiques des cancers de la peau, du nickel sur les cancers des sinus du visage, de l’amiante dans les mésothéliomes (voir glossaire) et, d’une manière plus générale, toutes les expositions, professionnelles ou non, à des produits toxiques dont certains commencent seulement à être soupçonnés. On pourrait presque dire que c’est l’envers des bienfaits de notre civilisation industrielle et c’est la raison pour laquelle il reste impératif d’en explorer tous les dangers.
 

     La médecine moderne comprend de mieux en mieux le cancer qui garde pourtant encore dans nos consciences une connotation terriblement péjorative. J’imagine volontiers que, les progrès de la médecine s’accélérant (et la survie des malades se banalisant), nous finirons par adopter une attitude plus objective vis-à-vis de cette maladie qui deviendra (presque ?) comme les autres. J’en veux pour preuve la terreur qu’inspiraient il y a quelques décennies la tuberculose ou la poliomyélite, terreur qu’on a heureusement fini par relativiser jusqu’à parfois même en oublier que ces affections sont encore dangereuses.
     Enfin, pour terminer mon propos, je souhaiterais faire deux remarques :
          1. le cancer n’est pas une maladie nouvelle : comme je le précisais au début de ce texte, il est certes en augmentation relative pour les raisons que j’ai évoquées mais il existe depuis toujours ; c’est ainsi qu’on a pu l’identifier sur des momies égyptiennes, c’est-à dire il y a plus de 3000 ans ; rappelons-nous aussi que le mot cancer vient du grec carcinos et qu’il fut pour la première fois utilisé par Hippocrate parce qu’il croyait que cette maladie ressemblait à un crabe.
          2. la progression des guérisons du cancer n’est pas uniquement une vue de l’esprit et un moyen de rassurer les malades : je me souviens très précisément de ces femmes atteintes d’un cancer du sein que, dans les années 70, en tant qu’interne d’un service hospitalier, j’allais visiter chaque matin ; ces femmes étaient – pour une raison que je n’ai jamais comprise – regroupées dans une aile du bâtiment que, à mi-voix, on appelait « l’antichambre de la mort », tant l’espoir de survie y était réduit. Aujourd’hui, la quasi-totalité de ces malheureuses malades serait sauvée. Mieux : elles auraient toutes repris une vie absolument normale moyennant une surveillance discrète une fois par an ! N’est-ce pas là un progrès fantastique en l’espace de quelques années ?

Glossaire (in Wikipedia France)

      * allèle : on appelle allèles les différentes versions d'un même gène. Chaque allèle se différencie par une ou plusieurs différences de la séquence de nucléotides (ADN ou ARN). Ces différences apparaissent par mutation au cours de l'histoire de l'espèce, ou par recombinaison génétique. Tous les allèles d'un gène occupent le même locus (emplacement) sur un même chromosome.

      * mésothéliome : c'est une forme rare et virulente de cancer des surfaces mésothéliales qui affecte le revêtement des poumons (la plèvre), de la cavité abdominale (le péritoine) ou l'enveloppe du cœur (le péricarde). Le mésothéliome pulmonaire est causé par l'exposition à des fibres minérales (comme l’amiante, ou l'érionite).

Images

   1.  cellules cancéreuses attaquées par le système immunitaire (sources :  www.alternative-cancer.net/)

   2. schéma d'une cellule normale (sources : www.chimie-sup.fr)

   3. colonie de cellules cancéreuses (sources : www.lefigaro.fr)

   4. facteurs de risques liés au cancer (sources : vincent.keunen.net/)

   5. crabe centolla (sources : www.astrosurf.com)

Brêve : le cancer est-il une maladie héréditaire ?

   Le lien entre hérédité et cancer était pressenti depuis longtemps. Ce n'est qu'en 1986 qu'un premier gène de prédisposition au cancer a été identifié, le gène RBI. Une mutation constitutionnelle du gène BRCA1, portée par un seul allèle, est associée à un risque très élevé (90%) de rétinoblastome dans les premiers mois de la vie. Depuis, grâce au clonage positionnel, une quarantaine de gènes de prédisposition ont été identifiés. Cela étant, on ne peut pas dire que le cancer est une maladie héréditaire. Ce que l'on peut dire, c'est que dans un certain nombre de cas, pas les plus nombreux, il y a une mutation génétique qui augmente le risque de développer un cancer. On sait par exemple que 45% des femmes présentant une altération du gène BRCA1 développeront un cancer du sein avant l'âge de 50 ans. Comme dans la population générale, ce risque a augmenté chez les femmes mutées au cours des dernières décénnies : il est deux fois plus élevé chez les femmes nées après 1940 par rapport à celui des femmes nées avant 1940.

Pr Dominique Stoppa-Lyonnet

chef du service de génétique oncologique à l'Institut Curie (Paris)

professeur à l'université René-Descartes (Paris-V)

(in Médecins, bulletin d'information de l'Ordre des Médecins, mars-avril 2009, n°4)

Mots-clés : cancer - mortalité en 2005 - cytoplasme - noyau cellulaire - mutations - métastases - proto-oncogène - oncogène - anti-oncogène - hygiène de vie - environnement mutagène

 (les mots bleus soulignés renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Mise à jour : 29 mai 2009

     Au début, il n’y avait rien. Ou quelque chose. S’il n’y avait rien, comment l’Univers s’est-il constitué ? S’il y avait quelque chose, d’où cela pouvait-il venir ? Voilà quelques unes des questions fondamentales sur la matière que se sont de tout temps posé les hommes. Il n’est pas encore possible pour la Science de répondre à ces interrogations mais elle peut aujourd’hui apporter un éclairage sur l’origine de notre propre univers (qui n’est peut-être qu’un parmi d’autres) et ce n’est déjà pas si mal.

               Deux univers possibles

     Dans un précédent sujet (voir article les galaxies), j’évoquais le fait que du temps de mon enfance la communauté scientifique hésitait encore entre deux types d’univers : 
          • l’univers dit stationnaire, notamment défendu par l’éminent astronome Fred Hoyle, dans lequel des étoiles se créent approximativement en quantité identique à celles qui meurent : un univers finalement sans véritable début ni fin,
          • et un univers marqué par un point de départ, un « noyau » initial à partir duquel, par un phénomène d’expansion, étoiles et galaxies se sont créées. Ce modèle était défendu entre autres par Alexandre Friedmann et l’abbé Lemaître (qui l’évoquèrent les premiers) et Edwin Hubble.
     De nos jours, il n’y a plus guère de doute et le deuxième modèle, celui du Big Bang, fait la quasi-unanimité de la communauté scientifique. Il faut dire que deux éléments ont entretemps été mis en évidence : d’abord, il y a eu la découverte de l’expansion de l’univers par Hubble puis celle du fonds diffus cosmologique par Penzias et Wilson (voir article fond diffus cosmologique). Ajoutons que, récemment, on a pu mettre en évidence que non seulement il y a expansion mais que celle-ci s’accélère. Essayons d’en dire un peu plus.
 

 
               Le « Big Bang »

     Fred Hoyle (vous vous rappelez, c’était l’opposant à la théorie du noyau originel) s’esclaffait à l’idée qu’un « truc » hyperdense et hyperconcentré ait pu donner naissance à l’univers tout entier et, un jour, à la radio, pour tourner en dérision ce concept qu’il jugeait grotesque, il lui donna le nom de « Big Bang ». Cette appellation ironique ayant été reprise par l’usage courant, ce fut en quelque sorte sa contribution à la théorie qu’il détestait. Mais que dit-elle au juste, cette théorie ? Revenons sur les principales étapes de la formation de notre univers, il y a environ 13,7 milliards d’années.
     En fait, tout s’est joué au cours de la première seconde comme nous allons le voir. Ensuite… Ensuite, l’histoire a suivi son cours. Toutefois, ce qu’il faut bien comprendre, c’est que, au tout début, les principes de la physique ne peuvent pas s’appliquer (puisqu’ils sont en rapport avec l’Univers d’aujourd’hui qui est bien différent) : il est donc impossible pour les chercheurs actuels de trouver les équations qui décrivent ce point de départ et encore moins possible de le modéliser, même partiellement. Revenons sur le début de l’histoire et essayons de comprendre ce qu’il en découle.
     On évoque donc un « début » mais on ne sait évidemment pas ce qu’il y avait avant : rien du tout ? Un autre univers qu’il nous est bien difficile d’imaginer ? Un univers comme celui dans lequel nous vivons mais qui en serait arrivé à son stade ultime de contraction dans ce que l’on appelle un Big Crunch ? Il est impossible de le savoir et il est probable que cette connaissance restera pour toujours hors de notre portée… Il y a toutefois une chose que nous pouvons aujourd'hui affirmer : « autour » de ce noyau originel, il n’y avait rien : ni espace, ni temps. C’est d’ailleurs la raison pour laquelle on n’a pas le droit de parler « d’explosion » (le terme Big Bang est d’une certaine manière impropre) qui ne peut se produire que « dans quelque chose » : l’Univers, lui, s’est créé au fur et à mesure de son expansion…
     De fait, si expansion il y a (et tout le donne à penser), il faut bien convenir que le point de départ est forcément infiniment plus petit que l’Univers actuel et que, d’autre part, puisque aucune nouvelle matière ne peut se créer, il contenait déjà toute la matière : c’est l’un des points qui contrariait tant Fred Hoyle. Sous quelle forme était-elle cette matière ? La théorie du Big Bang en donne une idée qui, outre les preuves visibles déjà évoquées, permet l’utilisation relativement crédible des équations (hormis le point originel).

               Les principales phases de la théorie du Big Bang

          • avant
     L’espace, le temps, l’énergie et la lumière sont fusionnés et il n’existe qu’une seule force unique, appelée la supergravité. C’est un moment de l’histoire de l’Univers que l’on appelle « l’ère de Planck », ainsi nommée d’après le physicien allemand qui, le premier, lui donna un rôle central dans la mécanique quantique.

          • 10^-43 seconde : le temps de Planck
     L’incroyable température du début décroissant, la gravité est la première des quatre forces (voir le sujet : constituants de la matière) à se séparer de la supergravité. Du coup, les trois autres forces (interaction électromagnétique, forces nucléaires forte et faible) constituent ce que l’on appelle la force électronucléaire.

          • 10^-35 seconde : l’inflation
     Une des trois forces associées du temps précédent, la force nucléaire forte, se sépare à son tour des autres et devient indépendante : c’est le temps de l’inflation, c'est-à-dire d’une dilatation prodigieuse et violente de l’espace dans toutes les directions ce qui, au demeurant, explique l’homogénéité de l’Univers tel qu’il nous apparaît lorsqu’on le regarde quel que soit le point d’observation. Cette inflation – ou brutale expansion – s’est produite en un temps si court qu’il ne compte pas par rapport à la durée de vie actuelle de l’Univers et on trouve ici l’explication de ce paradoxe déjà évoqué : si l’univers a 13,7 milliards d’années, comment se fait-il qu’il soit si homogène dans toutes les directions (ce qui traduit une origine commune) car, du coup, il devrait avoir 27 milliards d’années environ (13,7 x 2) ? Eh bien, non, « l’inflation » est là pour expliquer cette apparente anomalie (que l’on nomme « problème de l’horizon »).

          • 10^-11 seconde : indépendance des quatre forces
     Les deux dernières forces de l’Univers encore soudées, la force électromagnétique et la force nucléaire faible, se séparent. Nous nous trouvons alors en présence d’une répartition des forces universelles fondamentales qui subsiste toujours aujourd’hui. L’histoire de la formation proprement dite de l’Univers actuel peut commencer.

          • 1/100 000 de seconde : formation des quarks
     Les quarks – on l’a vu dans un sujet précédent sur les constituants de la matière - sont les « briques » élémentaires permettant la constitution des atomes puisque composant les protons et les neutrons.

          • Une seconde : la matière prédomine
     Il existe théoriquement presque autant de matière que d’antimatière et, de ce fait, particules et antiparticules se détruisent mutuellement dans un grand maelstrom d’énergie pure. Toutefois, nous le savons bien, notre Univers actuel est composé de matière : on suppose qu’il y en avait un léger excès ce qui explique la disparition complète de l’antimatière, notre Univers actuel étant en somme issu de cet excès de matière « normale ». Il n’en reste pas moins que cette question du rapport matière-antimatière est assez mystérieuse et, il faut bien le dire, nous n’avons pas d’explication réelle sur la question, une question dont la résolution reste certainement comme un des défis de la physique moderne.

          • Les trois premières minutes : la formation des atomes
     Les premiers atomes apparaissent et, évidemment, ce sont des atomes dits « légers », c'est-à-dire simples comme l’hydrogène puis l’hélium. Les autres ne viendront qu’ensuite. D’ailleurs, si l’on regarde la composition de l’Univers, on se rend compte que ces atomes légers sont – et de loin – les plus nombreux : environ 73% d’hydrogène et 25% d’hélium… Rappelons néanmoins que cette matière « visible » ne représente qu’à peu près 5% de toute la matière de l’univers, les reste étant représenté par la matière noire et l’énergie sombre dont nous ne savons rien (voir sujet matière noire et énergie sombre).

          • 300 000 ans (environ) : l’ère de la transparence
     La température du magma initial ayant considérablement baissée, il est possible pour les électrons (négatifs) de se lier aux noyaux atomiques (positifs) et donc d’aboutir à des structures électriquement neutres représentées par les atomes. Par voie de conséquence, la lumière peut commencer à se propager puisque la matière devient transparente. Vers 3000°, un flash énorme est émis et c’est lui (ou plutôt ses restes) qui donne le rayonnement cosmologique (voir sujet fonds diffus cosmologique) mis en évidence par Penzias et Wilson. Le rayonnement cosmologique a donné ses lettres de noblesse à la théorie de Big Bang, seule capable de l’expliquer. Ajoutons que ce rayonnement dit « fossile » est perceptible depuis la Terre dans toutes les directions et qu’il est extraordinairement homogène. Totalement et complètement homogène ? Pas tout à fait puisque quelques irrégularités – des fluctuations – ont pu être mises en évidence en son sein par nos satellites d’observation et c’est tant mieux : ce sont ces irrégularités qui expliquent la formation des galaxies…

          • Naissance des galaxies
     Les prémices des galaxies apparaissent sous la forme d’immenses filaments de gaz dont la condensation à certains endroits permet la formation des étoiles qui se regroupent en amas constituant progressivement les galaxies telles que nous les connaissons aujourd’hui (et ce en raison des forces gravitationnelles). Précisons une fois encore que, plus nous regardons loin, plus nous voyons dans le passé : on trouve ici l’explication selon laquelle les galaxies visibles le plus lointaines sont également les plus actives. En réalité, ces images appartiennent à un temps révolu et il est certain que ces mêmes galaxies sont aujourd’hui beaucoup moins actives mais, évidemment, leur aspect actuel ne nous parviendra que dans des millions d’années : leur éloignement est en effet considérable (et de plus en plus puisqu’elles s’éloignent de la nôtre en raison de l’expansion) or leur lumière ne peut circuler qu’à environ 300 000 km par seconde. A titre d’exemple, la seule galaxie dont nous percevons véritablement l’état actuel, la Voie lactée, notre galaxie, ne crée plus que quelques étoiles chaque année.

               La recherche de la théorie du tout

     Voilà résumée en quelques lignes la théorie du Big Bang et ce que nous soupçonnons de la formation de notre univers. Est-ce à dire que nous avons tout compris ? A l’évidence non : il reste bien des éléments à éclaircir mais notre connaissance des lois de la physique ne nous permet pas pour le moment d’aller plus loin. Il nous manque les outils nécessaires, c'est-à-dire une physique plus complète qui permettrait de réintégrer la gravité universelle dans la mécanique quantique ce qui n’est pas encore le cas. L’unification de la théorie de la relativité générale d’Einstein (qui décrit l’univers macroscopique) et de la mécanique quantique (qui décrit les phénomènes à l’échelle atomique) s’appelle la « théorie du tout » qui n’existe pas encore : seule cette unification permettra aux scientifiques de mieux interpréter la théorie du Big Bang. Il reste donc encore beaucoup à faire.

Sources :
     • Dossier SagaSciences (http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosbig/decouv/decouv.htm)
     • Wikipedia France
     • Encyclopaedia Universalis
     • Encyclopaedia Britannica

Images :
     1. Le Big Bang (sources : library.thinkquest.org/.../AstroNet/ANphoto.htm)
     2. fonds diffus cosmologique par le satellite COBE (sources : http://fr.wikipedia.org/wiki/Portail:Cosmologie/Image_du_mois%3D11)
     3. l'inflation (sources : www.planetastronomy.com/special/2005-special/)

     4. où est passée l'antimatière ? (sources : chocobehen.wordpress.com)

     5. galaxies (sources : irfu.cea.fr/.../Ast/ast_visu.php?id_ast=2533)

Mots-clés : univers stationnaire, Fred Hoyle, Big Bang, expansion de l'univers, fond diffus cosmologique, ère de Planck, inflation, antimatière, quarks, matière noire, énergie sombre, théorie du Tout

 (les mots bleus soulignés renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Mise à jour : 29 mai 2009
 

     La paléontologie est, on le sait, l’étude du passé de notre planète, un passé qui remonte à environ 4,5 milliards d’années. Elle s’appuie évidemment sur l’étude des fossiles et c’est ce que l’on appelle alors la paléontologie systématique, c'est-à-dire la recherche par études comparatives des liens de parenté existant entre les espèces vivantes et disparues. Il existe aussi une autre approche paléontologique, dite fondamentale, qui s’intéresse quant à elle à l’évolution générale au cours des temps géologiques. Quoi qu’il en soit, la paléontologie est une science – j’allais dire une démarche scientifique – essentielle car connaître son passé est primordial puisque permettant de se situer dans le cours du temps, de se repérer dans l’histoire de la planète à laquelle nous appartenons.
     Le temps, néanmoins, s’écoule de manière inexorable et il paraît intéressant de se demander ce que nos lointains descendants, mettons dans 100 000 ans, comprendront de ce qui est notre présent qu’ils étudieront à l’aide de leur paléontologie de ce temps-là. Or il est important de bien saisir que nous ne leur léguerons pas seulement un monde statique, plus ou moins interprétable, mais également nombre de modifications de notre milieu et de dangers potentiels : notre époque moderne est en effet différente des précédentes car l’Homme d’aujourd’hui est le premier être vivant à avoir sensiblement et durablement transformé son habitat.
     Nul ne peut vraiment prévoir ce que sera l’avenir à moyen et long terme. Qu’adviendra-t-il des civilisations actuelles ? Jusqu’à quel point celles-ci vont-elles vraiment se transformer ? Subsisteront-elles seulement ? Quel héritage laisserons-nous ?
     On parle beaucoup du réchauffement de la planète, de l’épuisement des énergies fossiles, de la conquête de l’espace, etc. mais, sans aller aussi loin, pour évoquer les problèmes qui se poseront à la paléontologie des temps futurs, prenons un exemple, celui de la gestion du stockage de nos déchets nucléaires et donc de l’information qui va avec.

               Le problème de l’énergie nucléaire 

 
     Comme le prouve, en ces temps de réchauffement climatique, le nombre de plus en plus important de centrales en construction de par le monde, la fission nucléaire est, qu’on le veuille ou non, une des principales sources d’énergie de l’avenir. Il ne s’agit donc pas dans ce propos de légitimer ou non cette démarche mais d’aborder le problème difficile du stockage des déchets radioactifs qui seront à l’avenir de plus en plus abondants. La difficulté principale du problème est la demi-vie de ces substances frisant parfois le million d’années… La mémoire même entretenue par les institutions est comparativement brève, très brève : environ 500 ans selon les études les plus récentes. Dès lors, comment prévenir les générations à venir de l’endroit de ces lieux de stockage puisque l’on sait combien cette mémoire, fut-elle collective, est oublieuse ?
     De très nombreux scientifiques planchent sur cette question qui est emblématique de notre volonté (?) de transmettre de la façon la plus élégante possible nos problèmes d’aujourd’hui aux générations à venir. Depuis 1999, les Américains ont, par exemple, développé un projet de ce genre, le WIPP.

               L’exemple du WIPP

     WIPP veut dire Waste Isolation Pilot Plant, c'est-à-dire un programme d’enfouissement des déchets toxiques qui s’accumulent depuis la fabrication de la première bombe atomique en 1942. C’est dans une ancienne mine de sel de l’état américain du Nouveau-Mexique, vers 800 mètres de profondeur, dans des strates remontant au Permien, qu’on a décidé de stocker tout un fatras d’objets hétéroclites fortement contaminés comme les machines, les combinaisons de techniciens, les outils, les fûts et récipients, les combustibles irradiés, etc. provenant de cette époque (le projet Manhattan) et de celles qui suivirent. Les radiations émises par ces objets sont évidemment mortelles pour ceux qui les côtoient d’un peu trop près… et le resteront durant des dizaines de milliers d’années. D’où l’idée d’entreposer ces matières dangereuses dans un site loin de toute vie humaine, une entreprise qui, selon les spécialistes, pourrait durer jusqu’en 2040, date où l’on procédera au rebouchage définitif du site qui sera alors protégé du monde extérieur par sa matrice de sel.

     Précisons qu’il s’agit là d’une opération exemplaire mais que toutes les puissances nucléaires du globe sont confrontées aux mêmes incertitudes. Car il existe une difficulté et de taille : comment prévenir les habitants du futur ?

               Prévenir le futur

     En comptant large, notre civilisation n’a pas encore atteint les dix mille ans. Pourtant que reste-t-il comme témoignages des premiers temps de notre époque actuelle ? Stonehenge dont on se perd encore en conjectures sur l’exacte signification ? Les pyramides d’Egypte si longtemps incomprises ? La grande muraille de Chine ? Quoi d’autre ? Imaginons à présent ce qui restera de nous dans 10 000 ans, dans 100 000 ans… Certains rétorqueront que notre monde a pris son essor avec la révolution industrielle et que rien ne pouvant plus l’arrêter, la transmission de la connaissance sera facile. Personnellement, j’en doute fortement. D’abord, il n’est pas dit que notre civilisation ne s’éteindra pas d’elle-même assez prochainement au cours d’une guerre apocalyptique voire d’une pandémie initiée par la folie des hommes. Et quand bien même ? Sait-on les guerres, les révolutions, les destructions, les cataclysmes plus ou moins provoqués qui risquent de se produire à plus ou moins court terme ? Or rappelons-nous, nous parlons là d’événements susceptibles de se produire dans les siècles à venir (je suis optimiste) alors que nous cherchons à prévenir des dangers physiques s’étendant sur des centaines de milliers d’années. Problème.

 
               La réponse du WIPP

     Comment protéger le site ? La première option étudiée par les scientifiques américains fut… de ne rien faire du tout. Ils suggérèrent d’abandonner le lieu en l’état, la Nature se chargeant de faire oublier le projet qui, dès lors, demeurerait hors de portée des curiosités de surface puisque devenu invisible. Invisible vraiment ? Peut-être pas pour les scientifiques de l’avenir dont les outils vraisemblablement performants risqueraient de trouver une quelconque anomalie les poussant à explorer… sans aucune mise en garde. Exit cette première option.
     En définitive, on décida au contraire de tout faire pour que les visiteurs du futur comprennent que s’élève à cet endroit un édifice humain. Il fut donc décidé d’entreprendre la construction d’un vaste tumulus artificiel incrusté d’aimants et de 128 réflecteurs radars, le tout destiné à créer une anomalie magnétique facilement discernable. S’y ajoutent (ou s’y ajouteront) d’immenses piliers en granit (près d’une cinquantaine) de plusieurs dizaines de tonnes sur lesquels seront gravés des pictogrammes facilement compréhensibles comme, par exemple, des visages humains apeurés ou visiblement malades, tandis que des disques d’argile et d’aluminium seront enfouis au hasard dans toute la surface du site, disques reprenant les mêmes avertissements. On ajoutera sur chaque pilier des messages dans les six langues officielles des Nations-Unies (anglais, français, russe, espagnol, arabe et chinois) qui reprendront avec plus de détails les mêmes explications. Mais ce n’est pas tout : trois salles semblables mentionneront les risques de mort (deux enfouies, une à ciel ouvert) de façon à être à l’abri des ravages du temps et des éventuels profanateurs. Bref, on a vu les choses en grand. Cela suffira-t-il ? Durant quelques siècles, probablement, mais après ?

               D’autres solutions ?

     Quelle pourrait être une solution susceptible de durer pendant des millénaires ? Les idées sont nombreuses mais encore faut-il qu’elles soient réalisables. Le WIPP a donc organisé une sorte de bourse aux idées sur la question et les réponses furent multiples, certaines d’entre elles assez originales. C’est ainsi qu’on a proposé – entre autres – de construire à la surface du lieu de stockage une sorte de volcan artificiel en activité constante ou une forêt de geysers. Ailleurs, on a suggéré la construction d’une gigantesque éolienne de pierre produisant un son désagréable susceptible de décourager et d’éloigner d’éventuels promeneurs ou bien encore une grande surface de pavés noirs rendant la chaleur insupportable en plein désert. Avant de choisir la solution évoquée plus haut, l’idée qui avait le vent en poupe était la plantation sur le site de yuccas génétiquement modifiés, arborant un bleu vif, de façon à suggérer des risques de mutation. Comme on peut le voir, les idées ne manquèrent pas mais elles se heurtent toujours au même problème : comment informer de la façon la plus précise possible de manière pérenne ? Comment faire comprendre qu’il y a danger à creuser sans que les habitants du futur ne pensent, au contraire, que tout ceci ne cherche qu’à dissimuler un fabuleux trésor ?

               La réponse des Français

     L’Agence Nationale pour la gestion des Déchets RAdioactifs (ANDRA) et l’Agence pour l’Energie Nucléaire (de l’OCDE) se sont évidemment penchées sur le problème. Mais ici, pas de désert mais des communes françaises (ou européennes), donc une région tempérée. Les réflexions s’orientèrent plutôt vers l’intégration d’un éventuel bâtiment dans le tissu social des populations afin que celles-ci se l’approprient et en assurent l’entretien au cours des siècles. Il s’agirait d’un monument remarquable abritant, par exemple, des documents en papier imputrescible (les supports numériques actuels seront rapidement obsolètes… et donc également leurs outils de lecture), documents sur lesquels seront portés des informations, non pas trop alarmistes risquant d’éveiller la curiosité, mais réelles et sans exagération (Je suppose qu’on a ici voulu tenir compte de l’absence complète d’efficacité des messages cherchant à inspirer la terreur comme ceux que les anciens Egyptiens firent figurer à l’entrée des tombes de la vallée des Rois avec le succès que l’on sait). Une information objective, donc, mais sous quelle forme et dans quelle langue ? Car quel passant de 2009 comprend encore le latin ancien, voire même le français de François Villon ? Il s’agit donc ici, à l’évidence, d’une solution ne pouvant agir que sur les quelques siècles à venir…

               Existe-t-il une solution permanente ?

     Rien n’est éternel en ce bas monde. Plus on s’éloigne de notre époque actuelle, plus les prévisions risquent d’être prises en défaut, parfois même sur de courtes périodes : je relisais récemment quelques livres de science-fiction des années cinquante ; on y évoquait, pour l’an 2000, la conquête du système solaire par des sociétés incroyablement civilisées dominées par la Science où des populations remarquablement informées par une éducation collective parfaite cheminaient vers le bonheur absolu ! Mais jamais – et pour cause ! – la moindre allusion à un ordinateur or, aujourd’hui, comment imaginer notre monde sans l’informatique ?

     Comprendre sans trop se tromper le monde du futur me semble assez impossible. Pourtant, ce monde là, nous devons bien l’informer des scories que nous lui transmettrons. Les civilisations sont en définitive assez égoïstes. Lorsque l’industrie nucléaire aura été oubliée suite à l’épuisement des combustibles naturels (à moins que la conquête spatiale ?), comment sera alors perçu le stockage de ses déchets ? C’est une question ennuyeuse et, pourtant, ce problème, pour exemplaire qu’il soit, n’est certainement pas le seul danger que nous laisserons derrière nous et probablement pas le pire. Si, dans cent mille ans, il existe encore sur Terre une civilisation, elle sera bien différente de la nôtre. Que pouvons-nous pour elle ? Comment faire pour éviter de faire courir de graves dangers aux gens de ce temps-là ? Comment donner les moyens de nous comprendre à ces paléontologues du futur ? C’est cela l’enjeu de nos réflexions d’aujourd’hui.




Sources : Wikipedia France ; Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (http://www.andra.fr/) ; Agence pour l’énergie nucléaire de l’OCDE (http://www.nea.fr/); WIPP (http://www.wipp.energy.gov/); Science & Vie, novembre 2008, n° 1094 ;

Images :

   1. centrale nucléaire : tours de refroidissement (sources : www.mathcurve.com)

   2. vue en surface du WIPP (sources : www.cemrc.org)

   3. salle de stockage du WIPP (sources : www-project.slac.stanford.edu)

   4. les civilisations sont-elles mortelles ? (sources : http://www.um.warszawa.pl)

  5. fresque d'une tombe de la vallée des Rois à Louxor (sources : www.studentsoftheworld.info)

Mots-clés : énergie nucléaire, déchets radioactifs, Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), agence pour la gestion des déchets radioactifs (ANDRA), Agence pour l’énergie nucléaire (AEN-OCDE)

 (les mots bleus soulignés renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Mise à jour : 30 mai 2009