Le paradoxe de Fermi

par Jean Marie Champeau 10 Août 2022, 02:00

Image donnée par le message d'Arecibo en fausses couleurs.
message d'Arecibo

 

 

Le 16 novembre 1974 à l'occasion de la transformation du radiotélescope d'Arecibo sur l'île de Porto Rico, est envoyé vers l'Amas d'Hercule, à environ 22.200 années-lumière un message radio de 1.679 bits(*).

 

Le nombre 1.679 est choisi parce qu'il est le produit de deux nombres premiers et ne peut donc être divisé qu'en 73 lignes et 23 colonnes (ou vice-versa). 

 

Cela suppose que ceux qui pourraient le lire choisiront de l'arranger comme un quadrilatère. 

 

 

L'information arrangée contient des informations à propos de la Terre et de l'humanité. 

 

 

Si on lit de gauche à droite, elle montre :

 

- les nombres de un à dix,
- les numéros atomiques de l'hydrogène, du carbone, de l'azote, de l'oxygène et du phosphore,
- les formules chimiques des sucres et bases dans les nucléotides de l'ADN,
- les nombres de nucléotides dans l'ADN, sa structure en double hélice,
- un croquis de l'être humain et sa taille,
- la population de la Terre,
- le Système solaire,
- une image du radiotélescope d'Arecibo donnant son diamètre.

 

Cette initiative renvoie à la question de l’existence d’éventuelles civilisations extraterrestres et la question que s'est posé le physicien d’origine italienne Enrico Fermi :

 

«S’il y avait des civilisations extraterrestres, leurs représentants devraient être déjà chez nous. Où sont-ils donc?».

 

C’est le paradoxe de Fermi.

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(*) Des couleurs ont été ajoutées à ce message pour mieux distinguer les différentes parties, mais le message réel n'en comportait pas.

 

Parce que le message mettra plus de 22.000 ans pour atteindre la destination voulue, de même qu'une éventuelle réponse pour nous revenir, le message d'Arecibo est plus une démonstration qu'un réel essai d'entrer en contact avec une civilisation extraterrestre.

 

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Le paradoxe
Image de la terre vue de l'espace.
Terre!


Le paradoxe de Fermi est le nom donné à une série de questions que s'est posé le physicien italien Enrico Fermi en 1950, alors qu'il débattait avec des amis de la possibilité d'une vie extraterrestre et d'une visite d'extraterrestres.

 

Celui-ci consiste à se demander pourquoi l'Humanité n'a, jusqu'à présent, trouvé aucune trace de civilisations extraterrestres, alors que le Soleil est plus jeune que beaucoup d'étoiles situées dans notre galaxie. 

 

Selon Fermi, des civilisations plus avancées auraient dû apparaître parmi les systèmes planétaires plus âgés et laisser des traces visibles depuis la Terre, telles que des ondes radio.

 

Des explications

 

Vue d'une vague moussante au Portugal.

 

Les causes avancées par Fermi sur l’absence de traces de civilisations extraterrestres: 

 

    1. Il se peut que la probabilité d'apparition d'une civilisation technologiquement avancée soit très faible, si bien qu'un univers de la taille du nôtre est nécessaire pour qu'elle ait une chance de se produire une fois, mais beaucoup moins probablement deux fois.

 

    2. Il se peut que les extraterrestres existent, mais que, pour une raison ou une autre, la communication et le voyage interstellaires soient impossibles ou ne soient pas jugés souhaitables.

 

    3. Il se peut que la vie existe ailleurs, mais en des lieux rendant sa détection difficile, par exemple, en sous sol.

 

    4. Il se peut enfin que les extraterrestres existent et nous rendent visite, mais que nous ne savons pas encore détecter avec les moyens techniques actuels.


Pour certains auteurs, le paradoxe n'en est pas un, pour d'autres, il s'agit d'un dilemme ou d'un problème de logique, pour d'autres enfin, il repose sur un anthropocentrisme, c'est-à-dire un raisonnement qui appréhende la réalité à travers la seule perspective humaine.


La façon d'aborder le paradoxe a ainsi évolué. Des outils statistiques ont tenté de le poser sous une forme scientifique comme l'équation de Drake(**). D'autres approches comme la théorie de l'évolution, ou l'écologie en ont élargi la base de réflexion, mais il n'y a toujours pas de consensus sur la solution du problème.

 

Pour le sociologue français Pierre Lagrange, la véritable interrogation au cœur du paradoxe devrait être : «Pourrions-nous seulement espérer communiquer avec une civilisation qui serait en avance sur la nôtre de quelques millions d'années ?» 

 

Selon des auteurs les plus optimistes, les civilisations extraterrestres existent mais n'ont pas encore communiqué soit qu’elles ne le peuvent pas soit qu’elles ne veulent pas.

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(**) L'équation théorisée par l'astronome Frank Drake en 1961 est systématiquement associée, dans la littérature spécialisée, au paradoxe de Fermi. Elle dit que le nombre "N" probable de civilisations dans notre galaxie est égale au produit de sept paramètres: 
(entre parenthèses, les valeurs utilisées par Drake et ses collègues en 1961)

 

Equation de Drake.

 

    • N est le nombre de civilisations extraterrestres dans notre galaxie avec lesquelles nous pourrions entrer en contact,
    • R* est le nombre d'étoiles en formation par an dans notre galaxie,         (10/an)
    • fp est la fraction de ces étoiles possédant des planètes,                (0,5)
    • ne est le nombre moyen de planètes par étoile potentiellement propices à la vie,    (2)
    • fl est la fraction de ces planètes sur lesquelles la vie apparaît effectivement,    (1)
    • fi est la fraction de ces planètes sur lesquelles apparaît une vie intelligente,    (0,01)
    • fc est la fraction de ces planètes capables et désireuses de communiquer,        (0,01)
    • L est la durée de vie moyenne d'une civilisation, en années.            (10.000 ans)

 

Ce qui donne "N" = 10. 


Si N > 1, nous ne sommes pas seuls. Si N est suffisamment grand, nous pourrions entrer en contact 
avec des civilisations en mesure de communiquer dans notre galaxie.

 

De nombreuses publications ont cité des valeurs différentes à ces paramètres datant des connaissances de 1961.

 

La chose remarquable à propos de l'équation de Drake est que, en insérant des valeurs plausibles pour chaque paramètre, on obtient généralement une valeur N > 1. 


Ce résultat étant en contradiction avec ce que nous observons de N = 1, soit une seule forme de vie intelligente dans la galaxie, la nôtre, et qui est formulé dans le paradoxe de Fermi.


Beaucoup d'articles scientifiques ont précisé le calcul initié par Drake, et ont ajouté des facteurs à son équation: comme la probabilité que survienne un événement cosmique destructeur. Un météore, un sursaut gamma ou même une hypernova.

 

Un tel événement survient en effet, statistiquement, tous les 200 millions d'années. Selon ces auteurs, toutes les civilisations sont condamnées à être anéanties par de telles catastrophes cosmiques, avant qu'elles aient l'opportunité d'essaimer.

 

Voilà qui pose le débat !. . .


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Et si nous étions seuls ?
L'impact avec un géocroiseur pourrait expliquer la fin d'une civilisation.
Impact avec un géocroiseur

 

La civilisation sur Terre est peut-être le résultat d'une conjonction de phénomènes uniques ou très rares à l'échelle de la galaxie.

 

Les systèmes planétaires seraient par exemple rares car rien ne prouve que les disques protoplanétaires sont répandus et qu'ils donnent naissance à des planètes habitables. 

 

L'humanité est peut-être la première civilisation apparue dans l'histoire de l'univers car son système planétaire serait le premier à avoir forgé les éléments essentiels à la vie.

 

Depuis la découverte d'exoplanètes en 1995, il apparaît que des astres massifs comme Jupiter jouent un rôle important dans la formation de planètes plus petites susceptibles d'abriter la vie.

 

Or, il est possible que les géantes gazeuses comme Jupiter soient rares dans la galaxie, paramètre qui réduirait, voire annulerait, la probabilité que la vie intelligente soit apparue ailleurs que sur Terre.


Selon le physicien américain John G. Cramer, la présence de Jupiter au contact de la ceinture d'astéroïdes entraîne une mise en résonance de certains éléments la composant, lesquels ont ensuite une haute probabilité d'atteindre la Terre.

 

Si les géocroiseurs peuvent provoquer des extinctions, ils ont aussi un rôle stimulant dans l'évolution des espèces. Selon Cramer, ce mécanisme entraîné par Jupiter s'apparente à une «pompe de l'évolution».

 

Sa fréquence de 20 à 30 millions d'années en moyenne, expliquerait les grandes extinctions, à la suite desquelles la biosphère, à chaque fois, est renouvelée et diversifiée.


En outre, selon le biologiste de l'évolution Ernst Mayr, la vie doit suivre une dizaine d'étapes avant d'apparaître et de coloniser l'environnement. Mayr conclut que le nombre de facteurs, mais aussi le temps moyen nécessaire à l'apparition de la vie, est trop élevé pour penser que l'intelligence est un phénomène galactique répandu.

 

Il est possible que la vie intelligente n'ait émergé que récemment, en particulier parce que son apparition est liée à la séquence principale de son étoile.

 

Selon l’astrophysicien israélien Mario Livio, l'étoile joue un rôle d'importance dans son émergence ; elle conditionne en effet le taux d'oxygène par la photodissociation de la vapeur d'eau ainsi que les niveaux d'oxygène et d'ozone dans l'atmosphère. Livio remarque que le temps nécessaire au développement de la couche d'ozone qui permet à la vie de foisonner en la protégeant des rayons ultraviolets, est le même que celui nécessaire à l'apparition de la vie.

 

Ce temps incompressible, ainsi que celui de la production cosmique de carbone, expliquerait qu'il ne peut exister de civilisations plus anciennes que la nôtre.

 

Il semble que la tectonique des plaques soit également un facteur facilitateur. En plus d'engendrer le champ magnétique terrestre, la tectonique promeut la biodiversité. Une planète n'ayant pas d'activité tectonique ne pourrait donc donner naissance à la vie.

La plaque de Pioneer est une plaque métallique embarquée à bord des deux sondes spatiales Pioneer 10 et Pioneer 11, lancées respectivement les 3 mars 1972 et 6 avril 1973.
La plaque de Pioneer(***)

Certaines hypothèses affirment que la genèse de l'ADN ne peut être un résultat du hasard. 

 

La vie terrestre est un processus impliquant des cellules, qui possèdent un métabolisme, capables de reproduction, et enfin qui évoluent ; mais d'autres caractéristiques peuvent exister dans l'univers. 

 

«s'il est prouvé que l'étape qui permet le passage de la chimie inorganique à l'ADN est un phénomène rare, alors nous résolvons le paradoxe de Fermi». 

 

Le passage des cellules sans noyau vers celles disposant d’un noyau structuré représente la question la plus cruciale du problème. 

 

Le principe anthropique, dit fort, pose que l'univers a été réglé avec une combinaison précise de lois et de paramètres fondamentaux tels que des êtres évolués, les humains, puissent y apparaître à un certain moment. 

 

Bien qu'elle puisse constituer une explication au paradoxe de Fermi, cette hypothèse, à connotation métaphysique, implique l'existence d'une volonté ou d'une nécessité à l'origine de l'évolution de l'univers, et suggère donc un dessein cosmique à l'origine de l'apparition de l'humanité.

 

Nous y voilà. . . .

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(***) La plaque de Pioneer est une plaque métallique embarquée à bord des deux sondes spatiales Pioneer 10 et Pioneer 11, lancées respectivement les 3 mars 1972 et 6 avril 1973.

 

Sur cette plaque, un message pictural de l'humanité est gravé.

 

En haut à gauche de la plaque se trouve une représentation schématique de l'atome d'hydrogène.

La simplicité du phénomène et des atomes impliqués rend possible une représentation graphique simple et symbolique. Il est représenté sous la forme d'un « haltère » dont chaque extrémité représente un état de l'atome d'hydrogène.

 

Sur le côté droit de la plaque se trouvent un homme et une femme de type caucasien, représentés nus. La main droite de l'homme est levée en signe de salut. Bien qu'il soit peu probable que ce geste soit vraiment universel, il offre la possibilité de montrer le pouce opposable et l'articulation des membres.

 

Derrière la représentation des êtres humains, la silhouette de la sonde Pioneer est visible. Elle est montrée dans la même échelle, de sorte que la taille des êtres humains puisse être déduite à partir de la taille de la sonde spatiale.

 

La plaque montre, sur le côté gauche, quinze lignes provenant de la même origine. Quatorze des lignes sont de longs nombres binaires (« | » correspond au 1 et « — » au 0 et la lecture s'effectue du point de convergence des lignes vers leur extrémité) correspondant aux périodes des pulsars. Puisque ces périodes changent en fonction du temps, l'époque du lancement peut être calculée à partir de ces valeurs. Les longueurs des lignes montrent les distances relatives des pulsars au Soleil. La position de la Terre peut donc être calculée par triangulation, même si seulement certains des pulsars sont identifiés.

 

Au bas de la plaque se trouve un diagramme schématique du système solaire qui doit permettre aux destinataires hypothétiques d'identifier le système solaire d'où est partie la sonde spatiale. On y trouve une représentation du Soleil et de ses planètes qui sont plus ou moins à l'échelle.

 

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ACCUEIL

 

paradoxefermi

Photos

message d'Arecibo

Par Arne Nordmann (norro), CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=365130

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/55/Arecibo_message.svg/320px-Arecibo_message.svg.png

 

Terre

View on Earth - Blick auf den Planeten Erde. Author : Heikenwaelder Hugo, Austria. Ask for Details : heikenwaelder@aon.at.

Permission : Heikenwaelder Hugo (Author)

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Earth-Erde.jpg?20060426014625

 

Eau liquide

https://fr.freepik.com/photos/mer

Mer photo créé par frimufilms – fr.freepik.com

https://img.freepik.com/photos-gratuite/vagues-moussantes-bleues-north-beach-nazare-portugal_1268-15934.jpg

 

Impact avec un géocroiseur.

Par Don Davis (work commissioned by NASA) — Donald Davis' official site., Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1684404

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/05/Planetoid_crashing_into_primordial_Earth.jpg/1024px-Planetoid_crashing_into_primordial_Earth.jpg

 

Plaque Pioneer

Par Vectors by Oona Räisänen (Mysid); designed by Carl Sagan & Frank Drake; artwork by Linda Salzman Sagan — Vectorized in CorelDRAW from NASA image [1], Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1433765

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/02/Pioneer_plaque.svg/1024px-Pioneer_plaque.svg.png

 

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