Seul-e-s dans l'Univers ?



L'argument selon lequel il y a « beaucoup » de planètes dans l'Univers ne tient pas. Notre Galaxie en contient tout au plus un millier de milliards. Ce nombre est extrêmement faible dans le contexte d'un calcul de probabilités : il représente le nombre moyen d'essais à effectuer pour tirer au sort une courte suite donnée de seulement douze chiffres.
Si la chance de trouver le chemin de la vie équivaut à celle de sortir un numéro bien plus long, alors il est inconcevable que la vie ait pu naître ailleurs par hasard dans l'Univers.

Christian Magnan
Collège de France, Paris
Université de Montpellier II

LA

RECETTE

DE

LA

VIE

La question de l'apparition de la vie se pose pour la science contemporaine en termes de probabilité. En effet, il est impossible en l'état actuel de nos connaissances d'identifier la moindre trace de déterminisme dans la suite des événements qui ont conduit à l'apparition de la vie sur Terre. Et cette absence de déterminisme, la science la nomme « hasard ».

Or qui dit hasard dit nombre d'essais permis. On ne peut pas espérer sortir du premier coup dix fois le côté « face » à une série de « pile ou face » de 10 jets car il faut en moyenne un millier d'essais pour avoir quelque chance de gagner. Le but de cet article est d'attirer l'attention sur le nombre finalement très faible de planètes disponibles et donc également sur le faible nombre d'essais dont la nature dispose si elle tente sa chance de produire la vie sur l'une de ces planètes.

On peut distinguer deux parties principales dans l'enchaînement de circonstances ayant abouti à l'apparition de la vie, d'une part l'histoire qui conduisit à la formation de la planète Terre avec des conditions spéciales propices à la vie et d'autre part la suite de hasards qui à partir de ces conditions fit effectivement naître la vie. Restera ensuite le long cheminement, en apparence dénué de but, qui verra surgir l'espèce humaine.

La première partie du calcul relève de l'astrophysique : il s'agit d'estimer la chance qu'une étoile se dote d'un système planétaire, puis la chance qu'une de ses planètes, de dimensions convenables, développe l'environnement favorable à la vie, avec la température voulue, la composition chimique voulue, l'indispensable présence d'eau liquide, la juste proportion de terres et de mers, l'atmosphère qu'il faut, etc. À vrai dire, les astrophysiciens sont encore bien incapables de mener à bien de tels calculs d'autant que les planètes autour d'étoiles autres que le Soleil sont encore inaccessibles aux techniques d'observations contemporaines. On connaît donc très mal les exigences à satisfaire en matière de planètes potentiellement porteuses de vie mais il est clair qu'une biosphère ne peut pas apparaître sur n'importe quelle planète.

L'exploration de notre système solaire par sondes spatiales, loin de nous avoir révélé des terres semblables à la nôtre, nous a bien au contraire confrontés à l'extraordinaire diversité de leur structure. Du coup, la Terre nous apparaît comme possédant des conditions absolument privilégiées quant à son atmosphère et à son sol, en partie solide et en partie liquide. La présence d'eau liquide sur Terre, que l'on considère comme le minimum indispensable à exiger d'une candidate à la vie, est peut-être l'exception définitive parmi les milliards de planètes concurrentes. Par exemple ni Mars ni Vénus, pourtant de taille tout à fait comparable, et situées à une distance du Soleil voisine de celle de la Terre, n'ont vécu de telles circonstances propices à l'apparition de la vie. Mars dans une période primitive a peut-être connu de l'eau liquide sur son sol mais, sans atmosphère, s'est transformée en désert aride tandis que Vénus, qui possède au contraire une atmosphère trop épaisse, est devenue un enfer torride et inhospitalier.

De plus, au cours de ces dernières années, on a reconnu que plusieurs circonstances s'étaient présentées par pur hasard dans l'histoire de la Terre et avaient joué un rôle-clé dans l'apparition de la biosphère. Voici deux exemples de ces événements miraculeux.

Premièrement, grâce à sa masse relativement importante, la Lune a stabilisé par effet de marée la position de l'axe de rotation de la Terre sur elle-même (comme l'a montré Jacques Laskar), en l'empêchant de basculer de façon chaotique et en permettant en cela d'éviter les catastrophes climatiques que ces mouvements divagatoires auraient entraînées. En effet la variation saisonnière de la durée des nuits et des jours est due à la position de l'axe de rotation de la Terre par rapport au plan de son orbite autour du Soleil. Si l'axe se couchait dans ce plan, les saisons seraient terriblement contrastées. En hiver dans un hémisphère, toute la moitié concernée du globe serait plongée dans la nuit (nuit durant plus ou moins longtemps selon la latitude), pendant que l'autre serait soumise au rayonnement violent du Soleil d'été, celui-ci atteignant le zénith même au pôle. Certains scientifiques pensent que c'est une aventure fatale de cet ordre qui a privé Mars de son atmosphère initiale (si elle en a jamais possédé), interdisant le développement de toute vie. En revanche, la Lune ayant cadenassé l'axe de rotation terrestre en l'empêchant de sauter d'une position à l'autre, les saisons seraient restées relativement stables sur Terre, assurant la clémence suffisante des conditions climatiques.

Le concours miraculeux de la Lune est fortuit. On sait depuis peu de façon quasi certaine que celle-ci s'est formée après que la Terre très primitive eut subi l'impact d'un énorme astéroïde lui ayant arraché une part importante de sa masse, la matière éjectée dans la collision s'étant ensuite recomposée en cette petite planète désormais notre compagne.

La deuxième circonstance favorable semble avoir été la présence dans notre système solaire de planètes géantes qui ont, par leur action gravitationnelle, nettoyé l'environnement de la Terre des nombreux astéroïdes susceptibles de la bombarder. Des collisions, il y en a eu certes, après la formation de la Lune, à raison d'une en moyenne tous les cents millions d'années (dont celle qui a été à l'origine de la disparition des dinosaures), mais en l'absence de Jupiter et Saturne, c'est mille fois plus (donc tous les cent mille ans) que nous aurions eu à subir, avec la disparition de toute trace de vie.

Que de chances pour notre Terre ! Seulement, quelle est la proportion de systèmes planétaires dans laquelle de tels « miracles » se sont reproduits ?

Enfin, soulignons qu'en cette fin de siècle nous sommes toujours incapables d'identifier les mécanismes qui ont permis à la Terre de voir apparaître l'eau liquide et de la conserver. C'est dire si cette production d'eau liquide n'a rien d'automatique et d'assuré. Face à son ignorance, la science serait bien malhonnête d'oser prétendre que toute planète située dans des conditions jugées favorables au départ, à savoir dans une situation grosso mode identique à celle de la Terre, se dotera forcément d'eau liquide.

J'en profite pour dénoncer, dans le même ordre d'idées, le battage médiatique autour de la présence de cette eau dans l'Univers. À en croire les communiqués, il y aurait de l'eau partout, sur Mars, sur la Lune et dans l'espace. Et de cette eau, c'est du moins l'idée implicitement imposée, la vie pourrait jaillir spontanément. Outre que les détections invoquées sont parfois incertaines ou carrément hypothétiques, on oublie de préciser que l'eau nécessaire se doit d'être liquide, ce qui n'est pas vrai des cas avancés. Sur la Lune, la présence d'eau glacée demande confirmation. Sur Mars, sa présence éventuelle dans une ère primitive n'est pas prouvée. Quant à parler d'eau dans l'espace, c'est une escroquerie que d'assimiler les molécules chimiques H2O d'un gaz interstellaire à cette rarissime substance que constitue l'eau liquide. Des molécules d'eau, on en observe en de nombreux endroits, même dans le Soleil et dans d'autres étoiles (dites « froides »), mais de là à y trouver des flaques d'eau il y a loin ! En vérité on n'a pas détecté d'eau liquide dans l'Univers.

Ainsi, en ce qui concerne la préparation d'un lieu d'accueil possible de la vie, tout concourt à prouver que la Terre a vécu une histoire unique en son genre. Et étant le nombre cruellement limité de planètes et le nombre au contraire élevé d'exigences, il n'est pas certain que cette série d'événements fortuits ait pu se reproduire ailleurs.

Quant à l'apparition de la vie elle-même dans un environnement jugé a priori favorable, deuxième volet d'événements ayant conduit à la naissance du genre humain, je me rallie avec conviction à l'analyse qu'en donne Jacques Monod dans son livre Le hasard et la nécessité. L'auteur, rappelons-le, y défend la thèse que le phénomène humain relève aux yeux de la science du pur hasard, qu'il est un événement singulier et unique ne répondant à aucune nécessité. Autrement dit, dans le prolongement de notre discussion, la probabilité que l'histoire que nous vivons ait pu se produire était totalement négligeable. Par corollaire, il est impensable que cet heureux hasard ait pu se reproduire une nouvelle fois ailleurs.

Dissipons tout de suite un malentendu possible. N'y a-t-il pas contradiction entre le fait d'affirmer que tel événement observé était totalement improbable et le fait qu'il se soit produit ? Nullement. En effet, s'il est impossible de prédire quel numéro va sortir d'un loto à 20 chiffres (par exemple), il en sortira bien un au tirage ! Mais ce numéro qui une fois sorti devient particulier, il est évident qu'on ne pouvait pas le désigner à l'avance puisque représentant une possibilité parmi 1020. D'ailleurs, une fois sorti, ce numéro particulier n'a toujours qu'une chance sur 1020, c'est-à-dire aucune en pratique, de ressortir lors d'un tirage ultérieur. Voici le résultat d'un tirage au hasard : la séquence 46549 58537 10507 92279 . Ce nombre n'a aucune chance de sortir d'un tirage (honnête !) aléatoire de séquences de 20 chiffres que vous pourriez effectuer.

La lacune de raisonnement qu'il faut reconnaître est que l'on ne sait toujours pas estimer, même en ordre de grandeur très approximatif, cette fameuse probabilité d'apparition du vivant. Pour l'heure, on ne peut même pas dire comment se sont fabriquées les premières molécules prébiotiques et on n'a pas non plus identifié les processus chimiques et physiques qui ont abouti aux premières cellules. C'est dire que la chimie de la vie n'apparaît pas aux yeux de la science comme un phénomène se mettant en place de façon automatique. Nous ne connaissons pas la recette de la vie et l'affirmation que celle-ci naîtrait facilement de « soupes » primitives contenant les ingrédients atomiques et moléculaires les plus simples ne repose sur aucune certitude scientifique.

Cependant, au-delà des incertitudes, la certitude sur laquelle je veux insister ici, c'est que le nombre de planètes, et donc le nombre d'« essais » permis, est somme toute extrêmement limité au regard du nombre d'histoires théoriquement envisageables. Il est donc faux de dire, comme on l'entend trop souvent, qu'il y a « beaucoup » de planètes, en impliquant tacitement par là que la chance existe de trouver parmi elles des mondes prêts à accueillir la vie. Une galaxie comme la nôtre contient peut-être en gros un millier de milliards de planètes, tout au plus. Lorsqu'il s'agit de probabilités, comme nous l'avons montré sur l'exemple du singe au clavier, un tel nombre peut se révéler ridiculement petit. En effet, mille milliards, c'est 1012, un nombre dont l'exposant ne vaut que 12 ! Pour reprendre l'image du loto, mille milliards, c'est le nombre moyen de tirages au sort de suites de 12 chiffres qu'il faut effectuer pour trouver un numéro de 12 chiffres donné à l'avance. Par suite, si le numéro gagnant, celui que la planète doit « trouver » pour être dotée de l'environnement nécessaire à la vie, comporte plus de douze chiffres alors il n'y a aucune chance de trouver parmi ce tout petit millier de milliards de planètes que compterait notre Galaxie le monde propice à la vie.

En supposant qu'une planète ait réussi à se former avec toutes les « garanties » exigées quant aux qualités d'accueil, peut-on avancer que les processus physico-chimiques ont, sur des durées astronomiques, le temps d'achever tellement d'essais qu'ils risquent de réaliser la chimie prébiotique, puis la naissance de la vie ? Certes, le facteur temps intervient de façon cruciale dans le calcul et multiplie corrélativement les chances de réussite. Cependant, ici encore, il est bon de donner des nombres sans se laisser griser par les milliards d'années, lesquels représentent l'échelle de temps caractéristique de l'évolution de la Terre. Qu'est-ce en effet qu'un milliards d'années ? Seulement quelques 1016 secondes. Je redis « seulement » comme un refrain : les probabilités jouent sur les exposants, et un 16 ne pèse vraiment pas lourd dans la balance s'il est nécessaire de compenser par ailleurs des exposants de l'ordre du millier, voire du million ou bien plus. Or, lorsque Jacques Monod parle de chances « voisine de zéro », « infime » ou « quasi-nulle », malgré l'imprécision notoire de ces qualificatifs, il a certainement en tête des nombres d'essais nécessaires dont les exposants atteignent le millier, voire le million et peut-être bien au-delà. Or, nous avons dit ailleurs que pour rester dans le monde physique, donc dans le monde du possible, les exposants doivent impérativement rester à deux chiffres. Au-delà, nous tombons dans le royaume de l'impossible. Donc, si nous suivons les conclusions de Jacques Monod, la vie est bien totalement improbable. Les « 16 » et les « 12 » de la réalité ne valent rien devant les millions que semble nous demander la biochimie.

Incidemment un lecteur perspicace et pointilleux remarquera que j'ai compté le nombre d'étoiles dans notre seule Galaxie. Si je me permets d'appliquer le raisonnement à l'ensemble de l'Univers c'est que les quelques milliers de milliards de galaxies (un nombre de seulement 12 chiffres) ne feront pas pencher la balance du hasard dans l'autre sens !

Voilà des repères utiles et des ébauches de calcul appropriées pour discuter scientifiquement de probabilités. Soyons franc et honnête : nous avons vu qu'à l'heure actuelle la science ne sait pas mener à bien ce calcul de probabilités relatif à l'avènement de la vie et du genre humain. Même si je pense personnellement, au vue de toutes les données, que la vie est effectivement improbable, que par conséquent elle n'a pas pu naître ailleurs par hasard et que nous sommes définitivement seuls dans cet Univers inhospitalier aux dimensions inconcevables dont on conçoit mal la finalité, je ne peux pas dire que la science nous force à adopter cette conclusion. Mais en sens inverse il est temps d'affirmer, face à la publicité tapageuse qui est faite autour de la question, que cette même science est extrêmement loin de pouvoir déclarer la vie fortement probable au point de laisser entendre qu'on la trouverait ailleurs dans l'Univers.

Pour l'heure, la vie échappe complètement à la science. On peut alors s'interroger sur les motivations profondes de la mainmise que cette discipline tente parfois d'exercer sur la naissance de la vie à travers des déclarations péremptoires et autoritaires, comme s'il s'agissait de reprendre le contrôle d'une situation qui semble échapper à la nécessité, à la raison et au prévisible. Comme s'il fallait rétablir une loi rigide, impérative et contraignante là où semblent plutôt régner hasard, liberté et gratuité.

Mais, comme on dit, cela est une autre histoire.



Notre Galaxie contient tout au plus un millier de milliards de planètes qui ont chacune leur propre histoire, histoire que nous pourrions imaginer de la façon suivante. Participant au concours de la vie en tapant des lettres au hasard, les planètes auraient comme épreuve éliminatoire de produire un texte donné de quelques signes.

Si le texte à trouver était aussi court que le mot « bonjour », alors il y aurait quelque chance de trouver des finalistes. En revanche pour trouver un texte aussi « long » que « vive la vie » cette chance tomberait à moins de un pour cent mille.

Même dans le premier cas, pour la dizaine de finalistes retenues, il resterait à créer effectivement cette vie! Et, là, le texte à taper risquerait d'être sacrément plus long (peut-être aussi long que cet article), avec une chance de réussite nulle.

À supposer que la vie soit aussi peu probable, il n'y a absolument aucune chance que la vie soit apparue par hasard ailleurs dans l'Univers, où nous serions définitivement seuls.

Moralité : à l'échelle cosmique, pour un astrophysicien de ce début de millénaire, la vie est insignifiante.


On préfèrera peut-être la présentation un peu différente des ordres de grandeurs qu'implique le calcul de probabilité relatif à l'apparition de la vie donnée dans une autre page.


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Dernière modification : 20 décembre 2010
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