DE L'ASTRONOMIE : amas globulaires et traînards bleus

DE L'ASTRONOMIE : amas globulaires et traînards bleus
Dans un sujet précédent, je cherchais à replacer notre Soleil dans le grand concert cosmique (voir sujet II, 3) et, comme on l'a vu, les étoiles (ou les « soleils ») de notre galaxie ne sont bien sûr pas organisés au hasard. Rappelons que, comme pour toutes les galaxies du même type, la nôtre est grossièrement divisée en deux parties : le disque qui contient approximativement les 2/3 des étoiles, plutôt jeunes, et le halo, c'est-à dire la partie sphéroïdale située en dehors du bulbe galactique renfermant surtout des étoiles âgées (et où se trouve d'ailleurs notre Soleil, plus précisément dans un des bras annexes de cet ensemble, le bras d'Orion). Afin d'être un peu plus complet, j'aimerais revenir aujourd'hui sur l'organisation plus particulière de certaines étoiles : les amas globulaires.
Il existe deux types d'amas globulaires : les amas globulaires proprement dits et les amas ouverts.

1. généralités
Un amas globulaire est un conglomérat d'étoiles toutes liées entre elles par les forces de gravitation et qui ont été formées dans des conditions identiques durant un laps de temps assez court (d'un point de vue astronomique, cela va sans dire) : ces étoiles évoluent donc de la même manière. Les amas globulaires sont des systèmes sphériques assez denses qui contiennent de quelques milliers à quelques centaines de milliers d'étoiles, le centre de l'amas en contenant la plus grande concentration. On y trouve surtout des étoiles âgées.
A l'inverse, les amas dits « ouverts » (qu'on appelle aussi amas galactiques), à l'exemple de celui des Pléiades, sont bien moins riches en étoiles et on n'y retrouve pas de centre identifiable : de formes irrégulières, tous situés dans le plan galactique, on en connaît environ un millier (mais ils sont très certainement beaucoup plus nombreux). Ces amas ouverts sont en fait de petits groupes d'étoiles jeunes mais ce n'est pas cette organisation d'étoiles qui nous intéresse aujourd'hui. Revenons donc sur le premier type stellaire d'amas.

2. les amas globulaires
Ces groupes particuliers d'étoiles se distribuent principalement, on l'a dit, autour du centre de la Galaxie (dans le halo), grossièrement selon une sphère, mais pas seulement puisque on a pu mettre en évidence la présence de certains de ces amas autour des galaxies satellites de la nôtre comme les nuages de Magellan et également autour de notre plus proche voisine, la grande galaxie d'Andromède M31. Le calcul de la vélocité radiale de la plupart des amas globulaires montre qu'ils se déplacent selon des orbites elliptiques excentrées qui les entraînent loin de la Galaxie et qui peuvent atteindre jusqu'à 100 000 al, bien plus que les dimensions du disque galactique. Ils contiennent beaucoup d'étoiles variables (céphéides) dont le nombre varie d'ailleurs selon les amas mais également de nombreuses naines blanches, voire des étoiles à neutrons dont certaines sont des pulsars (voir glossaire). Ce qui est passionnant c'est que, à l'exemple de l'amas d'Hercule M13, ces formations d'étoiles datent des tout début de la Galaxie et sont, en quelque sorte, les témoins des premiers temps de sa formation. Ces amas sont généralement massifs puisque composés de centaines de milliers (voire millions) d'étoiles, étoiles qui, de par leur origine, sont forcément toutes très âgées et donnent à l'ensemble une teinte tirant sur le rouge. Toutes ? Pas vraiment puisqu'on a la surprise d'y rencontrer quelques géantes bleues, donc jeunes, plutôt situées dans leurs centres. Comment cela est-il possible puisque l'on vient de voir que ces amas globulaires sont vieux (par exemple, pour l'un d'entre eux appelé M3, on a calculé qu'il était âgé de 6,5 milliards d'années) et que le temps écoulé depuis leur formation est suffisant pour que certaines étoiles aient pu parcourir tout le cycle de l'évolution stellaire et se retrouver à l'état de naines blanches. Que viennent faire ces jeunes géantes bleues dans le modèle ?

3. les traînards bleus
On vient de voir que les amas globulaires sont vieux, très vieux : la plupart ont vu la naissance de l'Univers ou peu s'en faut, c'est à dire il y a 12 à 13 milliards d'années (voir nota 1). Les géantes bleues que l'on vient d'évoquer font donc quelque peu désordre : en fait, ces étoiles (découvertes par Alan Sandage en 1953) qu'on appelle des « traînards bleus » (sic) sont probablement formés à partir de la fusion de vieilles étoiles et cela sous l'effet des remaniements des forces de liaison. Expliquons nous : ces amas se trouvent à proximité de la Galaxie, masse énorme de dizaines de milliards d'étoiles, qui exerce sur eux une attraction considérable grandissant d'autant plus qu'ils s'approchent d'elle. De ce fait, la force d'attraction galactique peut augmenter jusqu'à dépasser les forces de liaison des étoiles de l'amas entre elles. Un certain nombre de ces étoiles sont alors « aspirées » vers la Galaxie. Toutefois, un phénomène de compensation se produit alors par l'intermédiaire d'étoiles binaires (voir glossaire) nouvellement formées ou renforcées qui consolident les liaisons internes de l'amas ce qui lui permet de garder sa cohésion (nota 2).
On comprend donc que, chaque fois qu'un amas globulaire s'approche un peu trop de la Galaxie (par exemple lorsqu'il se trouve à proximité de l'extrémité d'un des bras galactiques), il perd un certain nombre d'étoiles... au point, au bout d'un certain nombre de rotations, de se voir complètement démembré. On estime que, depuis le Big Bang, la moitié d'entre eux a déjà été « réabsorbée » par leur gigantesque voisine. Certains d'entre eux – comme Palomar 13 – en sont au stade ultime et on peut penser que ce sont leurs derniers passages autour de la Galaxie, leurs étoiles ayant été pour l'essentiel déjà dispersées.
On voit donc que, à l'échelle cosmique également, la Vie (traînards bleus) peut naître de la mort, même si, au bout du compte, il s'agit d'un combat perdu d'avance...
Je ne saurais terminer ce bref sujet sur les amas globulaires sans préciser qu'ils ont fourni un grand tribut à l'astronomie contemporaine : ce sont eux qui ont permis de valider le diagramme de Hertzsprung-Russel qui permet de classer les étoiles ou plus précisément de répartir statistiquement leurs âges : c'est avec cette classification qu'on peut estimer que notre Soleil est à la moitié de son existence tandis que d'autres étoiles (je pense à Antarès) sont sur le point de terminer la leur.
Ce sont aussi les amas globulaires qui servent d'indicateurs de distance en cosmologie et eux encore qui ont permis de démontrer que le Soleil – on y revient - est situé en lointaine banlieue de la Galaxie (En 1919, Shapley a démontré que la répartition des amas globulaires n'est pas uniforme dans le ciel puisque leur concentration est plus importante dans la direction du Sagittaire; comme cette répartition ne peut être, comme on l'a déjà dit, que sphérique dans la Galaxie, cette irrégularité apparente ne peut s'expliquer que parce que le Soleil est loin du centre de la Galaxie. On sait à présent qu'il s'en situe à environ 10 000 al alors que le rayon de la Voie Lactée est d'environ 15 000 parsecs (soit 50 000 al).


Nota 1 : de nouvelles observations de Hubble confirment un Univers âgé de 13 à 14 milliards d'années. En auscultant l'amas globulaire M4, à 7000 années-lumière du Soleil dans la constellation du Scorpion, les astronomes ont détecté en 2002 les étoiles les plus vieilles de l'Univers, des naines blanches de magnitude 30 dont on a pu déterminer la température et l'âge. Ces étoiles sont âgées de 12 à 13 milliards d'années. Des modèles du cycle de la vie des étoiles soutiennent que ces premiers astres se sont formés 1 milliard d'années après le Big-Bang. Du coup, l'Univers serait âgé de 13 à 14 milliards d'années. (sources : futura-sciences.com)

Nota 2 : les énergies de liaison de certaines binaires peuvent être supérieures à celles de l'amas tout entier : cette énergie peut donc s'opposer efficacement au phénomène de collapse dû au stimulus gravitationnel. On parle alors de système autogravitant, c'est-à-dire un système qui subit un effet inverse à un système thermodynamique classique qui voit sa température augmenter lorsqu'on lui fournit de l'énergie : la dispersion des vitesses des éléments qui le composent, l'analogue de la température, augmente lorsque son énergie totale diminue.

Glossaire (in Wikipedia France)
* étoile binaire : en astronomie, une étoile binaire se compose de deux étoiles orbitant autour de leur centre de gravité commun.
* naine blanche : résidu d'une étoile éteinte, c'est l'avant-dernière phase de l'évolution des étoiles dont la masse est comprise entre 0,8 et 8 fois celle du Soleil.
* étoile à neutrons : c'est le résultat de l'effondrement d'une étoile massive sous l'effet de sa propre gravité, lorsqu'elle a épuisé tout son combustible nucléaire. Selon la masse du noyau qui s'effondre, il se forme, par ordre croissant de masse, soit une naine blanche, soit une étoile à neutrons, soit un trou noir. La libération d'énergie qui en résulte produit une supernova de type II, Ib ou Ic.
* pulsar : nom donné à une étoile à neutrons, tournant très rapidement sur elle-même (période typique de l'ordre de la seconde, voire beaucoup moins pour les pulsars milliseconde) et, émettant un fort rayonnement électromagnétique dans la direction de son axe magnétique. Le nom de pulsar vient de ce que lors de leur découverte, ces objets ont dans un premier temps été interprétés comme étant des étoiles variables sujettes à des pulsations très rapides. Pulsar étant l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), cette hypothèse s'est rapidement avérée incorrecte, mais le nom leur est malgré tout resté.

Photo : amas globulaire ngc 1850b (sources : http://spt06.chez-alice.fr/amas.htm)
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# Posté le dimanche 12 août 2007 10:53
Modifié le samedi 09 février 2008 12:44

DE L'ASTRONOMIE : mort d'une étoile

DE L'ASTRONOMIE : mort d'une étoile
diagramme de Hertzsprung-Russel
(source : astrosurf.com/cieldaunis/conf-masse/lumiere)




Tout ce qui existe dans notre Univers est, un jour ou l'autre, confronté à sa propre destruction. Une structure, qu'elle soit vivante ou pas, n'est en réalité qu'un assemblage plus ou moins éphémère d'atomes qui interagit avec son environnement et, à ce titre, se transforme, s'use et finit par disparaître. Les étoiles, elles non plus, n'échappent pas à cet impitoyable scénario. Récemment, un lecteur me faisait la remarque qu'il avait du mal à comprendre certains termes astronomiques se rapportant à l'évolution des étoiles. Puisqu'il est évidemment difficile, en faisant court, de les suivre tout au long de leurs vies, intéressons-nous aujourd'hui à leur disparition qui, comme on va le voir, peut se révéler cataclysmique.

1. les différents types d'étoiles
Pour les astronomes, il n'existe que des naines ou des géantes mais cela représente bien des étoiles distinctes comme, par exemple, les naines blanches, les géantes rouges, les supergéantes bleues, etc. Comment s'y reconnaître car, si ces étoiles sont parfois vraiment différentes, n'ayant que peu à voir les unes avec les autres, ce peut également être un même type d'étoiles observées à différents moments de leurs vies ? C'est la raison pour laquelle les astronomes ont très tôt cherché à classer les étoiles et c'est à Ejnar Hertzsprung (1873-1967) et à Henry Norris Russel (1877-1957) que revient le mérite d'avoir mis sur pied le diagramme qui porte leurs noms (et que nous avons déjà évoqué dans un sujet précédent, II,4), diagramme appelé en conséquence « de Hertzsprung-Russel » ou diagramme HR. Ces deux scientifiques ont en effet étudié (indépendamment l'un de l'autre, ce qui est à souligner) les relations existant entre la température et la luminosité des étoiles, démontrant alors que la majorité de celles-ci (environ 80%) se situent sur une bande précise de leur diagramme, un endroit appelé séquence principale, où elles passent la plus grande partie de leur vie (à l'inverse, les étoiles qui se trouvent en dehors de cette bande en sont soit au commencement, soit à la fin de leur vie). On peut donc cataloguer les étoiles selon leurs types, le stade de leur évolution et leur fin de vie, sujet qui nous intéresse aujourd'hui. En fait, tout est une affaire de masse : le Soleil étant historiquement la référence, on classe habituellement les étoiles en trois groupes : celles qui sont plus petites que lui, celles comprises entre 1 et 8 masses solaires (ms) et celles qui sont encore plus massives.

2. les étoiles de moins d'une masse solaire
Il en existe deux groupes bien différents : les naines brunes et les naines rouges.
* les naines brunes : ce ne sont pas à proprement parler des étoiles mais plutôt des étoiles qui n'ont jamais pu « s'amorcer » en raison de leur trop petite taille (comprise entre celle d'une grosse planète et celles de très petites étoiles) : en effet, pour que des réactions nucléaires débutent, il est nécessaire que l'objet représente au moins 0,08 ms. Les naines brunes sont donc invisibles puisqu'elles ne brillent pas et nous sommes encore dans l'incertitude sur leur nombre réel, peut-être assez élevé.
* les naines rouges : d'une masse comprise entre 0,08 et 0,8 ms, ce sont les plus petites étoiles consommant du carburant nucléaire (les naines blanches, plus petites, n'en consomment pas : nous y reviendrons). Du fait de leur faible température de surface (environ 3000 K, voir glossaire), elles apparaissent de couleur rouge et elles consomment lentement leur carburant nucléaire ce qui en fait des championnes de longévité... Leur vie est tellement longue que, depuis le Big Bang, elles n'ont pas encore eu le temps de quitter la séquence principale du diagramme HR et donc de mourir. Ce sont les étoiles les plus abondantes de la Galaxie (on avance le chiffre de 80%) et probablement (mais elles ont trop faiblement lumineuses pour y être visibles) de toutes les autres galaxies. Un exemple bien connu de naine rouge est Proxima du Centaure, notre plus proche voisine.

3. les étoiles de une à huit masses solaires
Le Soleil entre dans cette catégorie, celle des naines jaunes. Leur température de surface étant un peu plus élevée (environ 6000 K), elles apparaissent donc d'un jaune brillant tirant même pour certaines d'entre elles sur le blanc. Intéressons-nous au devenir ultime de ce type d'étoiles, c'est-à dire en fin de compte, du Soleil.
On a déjà dit que le Soleil, naine jaune typique, transforme l'hydrogène en hélium et que cette opération prend beaucoup de temps : environ 10 milliards d'années. Sur le diagramme HR, le Soleil occupe encore une place bien tranquille sur la séquence principale, là où se trouve, rappelons-le, la majorité des étoiles. Toutefois, en ce qui le concerne, un jour certes lointain (dans 5 milliards d'années), cet hydrogène finira par être presque totalement consommé et c'est là que les difficultés de notre étoile vont commencer... Quand son hydrogène sera épuisé, le Soleil ne pourra plus produire d'énergie et c'est la gravité qui va l'emporter : les régions au centre de l'astre vont s'effondrer et donc s'échauffer et pas qu'un peu : la température interne de l'étoile atteint rapidement les cent millions de degrés sous l'effet de la gravitation, au point que l'hélium précédemment formé à partir de l'hydrogène va à présent se mettre à brûler pour se transformer à son tour en oxygène et en carbone. Dans le même temps, les régions externes qui se refroidissent faute de réaction nucléaire vont se dilater démesurément jusqu'à transformer l'étoile en géante rouge : à ce stade, le Soleil englobera (à moins qu'elles ne soient repoussées par les forces en présence) les orbites de ses premières planètes jusqu'à notre Terre dont ce sera très certainement la fin. La géante rouge, instable, se mettra à pulser, abandonnant une bonne partie de sa matière à l'espace interstellaire... Mais le c½ur de l'étoile ? Eh bien, formé pour sa plus grande part de carbone et d'oxygène, il continuera à s'effondrer jusqu'à ce que les électrons soient quasiment côte à côte. L'hélium périphérique résiduel composera durant un court moment une mince enveloppe autour du c½ur de l'astre qui enflera à nouveau pour former une supergéante rouge. Cette enveloppe à l'instabilité chronique sera à son tour repoussée dans l'espace pour former ce que l'on appelle une nébuleuse planétaire. Ne restera plus que le c½ur de l'étoile qui sera alors devenu une naine blanche, de la taille approximative de la Terre et composée de matière très dense, dite dégénérée (et donc incapable de réaction thermonucléaire classique). La naine blanche, très chaude au début, se refroidira peu à peu et sa luminosité diminuera durant des milliards d'années jusqu'à ne plus être visible : elle sera devenue une naine noire. Ce sera alors la mort définitive de ce qui était au début une belle étoile jaune. Voilà une fin bien mouvementée mais qui n'est rien en comparaison de celles des étoiles plus grosses...

4. les étoiles de plus de huit masses solaires
Ces énormes étoiles qui peuvent atteindre jusqu'à quarante fois la masse du Soleil, voire plus, débutent leur vie sous la forme de géantes bleues qui, dans un premier temps, transforme classiquement l'hydrogène en hélium, une réaction qui, en raison de la masse en jeu, dure (astronomiquement parlant) bien moins longtemps que pour les étoiles de plus petite taille. L'étoile brille alors avec grande intensité, jusqu'à 100 000 fois plus que le Soleil. Lorsque cette transformation est achevée par épuisement de l'hydrogène, la température à la surface de l'astre diminue et, du coup, elle devient une supergéante rouge. Toutefois, en raison de sa masse importante, son c½ur continue à évoluer et se met à fusionner l'hélium jusqu'à fabriquer des éléments de plus en plus lourds comme le fer, le nickel, le chrome, etc. Les réactions de fusion finissent par cesser, rendant l'étoile instable : elle explose alors en supernova.
* supernova : l'étoile voit sa magnitude augmenter en quelques jours au point de la faire apparaître comme une étoile « nouvelle » (d'où le nom de super « nova »). Son éclat est alors tel que, pour peu qu'elle soit présente dans notre Galaxie, elle illumine durant des semaines le ciel, devenant un des astres les plus brillants : ce fut par exemple le cas, en 1054, de la supernova formant la nébuleuse du Crabe. Pourquoi ce sursaut cataclysmique ? Parce que, une fois effondré sur lui-même, le c½ur de l'étoile dégage une énergie considérable par ses couches internes provoquant une onde de choc qui expulse les couches externes dans un déluge de feu, formant ce que l'on appelle le gaz rémanent de la supernova. Ne reste plus que le c½ur de l'étoile, forcément très compact, qui pourrait conduire à la formation d'une naine blanche mais, au dessus de 1,4 ms, ce c½ur ne peut être stable : il se transforme en une structure effondrée d'une densité incroyable, une étoile à neutrons.
* étoile à neutrons : il s'agit d'astres extrêmement petits, de seulement quelques dizaines de km de diamètre mais d'une densité fantastique, environ un milliard de tonnes par centimètre cube (le poids de la tour Eiffel dans quelques grains de poussière...). Certaines de ces étoiles à neutrons sont dotées d'un champ magnétique intense dont le rayonnement peut être capté sous la forme de brèves impulsions (à la manière de l'éclairage tournant d'un phare) et on parlera alors de pulsars.
* cas particulier des étoiles de très grosse taille : parfois, l'étoile qui vient d'imploser est de taille si importante que son c½ur ne conduit pas à une étoile à neutrons mais à un trou noir. Cette éventualité, dont la réalité a été longtemps discutée par les astronomes puisqu'il s'agissait surtout d'un modèle mathématique, est à présent certaine. Le trou noir, et ce d'autant qu'il est plus massif, représente une partie de l'Univers où tout ce qui se trouve en son sein ne peut communiquer avec l'extérieur : même la lumière est captée par lui et n'en ressort jamais. Fatalement invisible, on ne peut prédire son existence que par ses effets sur l'environnement. Toute particule de matière qui passe à proximité d'un trou noir est captée par lui, renforçant sa taille. Certains trous noirs massifs (par opposition aux trous noirs encore purement stellaires) peuvent atteindre plusieurs milliards de fois la masse du Soleil et on pense qu'il en existe au centre de chaque galaxie dont la nôtre.

5. conclusion
Les lois de la physique sont immuables dans notre univers et c'est la raison pour laquelle on arrive à présent à comprendre les schémas évolutifs des étoiles, même s'il reste forcément des zones d'ombre. Les premières d'entre elles, au tout début, ne renfermaient que des composants simples (on parle alors d'« étoiles primitives ») et c'est la disparition de cette première génération qui a conduit à la formation d'éléments plus lourds comme le fer, le chrome, etc. sans lesquels la vie sur notre planète n'aurait pas été possible. Comme partout, c'est de la mort que naît une autre vie.


Glossaire
* kelvin (K) = Le kelvin est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau (H2O), et une variation de température de 1 K est équivalente à une variation de 1°C. Toutefois, à la différence du degré Celsius, le kelvin est une mesure absolue de la température qui a été introduite grâce au troisième principe de la thermodynamique. La température de 0 K est égale à -273,15°C et correspond au zéro absolu (le point triple de l'eau est à +0,01°C). Par exemple, une température de 3000 K est égale à 3000 + 273 soit 2727° Celsius. (in wikipedia France)

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# Posté le samedi 18 août 2007 09:58
Modifié le samedi 09 février 2008 12:43

DE L'EVOLUTION : les grandes extinctions de masse

DE L'EVOLUTION : les grandes extinctions de masse
Pour la Vie, sur notre planète, ce ne fut pas un long fleuve tranquille. Au long des milliards d'années qui la séparent de ses origines, elle aura eu bien du mal à s'accrocher car nombre d'événements cataclysmiques auraient pu définitivement la détruire. Le hasard a néanmoins permis (d'autres diront la « chance ») qu'elle ne disparaisse pas. Jamais, en effet, elle n'aura été aussi menacée que lors des extinctions massives d'espèces qui ont parsemé les temps géologiques.
Rappelons tout d'abord ce que l'on nomme communément une « espèce » : c'est l'ensemble des populations capables de se reproduire entre elles. A partir du moment où des êtres vivants, même très proches d'apparence, ne peuvent plus donner de descendants susceptibles d'être féconds, on dit qu'ils appartiennent à deux espèces différentes. En systématique qui est la science du dénombrement et du classement des différentes lignées d'être vivants, l'espèce est l'unité de base (on parle alors de taxon).
L'extinction d'une seule espèce est un drame pour la biodiversité. Elle se produit lorsque son dernier représentant a disparu mais elle est prévisible bien avant, lorsque l'espèce n'est plus représentée que par un nombre insuffisant d'individus devenus incapables, pour de multiples raisons, de se reproduire : il s'agit le plus souvent d'un phénomène progressif, plus ou moins rapide. On sait bien, surtout actuellement avec la domination sans partage des humains qui transforment la planète selon leur bon plaisir, qu'il existe nombre d'espèces, animales et végétales, menacées. Toutefois, il a existé des moments de la vie de la Terre où un nombre considérable d'espèces ont disparu de manière concomitante : il s'agit des extinctions de masse.

1. Les extinctions dites « de masse »
On estime que plus de 99% des espèces ayant un jour vécu sur Terre ont à présent disparu. Certaines de ces disparitions sont en rapport avec la sélection naturelle qui a permis le remplacement d'espèces par d'autres mais ce n'est pas la seule explication. En effet, à certains moments de l'histoire terrestre, des cataclysmes, difficiles à documenter, ont conduit à la disparition - en même temps - de catégories entières d'espèces vivantes : c'est ce phénomène que l'on appelle extinctions de masse et, pour une fois, l'Homme n'en a pas été le responsable. On reconnaît actuellement cinq extinctions principales qui, toutes, à des degrés divers, ont failli faire disparaître totalement la Vie sur Terre.

2. Quand ont-elles eu lieu ?
a. à l'ordovicien pour la plus ancienne (1), vers -440 millions d'années (Ma), époque qui est la deuxième du paléozoïque ou ancienne ère primaire. Pour mémoire, rappelons que la première période de ce paléozoïque était le cambrien, celle-là même qui a vu « l'explosion de la Vie » (voir sujet I,3, le schiste de Burgess). Un peu moins de la moitié de tous les organismes marins disparaissent à l'ordovicien et les fameux trilobites (voir sujet I,1) qui ont laissé de nombreux fossiles regroupant plus de 10 000 espèces différentes, sont presque totalement détruits : ils arriveront pourtant à surmonter la crise, en tout cas temporairement.
b. au dévonien vers -367 Ma (2), une époque qui a connu un effet de serre important au point qu'on l'a appelée le temps des fougères. Sur Terre, il existe, outre les algues et les bactéries présentes depuis longtemps, des plantes primitives, notamment les fougères géantes aux troncs aussi épais que ceux d'un arbre, dans lesquelles vivent des arthropodes comme les scorpions mais c'est en mer qu'une immense barrière de récifs érigés par des algues calcaires retient l'attention. Ce sont ces récifs qui vont disparaître lors de cette extinction avec une grande partie des poissons de mer (les poissons d'eau douces semblent avoir été moins touchés). Les trilobites perdent encore une grande partie de leurs représentants. On estime que plus de 70% des espèces vivantes ont été détruites à cette époque.
c. au permien vers -245 Ma (3) : à cette période les surfaces émergées de la Terre sont représentées par un supercontinent, la Pangée, entourée par un océan unique. La vie sur ce continent, probablement parsemé de grands déserts, comprend, pour les plantes, des gymnospermes (dont les éléments reproducteurs sont protégés par des capsules), des fougères et les premiers arbres, essentiellement des conifères. Les amphibiens, les arthropodes et les ancêtres des grands reptiles du secondaire constituent l'essentiel des espèces animales. La vie marine est également bien représentée mais les derniers trilobites ont déjà commencé à disparaître. C'est à ce moment que survient la plus grande des extinctions de masse qui touche près de 95% de la faune marine et pas loin de 70% de la faune terrestre.
d. à la fin du trias vers -208 Ma (4) : nous sommes à présent au mésozoïque (ancienne ère secondaire) qui a débuté, on vient de le voir, par la plus grande extinction de masse de l'histoire. A partir de cette date et pendant environ 150 millions d'années, la vie va reprendre et se diversifier à nouveau. Dans la mer, les récifs vont réapparaître et ce sont les coraux modernes qui se taillent la part du lion. Les ammonites, durement atteints par l'extinction permienne, pullulent à nouveau à partir de la seule lignée survivante tandis que les poissons, peu touchés par l'extinction, se développent. Les reptiles marins profitent également de l'espace libéré pour représenter des formes géantes à la fin du trias. Sur Terre, la vie poursuit sa progression, notamment la flore avec les conifères, les plantes à graines, les ginkphyta (dont le Ginko biloba est le dernier représentant actuel), etc. Les reptiles s'adaptent assez bien tandis que les premiers ancêtres des mammifères apparaissent. Nouvelle extinction massive à la fin de cette période touchant principalement certains groupes comme les nautiles et les ammonites mais elle est moins importante que la précédente.
e. à la fin du crétacé vers - 66 Ma (5) : c'est l'extinction la mieux connue et probablement aussi la mieux étudiée avec la disparition des grands sauriens. Le supercontinent précédent s'est scindé en plusieurs morceaux qui donneront les continents actuels. Durant cette période qui s'étend sur environ 70 millions d'années, on se rapproche de l'époque moderne avec une transformation de la flore qui, encore très jurassique au début (le jurassique est la période précédente), voit naître les premiers représentants des arbres modernes (figuiers, magnolias, etc.) tandis que les plantes à fleurs sont bien représentées. Sur Terre, c'est donc l'ère des dinosaures qui règnent sans partage tandis que les mammifères, tous très petits, n'ont que peu d'importance dans l'écologie locale. En mer, les poissons presque modernes se sont multipliés (ce qui permet l'apparition des premiers grands sauriens prédateurs) tandis que d'autres animaux comme, par exemple, les requins, sont bien adaptés à ce milieu. Dans l'air, les reptiles volants comme les ptérosaures sont en compétition avec les oiseaux. C'est dans ce milieu apparemment stable que va survenir la grande extinction dite K-T ou crétacé-tertiaire, délimitant les ères secondaire et tertiaire (la classification actuelle à fusionné les ères tertiaire et quaternaire regroupées sous le nom de cénozoïque). Assez brutalement, les dinosaures vont disparaître laissant la voie libre à l'expansion des mammifères ; en mer, les nautiles et les ammonites sont anéantis ainsi que tous les reptiles marins (à l'exception des crocodiles et des tortues). Schématiquement ne survivent en définitive que les petits mammifères, les oiseaux, les poissons, les plantes terrestres et quelques coraux.

3. Quelles en sont les causes ?
De nombreuses hypothèses ont été avancées et aucune (à part, peut-être, la dernière, au crétacé-tertiaire mais on y reviendra) n'a jusqu'à présent véritablement emporté la conviction. On s'accorde toutefois pour dire qu'il s'agit presque forcément de causes très générales. Les premières qui viennent à l'esprit sont évidemment des événements « extérieurs », c'est à dire des causes purement physiques, mais on peut aussi invoquer des causes liées à la vie elle-même (biologiques).
a. causes physiques : pour faire bref, on ne retiendra ici que les principales, à savoir
* des variations climatiques : elles peuvent être dues à un phénomène de volcanisme extrême. C'est le cas à la fin du permien (3) avec l'apparition des « trapps de Sibérie » (voir glossaire). Il faut se rappeler que, à cette période, il n'existe qu'un seul supercontinent, la Pangée. Dès lors, tous les systèmes écologiques sont en contact et un cataclysme important a la possibilité de les toucher tous à la fois. Ca a peut-être été le cas avec cette extraordinaire éruption volcanique qui, en peu de temps (moins d'1 million d'années), va déposer une épaisseur de laves de près de 4 km d'épaisseur sur une surface grande comme les 2/3 de la France. L'émission de gaz toxiques en grande quantité, des pluies acides dévastant la végétation, un obscurcissement fréquent dû aux fumées ne peuvent pas ne pas avoir eu de conséquences. L'effet de serre résultant a dû être intense mais jusqu'à quel point a-t-il été nocif et fut-il suffisant pour expliquer la disparition de 95% des espèces présentes ? Ou bien s'agit-il d'un autre phénomène tel qu'une variation de la salinité de l'océan qui aurait affecté les organismes marins et par contrecoup toute la chaîne alimentaire ? Ou bien encore plusieurs causes à la fois ? La solution de l'énigme n'est pas très claire et les recherches actuelles n'ont pas encore tranché.
* des modifications du niveau de la mer : elles peuvent être la conséquence, outre de phénomènes volcaniques intenses, d'un mouvement des plaques tectoniques ou d'une glaciation rapide. Par exemple, c'est cette dernière hypothèse qui a souvent été avancée pour l'extinction de l'ordovicien (1) : les plateaux continentaux, immenses à cette époque, abritent, au sein de mers péricontinentales, la majorité des êtres vivants de telle manière qu'une baisse du niveau des mers suite à un refroidissement intense peut toucher et détruire la majorité des niches écologiques.
* un événement extraterrestre comme la chute d'un astéroïde (nous y reviendrons à propos de l'extinction K-T (5) ou l'entrée du système solaire dans une zone de l'espace riche en matière interstellaire, hypothèse parfois évoquée mais jamais démontrée.
b. causes biologiques : on sait qu'un écosystème est fragile puisqu'il est la résultante d'un équilibre délicat entre les différents protagonistes de la chaîne alimentaire mais il reste assez difficile d'apprécier la conséquence de la disparition d'une seule espèce. Certains auteurs pensent qu'elle peut affecter l'ensemble des autres acteurs entraînant, selon la théorie des dominos, l'ensemble du système. En pareil cas, un événement finalement mineur peut être responsable de la catastrophe. A l'inverse, d'autres scientifiques avancent que les espèces coexistent ensemble par hasard et que la disparition d'une seule espèce est vite comblée par les autres qui repeuplent rapidement la niche écologique laissée vacante. On comprend donc que cette approche nécessite, pour expliquer une extinction massive, la disparition en même temps de plusieurs espèces non apparentées et l'événement causal est forcément exceptionnel et majeur. Les travaux actuels semblent plutôt donner raison à cette vision globaliste.

4. Cas particulier de l'extinction « crétacé-tertiaire »
C'est, nous l'avons déjà dit, l'extinction qui a fait disparaître les grands sauriens, permettant dans le même temps l'émergence des mammifères et donc de l'Homme. De nombreuses hypothèses ont été avancées : par exemple, la compétition entre les espèces vivantes (notamment la destruction des ½ufs de sauriens par les mammifères), l'apparition des plantes à fleurs contenant des substances toxiques pour les dinosaures, une épidémie fulgurante ou une élévation de la température qui aurait rendu ces derniers stériles. Mais, comme toujours en science, trop de coupables potentiels, trop de spéculations parfois antagonistes masquent surtout le fait que nous restons dans l'incertitude.
Une théorie déjà plus réaliste concerne d'énormes éruptions volcaniques ayant eu lieu dans le Deccan (Inde) sur une durée estimée à un demi-million d'années : des couches de lave gigantesques ont été retrouvées dans cette région (Trapps du Deccan) pouvant atteindre jusqu'à deux kilomètres et demi d'épaisseur de basalte pour une surface de 500 000 km² (et probablement une surface d'origine trois fois supérieure). Comme pour les trapps de Sibérie, au permien, il est évident que les quantités de poussières, de cendres et de gaz carbonique rejetées ont dû avoir un effet très défavorable sur les écosystèmes.
Malgré tout, rien n'était réellement convaincant jusqu'à ce que des scientifiques, Walter et Alvarez père et fils, aient avancé quelque chose de plus crédible : la chute d'un astéroïde. Ils ont, en effet, étudié les schistes contenant les couches correspondant à la limite K-C. Grosse surprise : ces strates contiennent toutes de l'iridium, un élément rare sur Terre mais volontiers présent dans les matériaux extra-terrestres. Il n'en fallait pas plus pour avancer que la chute d'une énorme météorite était la coupable... Dans un second temps, venant à l'appui des dires des trois scientifiques, un cratère fut mis à jour, à Chicxulub, au nord de la péninsule du Yucatan (Mexique). Selon divers scientifiques ce cratère aurait été provoqué par la chute d'une météorite de près de 10 kilomètres de diamètre qui se serait abattue sur la Terre il y a environ 65 millions d'années, c'est-à-dire à la fin du Crétacé. L'impact de cette masse gigantesque, outre le raz-de-marée initial, aurait conduit à la projection dans l'atmosphère d'une énorme quantité de poussières et de cendres voilant la lumière du Soleil durant peut-être plusieurs années, avec les conséquences que l'on imagine : la disparition des dinosaures devenus incapables de trouver leur importante nourriture journalière et du plancton dépendant de la photosynthèse (et, par voie de conséquence, d'une partie de la faune marine). En revanche, les graines et spores des plantes à fleurs auraient pu attendre le retour à la normale de même que certaines espèces comme les mammifères, à l'époque de très petite taille et plutôt du genre fouisseur. La théorie est séduisante – il y a certainement eu chute d'une grosse météorite et les dates concordent à peu près - mais explique-t-elle pour autant l'extinction de masse ? On en discute encore.

5. Réalité des extinctions de masse.
Elles ont eu lieu, c'est un fait acquis mais leurs causes sont plus sujettes à caution et, osons-le dire, nous ne sommes vraiment sûrs de rien. Cela provient vraisemblablement du fait qu'il nous est impossible de préciser, à partir d'archives fossiles souvent incomplètes, l'équilibre d'un écosystème sur quelques milliers ou même quelques millions d'années : si nous y arrivions (et ce sera peut-être le cas un jour), nous pourrions affirmer la disparition d'un ensemble d'espèces en quelques jours (météorite) ou sur plusieurs centaines de milliers d'années (trapps ou la conjonction de la chute d'une météorite et d'un volcanisme intense).
Il y a autre chose : on a jusqu'à présent évoqué les 5 grandes extinctions mais les archives fossiles nous apprennent qu'il y en a eu d'autres, quoique de bien moindre importance. Certains chercheurs ont même avancé une date de périodicité : tous les 26 millions d'années. D'où viendrait une telle périodicité ? Un mouvement cyclique du globe terrestre ? Quelque chose en rapport avec le Soleil ? Ou avec le déplacement du système solaire dans l'espace intergalactique ? Le mystère reste entier.

6. Peut-il y en avoir d'autres extinctions ?
A l'évidence, ce qui s'est déjà produit peut se reproduire : on peut même se demander si nous ne sommes pas en train de vivre la 6ème grande extinction de masse avec les transformations que font subir les hommes à notre pauvre planète. Depuis que les humains ont pris le dessus sur le monde dans lequel nous vivons – et singulièrement depuis l'ère industrielle – le processus de disparition de bien des espèces animales et/ou végétales s'accélère. Les média ne cessent de nous rappeler le délétère effet de serre qui nous menace dès les prochaines décennies. Mais, même sans attendre le désastre annoncé, il y a bien d'autres sujets de préoccupation : la surpopulation des humains qui s'entassent de plus en plus dans des mégalopoles difficilement contrôlables, le recul des terres boisées au profit de surfaces cultivées qui restreignent d'autant le territoire des animaux, la désertification induite par des techniques de culture inappropriées, le bétonnage touristico-économique des plus beaux endroits de nos côtes (et pas seulement !), la pollution des eaux douces et la destruction progressive du milieu océanique naturel, le saccage de territoires entiers pour prospecter les énergies fossiles, etc. J'en passe et des pires. Or, rappelons-nous ce fait inquiétant : pour l'Homme, nous évoquons une action qui se calcule au mieux en centaines d'années. Les extinctions précédentes portent sur des durées bien plus longues : de là à prédire que nous courons vers la catastrophe, il n'y a qu'un pas qu'il semble aisé de franchir. Certes, l'Homme, par son intelligence, est conscient (?) du problème et peut éventuellement proposer des solutions. Mais la Nature, indifférente, ne se laissera sans doute pas aussi facilement dominer. L'avenir de la Terre ne sera pas non plus un long fleuve tranquille.


Glossaire :
* trapps : coulées de lave en escalier dont les « marches » (plateaux de basalte) peuvent être aussi hautes que des falaises. Les trapps de Sibérie sont souvent incriminés dans la survenue de l'extinction du permien tandis que ceux du deccan, en Inde, sont suspectés dans l'extinction K-T (et donc des dinosaures) vers – 65 millions d'années. La théorie la plus courante concernant l'origine de ces derniers trapps les associe à un point chaud du manteau terrestre que l'on connaît sous le nom de point chaud de la Réunion.
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# Posté le dimanche 26 août 2007 13:39
Modifié le samedi 09 février 2008 12:43

DE L'ASTRONOMIE : fond diffus cosmologique

DE L'ASTRONOMIE : fond diffus cosmologique
Depuis qu'ils ont une conscience, la question fondamentale que se posent les hommes est toujours la même : d'où venons-nous ? On peut la formuler autrement : comment s'est créé l'univers dans lequel nous vivons ? Oui, comment ? Au delà des conceptions religieuses qui durant des siècles, selon les pays et les hommes, ont prévalu, c'est à l'astronomie moderne que l'on doit un début d'explication et ce n'est pas si vieux...
En fait, tout part d'Einstein et de sa théorie de la relativité générale (sur laquelle nous reviendrons dans un autre sujet), théorie qui permet de donner une description à grande échelle de l'Univers et sert accessoirement de point de départ à la cosmologie moderne (voir glossaire). Arguant de sa toute nouvelle théorie, Einstein fut en effet le premier à tenter une explication de l'espace en introduisant une hypothèse aujourd'hui bien acceptée : l'Univers est homogène, c'est à dire que son observation ne dépend pas de la position de son observateur ou, en d'autres termes, que l'Homme n'y occupe aucune situation particulière. Quel que soit l'endroit où l'on se trouve, on n'est jamais au centre de l'Univers, tout simplement parce qu'il n'y a pas de centre : l'Univers est partout homogène, à savoir toujours égal à lui-même où que l'on soit. C'est ce que l'on appelle aujourd'hui le principe cosmologique. C'était pourtant une hypothèse hardie pour son époque (1917) si l'on se rappelle qu'aucun objet n'avait été décrit en dehors de la Voie lactée. En revanche, Einstein voyait cet Univers comme statique ce qui, par la suite, s'est révélé faux. D'ailleurs, dès cette époque, d'autres scientifiques comme le néerlandais Willem de Sitter (1872-1934), le russe Alexander Friedmann (1888-1925) ou l'abbé belge Georges Lemaître (1894-1966), concluaient, à partir des mêmes équations, à un Univers en expansion. Ce sont les observations de Edwin Hubble, dans les années vingt, qui donneront raison à ces derniers. Il mit effectivement en évidence des galaxies extérieures à la Voie lactée (voir sujet II, 2, céphéides) et surtout, que ces galaxies s'éloignent les unes des autres. Si l'Univers est en expansion, il se refroidit et, par voie de conséquence, on peut donc avancer qu'il était plus chaud à l'origine : il y a donc bien eu un point de départ, le Big Bang.

1. le Big Bang
Si l'Univers est en expansion, on peut en réalité avancer deux grandes explications :
* il y a conservation de la matière qui, petit à petit, se dilue au fur et à mesure de cette expansion : on en revient à un point d'origine, le Big Bang ;
* la matière se crée et se détruit sans cesse dans la même proportion et on se trouve dans un Univers stationnaire qui, selon cette conception, est ici éternel et toujours le même.
C'est cette deuxième hypothèse qui aura au début le plus d'adeptes parmi lesquels, le britannique Fred Hoyle (1915-2001), connu notamment pour avoir créé le terme de Big Bang afin de se moquer de la théorie rivale de la sienne. Il faut dire que jusque dans les années 40, le taux d'expansion de l'univers était notoirement surévalué (et donc son âge sous-évalué) et on en arrivait au paradoxe que les études géologiques de notre planète la décrivaient comme plus ancienne que l'Univers lui-même... Il faudra attendre qu'une évaluation plus précise de l'âge de l'Univers remette en selle le Big Bang...
Quoi qu'il en soit, les deux théories s'opposaient sans que l'une d'entre elles prenne le pas sur l'autre de manière définitive et c'est à cet instant que le hasard entra en jeu.

2. la découverte de Penzias et Wilson
Nous sommes alors en 1964. Deux radioastronomes, Arno Penzias et Robert Wilson, travaillent pour la compagnie américaine de téléphonie Bell. Ils viennent d'entrer en possession d'une antenne ayant servi à la communication avec des satellites artificiels et, comme ils cherchent à mesurer le rayonnement radio de la Voie lactée, ils décident de transformer l'antenne en radiotélescope. Désirant la calibrer, ils cherchent à mesurer les bruits de fond respectifs de la Voie lactée et de l'atmosphère terrestre. Ils découvrent ainsi un autre bruit de fond, jusqu'alors inconnu, qu'ils attribuent à un artefact de leur installation. Durant plusieurs semaines, ils vont tout faire pour éliminer ce bruit, allant même jusqu'à chasser les pigeons des alentours dont les déjections, pensent-ils, sont susceptibles de provoquer le bruit parasite. Rien n'y fait. Le bruit intempestif se situe dans la longueur d'onde 7,35 cm et, traduit en chaleur d'antenne, correspond à une température du ciel de 2,7 K ; il ne varie pas en fonction du temps ou des saisons et est constant quelle que soit la direction observée. Perplexité des deux chercheurs... Les deux hommes ne sont pas trop au courant des travaux menés par ailleurs en cosmologie (dont les données théoriques sur le Big Bang prédisent la réalité d'un tel signal) et c'est par hasard qu'ils confient leur problème à des collègues astronomes. On se rend vite à l'évidence : les deux chercheurs de chez Bell ont découvert les traces radio du fond diffus cosmologique, une découverte qui leur vaudra quelques années plus tard, en 1978, le prix Nobel de physique.

3. le fond diffus cosmologique
C'est le rayonnement électromagnétique le plus ancien de l'Univers. On a déjà dit que l'Univers est en expansion et, si l'on s'en réfère à la théorie du Big Bang, qu'il a été beaucoup plus chaud par le passé. Si chaud même qu'il fut une époque où la propagation de la lumière a été beaucoup plus difficile et que les rayons lumineux, au lieu de se propager comme de nos jours, ont été difractés par la matière dense du début, un peu à la manière des phares d'une voiture par temps de brouillard. Le temps passant et l'expansion de l'Univers progressant, cette matière s'est faite proportionnellement plus ténue ouvrant un passage sans obstacle aux photons lumineux : l'Univers est devenu transparent. On sait aujourd'hui que la transparence de l'Univers est apparue environ 380 000 ans après le Big Bang. L'onde électromagnétique découverte par Penzias et Wilson et qui correspond au rayonnement d'un corps noir (voir glossaire) à 3 degrés Kelvin (comme le prévoyait la théorie) est donc le reliquat – ou l'image – du temps où l'Univers était encore opaque et cette observation indiscutable est une preuve considérable en faveur de la réalité du Big Bang par opposition à la théorie de l'Univers stationnaire.

4. La théorie du Big Bang s'impose
La découverte du fond diffus cosmologique fut le premier et peut-être le plus célèbre des arguments en faveur de la théorie du Big Bang et de l'expansion de l'Univers.
L'expansion de l'Univers, rappelons-le, est la conséquence directe de la théorie de la relativité générale d'Einstein : celle-ci explique en effet que tous les composants de l'Univers sont soumis à des forces dépendant des différentes formes de la matière. Depuis le Big Bang et jusqu'à aujourd'hui, notre Univers s'est dilaté dans toutes les directions (en créant un espace à la manière d'une éponge qui se dilate mais en dehors de laquelle rien n'existe) et, connaissant les propriétés physiques de toutes ces formes de matière, il est possible de décrire les caractéristiques de cette expansion. Non seulement nous sommes capables de connaître le taux d'expansion actuel de l'Univers (c'est la constante de Hubble, voir sujet II, 2, céphéides) mais aussi son expansion du passé. Par ailleurs, on comprend facilement – et pour schématiser – que cette expansion est la résultante du mouvement d'étirement du début moins les forces de gravitation qui attirent les objets (galaxies, étoiles, etc.) les uns vers les autres. On aurait donc pu s'attendre à un ralentissement de cette expansion ou, au moins, à sa stabilisation. C'est tout le contraire qui s'est produit puisque, en 1998, les astronomes sont arrivés à la conclusion que l'expansion s'accélère ! Ce fut une véritable surprise puisqu'il fallait admettre l'existence d'une forme d'énergie (appelée depuis énergie noire) qui s'oppose à la gravitation... Quelle est la nature de cette énergie noire ? Nul ne le sait. De même que l'on ne comprend pas pourquoi la matière visible qui compose l'Univers ne représente que le cinquième d'une « matière sombre » dont les caractéristiques sont inconnues (on a calculé sa masse à partir des mouvements des galaxies) et déjà prédite en 1932 par Einstein et de Sitter. Energie noire, matière sombre, que de questions sans réponses mais n'est-ce pas cela qui fait tout l'intérêt de la science en général et de l'astronomie en particulier ?


Glossaire (in Wikipedia France)
* cosmologie : la cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.
* corps noir : en physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température. En pratique, un tel objet matériel n'existe pas, mais il représente un cas idéalisé servant de référence pour les physiciens. Contrairement à ce que son nom suggère, un corps noir n'apparaît pas forcément noir. En effet l'adjectif «noir» signifie ici que l'objet lui-même absorbe toute la lumière extérieure qui tomberait sur lui, et ne reflète aucune radiation non plus. La seule radiation provenant du corps noir est la radiation thermique, ne dépendant que de la température du corps. Concernant le fond diffus cosmologique, celui-ci, selon la théorie du Big Bang, se devait d'avoir les caractéristiques d'un corps noir, ce qui fut effectivement démontré.

Photo : fond diffus cosmologique photographié par le satellite MAP, de la NASA, en 2002
Nota : c'est l'image la plus précise du fond diffus cosmologique. Elle a été prise par le satellite MAP (microwave anisotropy probe) et a confirmé l'âge de l'Univers : 13,7 milliards d'années (à 100 millions d'années près). Outre le fait que MAP a permis de déterminer la naissance des premières étoiles (les étoiles primordiales) à seulement 200 000 millions d'années après le Big Bang (ce qui est une surprise), les astronomes ont également pu calculer grâce à lui la répartition de la matière dans l'Univers : 4 % de matière ordinaire, 23 % de matière sombre, le reste (presque les trois-quarts !) est probablement l'énergie noire expliquant (?) l'accélération de l'expansion de l'Univers...
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# Posté le lundi 03 septembre 2007 12:30
Modifié le samedi 09 février 2008 12:42

DE L'EVOLUTION : réponses aux créationnistes

DE L'EVOLUTION : réponses aux créationnistes
évolution des primates.
(sources : www.ac-versailles.fr/etabliss/ec-pergaud-montesson/)



There are Americans who believe that the earth is only about 6,000 years old; that human beings and all other species were brought into existence by a divine Creator as eternally separate variations of beings; and that there has been no evolutionary process.
They are creationists—they call themselves "scientific" creationists—and they are a growing power in the land, demanding that schools be forced to teach their views. State legislatures, mindful of the votes, are beginning to succumb to the pressure. In perhaps 15 states, bills have been introduced, putting forth the creationist point of view, and in others, strong movements are gaining momentum.
(Isaac Asimov, The "Threat" of Creationism, New York Times Magazine, June 14, 1981)

Certains américains pensent que la Terre est seulement âgée de 6000 ans, que les êtres humains et toutes les autres espèces ont été engendrés par un Créateur divin en tant que groupes d'êtres différents et éternels et qu'il n'y a jamais eu de processus évolutif.
Ce sont des créationnistes – ils se nomment eux-mêmes créationnistes scientifiques - et ils possèdent un grand pouvoir dans le pays, exigeant que les écoles soient obligées d'enseigner leurs vues. Les autorités des états, soucieuses des votes, commencent à succomber à la pression. Dans peut-être 15 états, des lois ont été promulguées pour imposer le point de vue créationniste tandis que dans d'autres de puissants mouvements se renforcent.
(Isaac Asimov, la « menace » du créationnisme, New York Times Magasine, 14 juin 1981) (voir glossaire)


Nombre de fondamentalistes religieux, nous avons déjà eu l'occasion de l'évoquer dans d'autres sujets, contestent formellement certaines avancées scientifiques, notamment en ce qui concerne la théorie de l'évolution, leur bête noire depuis les travaux de Darwin. Si quelques uns des arguments avancés semblent puérils aux yeux de l'homme informé, d'autres sont plus subtils et, parfois, il faut bien réfléchir pour comprendre où se trouvent les pièges dans le discours tenu. Dans ce sujet, je me propose de passer en revue quelques uns des arguments avancés et les réponses possibles, étant entendu que, dans un tel contexte, l'on ne saurait être exhaustif. Il va de soi – mais il est toujours préférable de le préciser – qu'il ne s'agit nullement pour moi d'ouvrir un quelconque débat destiné à opposer science et religion (ce qui m'a été parfois reproché) mais de répondre à ceux que leur foi égare dans des directions insoutenables car définitivement obscurantistes.
Souvent appuyés sur une mauvaise compréhension de la théorie de l'évolution, voire totalement spécieux, ces arguments créationnistes peuvent faire douter : ne nous laissons ni impressionner, ni manipuler car tous sont réfutables. Florilège :

1. la théorie de l'évolution n'est qu'une théorie, pas un fait scientifique
Il est complètement impossible de séparer les faits de la théorie et c'est justement l'observation des faits qui fait évoluer la théorie de l'évolution. Rappelons que la théorie de l'évolution a été bâtie à partir de faits patiemment observés, les premiers par Darwin lors de son périple à bord du Beagle, notamment aux îles Galápagos. C'est à partir de ces faits scientifiques qu'il a bâti la théorie qui le rendit célèbre. D'autres scientifiques lui ont succédé et ont apporté leur pierre à l'édifice. Alors oui, certains aspects de la théorie de l'évolution ont été réinterprétés, d'autres modifiés, d'autres encore abandonnés et c'est précisément l'extraordinaire faculté de cette théorie à pouvoir être complétée qui en fait une construction purement scientifique.

2. la théorie de l'évolution explique tout par le hasard mais les choses se dégradent toujours quand on les laisse à l'abandon
Le hasard joue effectivement un rôle important dans la théorie de l'évolution si l'on songe aux mutations, forcément aléatoires, et à la contingence (voir sujet I, 3, le schiste de Burgess) mais la théorie s'appuie également sur la sélection naturelle qui, elle, ne doit rien au hasard, puisque ce sont les qualités intrinsèques d'un individu (ou d'une espèce) qui lui permettent de s'adapter.

3. les mutations sont toutes nocives : elles n'ont donc pas pu faire évoluer les espèces
C'est un argument fallacieux : on sait que les mutations peuvent être avantageuses ou néfastes mais surtout (c'est le cas le plus fréquent) neutres.
Lors du changement du milieu où vivent des individus jusque là bien adaptés, c'est l'apparition d'individus mutants qui permet à l'espèce de se maintenir : cela a été prouvé bien des fois pour, par exemple, les bactéries mais c'est également vrai pour des organismes plus élaborés. Je ne peux m'empêcher de penser au cas des malades atteints de drépanocytose : il s'agit d'une mutation qui transforme les globules rouges normalement sphériques de l'individu en globules en forme de faucille (d'où l'autre nom de la maladie : l'anémie falciforme). Du coup, le porteur de l'anomalie devient résistant à certaines complications du paludisme. En pareil cas, le fait d'être porteur de la mutation permet donc de mieux résister à la maladie et de se reproduire plus facilement que les sujets normaux (évidemment, en milieu non impaludé, l'avantage se transforme en handicap puisque les globules rouges falciformes sont de moins bonne qualité).

4. la fréquence des mutations est insuffisante pour expliquer la diversité des espèces
Il s'agit là d'une approche simplificatrice : une certaine variabilité résulte bien des mutations mais pas seulement car il existe également de nombreuses recombinaisons se produisant, sans modification des gènes, au cours de la reproduction. Ce qui importe, c'est l'expression des caractères lors de la régulation des gènes et leur interaction avec ce système de régulation, phénomène extrêmement variable. Des espèces totalement différentes peuvent avoir un patrimoine génétique très proche : par exemple, l'homme partage 99% de ce patrimoine avec certains grands singes. L'important ici est l'évolution des parties codantes (une petite partie seulement du potentiel génétique), évolution soumise à la sélection naturelle et celle-ci agit surtout au niveau épigénétique (voir sujet I, 2, évolution de l'Evolution).

5. on n'a jamais observé une mutation qui conduirait à une augmentation d'information génétique et donc à une « nouvelle information »
Puisque l'argument sur la seule nocivité des mutations commence à se révéler insuffisant (voir paragraphe 3), les créationnistes ont avancé cette nouvelle idée mais elle est également fausse. Ils prétendent à présent que jamais une « nouvelle information » n'a vu le jour au cours de l'évolution : ils veulent dire ici l'apparition de gènes codants pour de nouveaux caractères, comme, par exemple, de nouveaux organes. C'est pourtant ce qui s'est passé au cours de l'évolution. On sait qu'il est parfaitement possible – et cela a été observé – que, lors de la duplication de gènes préexistants, une des copies soit sensiblement différente de l'originale et c'est même un mécanisme important de l'évolution (c'est ce qui explique, par exemple, les différents groupes sanguins chez l'homme).
Dans le même ordre d'idée, un autre mécanisme, quoique rare, est la fusion de deux organismes distincts (endosymbiose) qui ne deviennent plus qu'un seul, avec l'augmentation du matériel génétique qui en résulte. On explique ainsi la présence des mitochondries dans nos cellules : ces petits organites indispensables à la bonne marche cellulaire sont en fait d'anciennes bactéries incorporées il y a très longtemps en une sorte d'association bénéfique pour les deux partis.
On peut également citer l'épigénèse qui permet aux cellules totipotentes de l'embryon (voir glossaire) de se « spécialiser » peu à peu afin de créer des lignées de cellules de plus en plus différenciées avec augmentation de l'information génétique.

6. les partisans de la théorie de l'évolution font des erreurs parfois grossières
Il est exact que les chercheurs évolutionnistes ont parfois fait des erreurs : par exemple, en attribuant à un ancêtre de l'Homme des squelettes fossiles qui, par la suite, se sont révélés appartenir à des animaux n'ayant rien à voir avec lui. Comme l'a fait remarquer le paléontologue S. J. Gould dans plusieurs de ses articles scientifiques, il s'agit là d'un argument pour le moins surprenant de la part des créationnistes puisque, en somme, cela revient à reconnaître les ressemblances existant entre les anatomies humaines et animales... Mais on a surtout affaire ici à de la mauvaise foi : on sait bien que la science procède par tâtonnements et que c'est un de ses grands atouts que de savoir se remettre en question. Au contraire des créationnistes pour lesquels leur dogme est acquis une fois pour toutes et n'est jamais modifié, les évolutionnistes reconnaissent volontiers leurs erreurs et leurs approximations : c'est en soumettant une théorie à la lumière de nouvelles découvertes et à de nouvelles preuves expérimentales qu'il est possible de la faire progresser. On peut même avancer que c'est probablement là que se situe le c½ur de la recherche scientifique...

7. la théorie de l'évolution ne peut expliquer la naissance de la vie
Certes, la science ne peut pas encore expliquer de manière définitive l'apparition de le Vie sur Terre (encore que l'on ait de bonnes pistes comme les sources sous-marine hydrothermales, les travaux de Miller reconstituant l'atmosphère primitive et y faisant apparaitre des acides aminés, etc.). Toutefois, seule la théorie de l'évolution permet d'expliquer l'extraordinaire diversité de la Vie, présente et surtout passée : il faut se souvenir que 99% des espèces ayant un jour vécu sur notre planète ont aujourd'hui disparu (voir sujet I, 5, les extinctions de masse). Cette diversité cadre effectivement assez mal avec l'idée d'une Terre créée une fois pour toute il y a 6000 ans...

8. la théorie de l'évolution explique peut-être de petites variations chez certaines espèces mais pas l'apparition de nouvelles espèces
Il n' y a pas de différence entre les « petites variations » intraspécifiques et les « grandes » variations interspécifiques : elles sont toutes gouvernées par des modifications du code génétique, c'est à dire par les mutations chromosomiques. Le temps passant, les différences au sein d'une même espèce peuvent entraîner des spéciations : à partir de populations appartenant à une même espèce, on arrive, entre autre par isolement géographique, à aboutir à des populations non-interfécondes et donc à de nouvelles espèces.
Il en va de même pour les grands plans d'organisation du vivant qui sont régis par certains gènes appelés hox. Toutefois, ces mutations sont globalement le plus souvent défavorables et ne sont donc pas retenues par la sélection naturelle. Ceci explique pourquoi il y a finalement peu de modifications des grands schémas d'organisation de la Vie.

9. certaines espèces n'évoluent jamais
Les espèces évoluent à des rythmes différents et certaines d'entre elles en apparence pas du tout (?). Cette stabilité de certaines espèces est parfaitement conforme à la théorie de l'évolution mais est-elle réelle ? Il faut en effet se rappeler que nous ne disposons, dans la majorité des cas, que de quelques os fossiles et il est alors bien difficile de savoir si une modification a pu avoir lieu pour les éléments non conservés.

10. l'homme est différent des animaux et il est impossible de les relier, notamment au niveau spirituel
L'homme est un primate dont les capacités cognitives sont certainement les plus développées du monde vivant mais il n'existe pas de différence de nature entre lui et les animaux. D'ailleurs, l'éthologie (voir glossaire) a démontré depuis longtemps que les animaux, notamment les plus proches de nous, possèdent également une certaine conscience de soi, une capacité d'abstraction plus ou moins développée, un langage symbolique, etc. Le rire lui-même, on le sait à présent, n'est pas le propre de l'homme (voir sujet IV, 1, l'âme).

11. impossible pour l'homme de descendre du singe
L'idée que l'homme « descendrait » du singe est aussi vieille que l'opposition des créationnistes à la théorie de l'évolution. En fait, l'homme ne descend pas du singe mais partage avec l'un d'entre eux, le chimpanzé, un dernier ancêtre commun, les branches s'étant séparées il y a des millions d'années. Ceci explique d'ailleurs pourquoi on ne peut pas parler d'évolution linéaire, les différentes lignées représentant au contraire une sorte de buisson assez touffu. Il n'y a donc pas de hiérarchie de l'évolution mais une coévolution.

12. la science ment pour défendre des hypothèses discutables
La science souhaite avant tout connaître la Nature, le monde dans lequel nous vivons. Elle ne cherche pas à « asséner des vérités » mais à expliquer à partir d'observations des phénomènes naturels, d'où des regroupements sous forme de modèles, de lois et de théories explicatives. Avec l'avancée de nos connaissances, les modèles sont affinés, les théories complétées, certaines explications abandonnées. On l'a déjà dit, la science progresse à petits pas entrecoupés d'avancées plus importantes : elle ne « ment » pas, elle cherche.

Cher ami lecteur, j'ai souhaité passer en revue quelques unes des principales idées antiscientifiques avancées par les adversaires de la théorie de l'évolution. Bien sûr, il reste de nombreux points qui, faute de place ou de temps, n'ont pas pu être abordés dans ce sujet. Si d'aventure, il vous arrivait au fil de vos lectures ou de vos discussions d'en trouver, n'hésitez surtout pas à me le faire savoir : nous essaierions alors de décrypter et de répondre. Sans préjugés mais sans complaisance.


Glossaire (in Wikipedia France)
* Asimov, Isaac (1920-1992) est connu comme étant un des plus grands écrivains de science-fiction (les Robots, Fondation, etc.). Docteur en chimie, il écrivit de nombreux ouvrages et articles de vulgarisation scientifique et fut un ardent défenseur de la théorie de l'évolution. Son combat anti-créationniste est demeuré célèbre.
* cellules totipotentes ou cellules souches : une cellule souche est une cellule indifférenciée se caractérisant par sa capacité à engendrer des cellules spécialisées en se différenciant et sa capacité à se multiplier quasi infiniment à l'identique (autorenouvellement), notamment en culture.
* éthologie : classiquement, il s'agit de l'étude du comportement animal tel qu'il peut être observé en milieu naturel. De nos jours le sens donné à l'éthologie est plus restreint : il s'agit de l'étude objective et scientifique des comportements animaux inspirée notamment par les travaux de Konrad Lorenz (1903-1989) et Nikolaas Tinbergen (1907-1988) dans la première moitié du XXe siècle. Il faut de plus inclure dans cette signification l'étude comportementale des êtres humains et des relations homme-animal. Le principe de base de l'éthologie étant d'utiliser une perspective biologique pour expliquer le comportement, cette science est aussi appelée « biologie du comportement ».
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# Posté le mardi 11 septembre 2007 09:46
Modifié le samedi 09 février 2008 12:42