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La Lune par Astrofiles

Source article:http://www.astrofiles.net/astronomie-la-lune-46.html

 

Depuis des milliards d’années, la Lune est la fidèle compagne de notre berceau, la Terre. Depuis toujours, sa présence est pour nous un réconfort. Elle a permis à beaucoup d’hommes de se repérer la nuit. C’est un astre si proche de nous que 12 hommes y on déjà posé le pied! La Nasa envisage même d’y installer une station permanente.

Sans la Lune, il est probable que la vie telle que nous la connaissons n’ait jamais pu voir le jour sur Terre. Malgré le fait que la Lune ne soit que notre satellite naturel, son influence sur notre planète est immense.
C’est elle qui organise le va-et-vient incessant des marées, grâce à sa force gravitationnelle. C’est sa force qui maintient la Terre sur son axe légèrement penché, permettant l’existence des saisons. Sans la Lune, notre Terre serait un monde déchainé par les vents violents et les cataclysmes, et seule une forme de vie primitive serait capable de résister à un tel climat.
Au fil des milliards d’années, la force gravitationnelle de la Lune a ralenti la vitesse de rotation de la Terre qui à l’origine était de 6 heures, et qui aujourd’hui est de 24 heures. Et ce ralentissement de la rotation terrestre n’est pas terminé: dans quelques milliards d’années, la durée d’un jour terrestre sera multipliée par cinquante.
Mais d’où vient ce phénomène? En réalité, la force qu’exerce la Lune sur les océans provoque des renflements de part et d’autre de la Terre, qui ont pour conséquence de ralentir sa rotation. C’est donc le mouvement incessant des marées qui réduisent la vitesse de rotation de la Terre.

De plus, ce ralentissement de la rotation terrestre provoque un autre phénomène: l’éloignement de la lune par rapport à la terre, et c’est ce qui explique que les jours sont plus longs aujourd’hui qu’il y a plusieurs milliards d’années, et que dans quelques milliards d’années une journée durera beaucoup plus que 24 heures…

Il faut 27 jours à la Lune pour parcourir son orbite, c’est à dire sa rotation autour de la terre. Elle a une face constamment éclairée. Depuis la Terre, la surface éclairée de la lune grandit chaque jour: c’est pour cela qu’on voit des croissants de lune.

Formation de la lune

 

On pense que la Lune s’est formée suite à l’impact d’un astéroïde gros comme la moitié de la Terre. Un anneau de débris s’est alors mis en orbite autour de la Terre, et la Lune se serait formée à partir du morceau de Terre éjecté suite à l’impact et des débris alentours.
4,5 Milliards d’années plus tard, la Lune porte toujours les cicatrices de cet impact gigantesque. On peut en effet y observer un nombre incalculable de cratères, ainsi que de très larges taches sombres, que l’on appelle des mers.

Les cratères de la lune

Mais d’où viennent ces mers ?

Les premiers observateurs de la Lune ont nommé ces grandes taches sombres des « mers« , car ils pensaient qu’il s’agissait d’océans d’eau comme sur Terre. Ces observateurs du 17ème siècle ont donné à ces « mers » des noms calqués sur certains phénomènes terrestres attribués à la Lune: Mer des Crises, Mer de la Tranquillité, Mer de la Sérénité, Mer des tempêtes, etc.

Ces mers ont été formées à une époque ou l’intérieur de la Lune était liquide (lave en fusion). Lorsque de gros météorites la percutaient, des trous gigantesques se formaient, et des couches de lave jaillissant de l’intérieur venaient les inonder pour ensuite se solidifier en une mer de basalte.

On pense que les innombrables bombardements de météorites ont cessé il y a environ trois milliards d’années, et lorsqu’on regarde la Lune aujourd’hui, on regarde un vestige du passé: tous les impacts sont restés intacts, car aucun vent, ni aucune atmosphère n’étant présente sur la Lune, il ne peut y avoir la moindre érosion.

Caractéristiques de la Lune

 

La lune est un endroit désolé, vide et stérile, sans air, ni eau, ni végétation. Le jour, la température peut grimper jusqu’a 120°C, et la nuit elle retombe jusqu’à -163°C. Le changement de température est très brutal.
La gravité présente sur la Lune correspond à 1/6éme de celle de la Terre. Cela signifie qu’un homme de 80 Kg sur Terre ne pèsera plus que 13 Kg sur la Lune. C’est à cause de cette faible gravité que l’on a pu voir les hommes qui ont foulé le sol de la Lune faire des bonds de géants!
La Lune n’a aucune atmosphère. Cela signifie que si vous allez sur la Lune, vous aurez beau crier, personne ne vous entendra, car il n’y a pas d’air pour transporter le son. Le seul moyen de communiquer se ferait à l’aide de radios. L’absence d’atmosphère sur la Lune est aussi la raison pour laquelle le ciel est toujours noir, car le spectre de lumière du soleil sur Terre est divisé par les molécules d’air, ce qui nous donne un ciel bleu.

Vivre sur la Lune est impossible sans combinaison adaptée. La combinaison spatiale protège des températures extrêmes, des radiations solaires et de l’absence d’oxygène.

Sur Terre, il y a souvent des pluies de météorites. Lorsque ces météorites traversent notre atmosphère, elles brûlent pour donner ce que l’on appelle couramment des étoiles filantes. Ces météorites tombent également sur la Lune à toute vitesse. Mais comme il n’y a aucune atmosphère, ces météorites viennent directement s’écraser sur le sol lunaire. C’est très dangereux pour les astronautes.
Toutes proportions gardées, la Lune est un satellite gigantesque par rapport aux autres satellites du système solaire. La plupart des autres satellites sont beaucoup plus petits que la planète autour de laquelle ils orbitent. Or la Lune n’est que quatre fois plus petite que la Terre, ce qui en fait un objet céleste exceptionnel.
La taille de la Lune est si grosse par rapport à notre planète que certains scientifiques ont émis l’idée que le couple Terre-Lune formait presque une planète double, dans un système binaire. Si l’on observait au télescope la Terre et la Lune depuis une autre planète, on verrait deux sphères presque identiques, tandis que lorsque l’on observe Jupiter, on voit à quel point ses satellites sont petits en comparaison.
La surface de la lune est composée en grande partie d’une fine poussière de basalte qui s’est avérée assez problématique lorsque les astronautes sont allés sur la Lune. Cette fine poudre collait à leurs équipements et s’introduisait dans leurs combinaisons.
Comment se fait-il qu’il y ait des montagnes de plusieurs milliers de mètres sur la Lune, alors qu’il n’y existe aucune plaque tectonique ? Ces montagnes se sont formées suite à de gigantesques impacts de météorites qui ont expulsés la matière lunaire vers l’extérieur.

Apocalypse

La lune tourne-t-elle sur elle-même ?

 

La lune tourne sur elle-même, une fois tous les 27 jours. Un jour lunaire correspond donc à 27 jours sur terre. La Lune tourne sur elle-même à la même vitesse qu’elle fait un tour de terre: c’est pour cette raison qu’on en voit toujours la même face et que l’on parle de la face cachée de la Lune.
La technologie nous permet aujourd’hui de voir et d’étudier la Lune comme jamais auparavant. Mais bien avant que l’on dispose de ces moyens sophistiqués, l’observation de la Lune a toujours été d’une importance capitale pour les habitants de la planète Terre.
Depuis 1500 ans, la Lune est considérée comme une source de lumière, comme un guide pour la navigation et comme un calendrier naturel. Avant l’invention des dispositifs de mesure actuels, il n’était pas simple de mesurer le temps: soit on utilisait le Soleil, soit la Lune. Autrefois, pour pouvoir déterminer une date en utilisant un calendrier solaire (comme nous le faisons aujourd’hui avec 365 jours par an), il fallait consigner chaque journée, ce qui est une tâche très difficile à accomplir.
Il est plus simple d’utiliser un calendrier lunaire, car on remarque aisément les différentes phases lunaire: pleine Lune (Lune entièrement visible), nouvelle Lune (Lune invisible). Comme il y a dans un cycle lunaire 28 à 29 jours, c’est beaucoup plus facile à compter, ce qui explique pourquoi la plupart des civilisations ont d’abord utilisé des calendriers lunaires pour mesurer le temps…
Autrefois, les observateurs ont remarqué que la Lune avait une influence physique sur la Terre. C’est elle qui orchestre le mouvement des marées. Les marées sont effectivement provoquées par l’attraction gravitationnelle de la Lune, qui attire l’eau de la Terre vers elle, ce qui crée un léger renflement dans sa direction. Mais il existe systématiquement un deuxième renflement dans la direction opposée à la Lune.
Chaque jour, il y a donc deux marées hautes. Cette deuxième marée est provoquée par la force centrifuge de la Terre: comme la Terre et la Lune sont en rotation, la force qui les anime pousse l’eau qui se trouve de l’autre côté à aller vers l’extérieur.

La Lune

Pour certaines espèces animales, le flux et le reflux incessant de l’océan provoque une érosion forte des roches, ce qui leur crée des abris très utiles.
La force de gravitation qu’exerce la Lune sur la Terre est ce qui permet à toute vie terrestre d’exister! En effet, cette force permet de stabiliser le climat terrestre en maintenant l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre. C’est cette inclinaison qui nous permet à tous de vivre au rythme des saisons. Sans cette inclinaison, la Terre ne connaitrait pas de saison, et nous ne serions probablement pas ici pour en parler…
Si la Lune n’existait pas, ou si elle était trop petite, l’inclinaison du pôle Nord serait totalement différente, ce qui aurait pour effet de modifier de façon complètement anarchique l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre. Il en résulterait alors une totale dérégulation du climat, et vivre sur une telle planète serait un enfer!

Origine de la Lune

 

Au fil du temps, la présence imposante de notre astre dans le ciel à poussé les hommes à s’interroger sur son origine. Il y a plus de 2000 ans, certaines théories grecques expliquaient qu’un morceau de la Terre s’en serait détaché pour former la Lune. Mais à l’époque, la Lune était un objet plutôt vu comme une boule de feu, ou encore un Dieu.
La question sur l’origine de la Lune a longtemps été source d’intrigue. Au 17ème siècle, l’astronome italien Galilée pointe sa lunette astronomique en direction de la Lune. Il y découvre le sol d’un autre monde. Observer la Lune dans un télescope est très différent de ce que l’on voit à l’œil nu.
La Lune au télescope nous permet de nous rendre compte de la réalité de cet objet: une gigantesque boule criblée de cratères, alors que durant des millénaires, c’était quelque chose de très mystérieux. Galilée à dessiné en détail ses observations de la Lune, et a établi qu’elle n’était ni un Dieu, ni une boule de feu.

Théorie de la Co-accrétion

En 1873, la première théorie sur l’origine de la Lune, basée sur des preuves scientifiques, est dévoilée. Elle a été imaginée par l’astronome français Edouard Roche, qui explique que la Terre et la Lune se sont formées en même temps, à partir des mêmes matériaux: c’est la théorie de la Co-accrétion.
Edouard Roche décrivait le couple Terre-Lune comme un mini système solaire. Il pensait que la Terre était une boule de gaz qui, en refroidissant se serait contractée en rependant un cercle de gaz tout autour d’elle pour former la Lune.
Cependant, il y a un problème avec cette théorie: la Lune contient bien moins de fer que la Terre, ce qui ne devrait pas être le cas si ces deux astres étaient issus des mêmes matériaux. Contrairement à la Lune, la Terre contient un noyau de fer. La Lune ressemble plus à un bloc de roche. Si la Lune était formée avec le même matériau que la Terre, elle devrait contenir la même quantité de fer ; c’est le seul point qu’Edouard Roche ne peut expliquer avec sa théorie.

Théorie de la fission

Une autre idée assez proche de la théorie de la Co-accrétion voit le jour en 1878: la théorie de la fission par George Darwin (fils de Charles Darwin).
George Darwin a marqué la communauté scientifique pour ses recherches sur le phénomène des marées. Il a déterminé, en analysant le mouvement des marées, que la Lune s’éloignait progressivement de la Terre.
Cette théorie sur l’éloignement de la Lune sera prouvée un siècle plus tard lorsque les premiers hommes y poseront le pied. Ils ont installé de petits miroirs sur le sol lunaire, puis un faisceau laser a été envoyé depuis la Terre pour se refléter dans ces miroirs. La distance exacte entre la Terre et la Lune a ainsi pu être calculée. Et on a remarqué que cette distance augmente d’un peu plus de trois centimètres par an !
Darwin a réfléchi à ce qui se passerait si l’on inversait le processus, en faisant tourner la Lune et la Terre en sens inverse. Il a conclu mathématiquement que la Lune et la Terre étaient incroyablement proches à une époque très lointaine. Leur vitesse de rotation était beaucoup plus rapide qu’aujourd’hui. Mais ses calculs mathématiques n’ont pas permis de démontrer que les deux astres ont été en contact. Ses calculs se sont arrêtés à une époque ou la Lune se trouvait à environ 8000 km de la Terre (contre 380 000 aujourd’hui).
Durant des années, les scientifiques ont étudié et débattu sur l’hypothèse de la fission. Ils ont fini par conclure que la fission ne pouvait pas engendrer le mouvement relatif entre la Terre et la Lune.

Théorie de la capture

En 1910, Thomas Jefferson Jackson See, doctorant en astronomie, étudie les théories sur l’origine de la Lune, mais n’est pas convaincu. Il va élaborer sa propre théorie, radicalement différente, dénommée « théorie de la capture ».
Cette théorie affirme que la Lune s’est formée très loin de la Terre, aux confins du système solaire, orbitant autour du soleil comme les autres planètes. Elle serait passée trop près de la Terre et aurait été capturée par la gravitation terrestre.
Cette théorie permet d’expliquer pourquoi la Terre et la Lune n’ont pas la même quantité de fer: en effet, si la Lune s’est formée ailleurs, sa composition peut être bien différente de la Terre. Cependant, il est très peu probable que la force gravitationnelle de la Terre puisse capturer un objet aussi énorme que la Lune.
Ces trois théories contiennent toutes des incohérences, et aucune ne prouve réellement comment la lune s’est formée.

Théorie de l’impact géant

C’est la théorie actuellement retenue par le monde scientifique, car c’est celle qui compte le moins d’incohérences. Elle a été avancée par William Hartmann, astronome de renom, et peintre spécialisé dans les représentations de l’espace.
Cette théorie voit le jour en 1974. Elle explique qu’il y a 4 milliards d’années, la Terre est entrée en collision avec une planète d’à peu près la taille de Mars.

Ce choc absolument gigantesque a entraîné la rotation de la Terre. La collision a été tellement forte qu’une grande partie de matière a été projetée en orbite autour de la Terre, et se serait par la suite amalgamée pour former la Lune.Il semblerait qu’avant la collision, la Terre était partiellement en fusion. En percutant la Terre, l’autre planète se serait complètement désagrégée en formant un grand jet de matière autour de la Terre. Le processus de formation de la Lune aurait mis moins d’un an après la collision à s’achever.

Impact entre la Lune et la Terre

Cette théorie a été avancée lorsque des hommes sont allés sur la lune entre 1969 et 1972 et ont rapporté sur Terre des échantillons de roche lunaire. Cette roche ressemble beaucoup au sol terrestre, mais contient beaucoup moins de fer. C’est cette particularité qui montre que la Lune est née d’une collision.

Scénario d’apparition de la Lune

 

Il y a 4,5 milliards d’années, la Lune n’existe pas encore et le jeune système solaire compte à peu près deux fois plus de planètes qu’aujourd’hui. Beaucoup d’entre elles seront détruites suite à des collisions mutuelles.
Mais il en existe une, que l’on appelle Théia (ou Orphée) et dont la taille est deux fois plus petite que la Terre, qui s’approche dangereusement de la toute jeune Terre. La collision entre ces deux mondes déploie une énergie inconcevable.
Si un humain avait pu observer la course de Théia depuis la Terre, il aurait d’abord vu un objet de la taille d’une étoile grossissant de plus en plus. Juste avant l’impact, le ciel est entièrement caché par cet objet monstrueux. Lors de l’impact, notre humain n’existe plus, et il ne reste plus qu’une lumière blanche gigantesque.
On considère que le diamètre de Théia était d’à peu près 6500 Km (taille de la planète Mars). A titre de comparaison, sachez que l’astéroïde responsable de la disparition des dinosaures ne mesurait que 10 Km de diamètre !
La vitesse de déplacement de Théia est de 40 000 Km à l’heure. Juste avant l’impact, la force de gravité des deux planètes arrachent littéralement leurs manteaux respectifs.
Lorsque les deux astres entrent en collision, l’énergie dégagée correspond à plusieurs milliards de bombes nucléaires. Une quantité phénoménale de roche est projetée dans l’espace. Cette matière éjectée forme alors autour de la Terre un anneau de poussière et de roche, un peu comme on peut le voir sur la planète Saturne. Le processus d’accrétion s’engage : des morceaux de matière se mélangent pour former des blocs de roche de plus en plus massifs.
Tous ces débris qui s’agglomèrent forment une boule de roche de plus en plus massive dont la gravité augmente au fur et à mesure qu’elle grossit, entrainant une réaction en chaîne : petit à petit, la majorité des morceaux de roche viennent se coller à cette boule gigantesque  et finissent par former notre Lune.
Lorsque la Lune s’est formée, elle se situait aux alentours de 150 000 Km de la Terre. Mais la violence du choc l’a depuis entrainée de plus en plus loin de la Terre : elle se situe aujourd’hui à plus de 384 000 km de nous.

Un monde sans Lune

Que se passerait-il si nous n’avions pas de Lune ?
C’est lors des premières centaines d’années de son apparition que la Lune a eu des conséquences primordiales pour la Terre. La collision entre Théia et la Terre à été d’une telle puissance qu’elle à fait perdre l’équilibre à la Terre, dont l’axe s’est alors incliné d’un peu plus de 23 degrés par rapport au plan orbital. Grâce à cette inclinaison, nous bénéficions du phénomène des saisons, un phénomène majeur à l’existence de la vie.
Si l’axe de rotation de la Terre était resté vertical comme sur Mercure, les saisons n’existeraient pas. Tous nos continents alterneraient inévitablement entre 12 heures de nuit et 12 heures de soleil par jour.
L’équateur serait condamné à rester sous une chaleur et un soleil éternels. Quant aux deux pôles terrestres, ils seraient à jamais plongés dans une nuit glaciale.
La Lune permet un maintient fondamental de la Terre sur son axe. Sans la Lune, la Terre aurait une obliquité chaotique (oscillation perpétuelle de l’axe) : elle serait condamnée à changer d’axe en permanence, comme sur Vénus. En outre, Cette obliquité chaotique provoquerait en permanence de fortes perturbations climatiques.

Cyclone sur Terre

Sans notre stabilisateur naturel qu’est la Lune, notre météo serait complètement déchaînée et la distribution de la lumière du soleil serait radicalement différente de ce que nous connaissons aujourd’hui. L’antarctique serait un désert vide, alors que les tropiques seraient recouverts de glace. Des vents d’une vitesse inouïe et des cyclones gigantesques balaieraient en permanence les quatre coins du globe. Dans un monde aussi dévasté, la vie n’aurait pas sa place.

Les cratères de la Lune

Les cratères innombrables que l’on peut observer sur la surface de la Lune témoignent d’un passé extrêmement violent. Il en existe plus de 300 000. Leurs diamètres peuvent se situer entre 800 mètres et plus de 800 km. Ces cratères sont dus à l’impact de centaines de milliers de météorites.
La plupart de ces cratères ont tous été formés à une période ou l’activité météoritique du système solaire était très importante. Il y a environ quatre milliards d’années, les planètes Jupiter et Saturne sont parfaitement alignées. Cet alignement exceptionnel crée un effet lance-pierre qui conduit une nuée impressionnante d’astéroïdes tout droit vers la Terre.
Pendant plusieurs millions d’années, des astéroïdes vont constamment bombarder l’ensemble du système solaire. La Terre ne sera pas épargnée par ce bombardement : en effet, elle en a subit autant que la Lune.
Pourquoi ne voit-on pas les mêmes traces d’impacts que sur la Lune ?
Tout simplement parce que la Terre possède une atmosphère et qu’il y règne des conditions climatiques qui créent l’érosion de sa surface au fil des millions d’années.
Même si dans un lointain passé la Terre a été criblée d’impacts de météorites, la plupart de ces traces se sont peu à peu effacées avec le temps, ce qui n’est pas le cas de la Lune.
Sans atmosphère et sans le moindre vent, la Lune conserve toutes ses cicatrices du passé. Si l’on retourne sur la Lune, on pourra sans problème observer les traces de pas intactes des premiers hommes qui ont foulé son sol entre 1969 et 1972 !
Suite à ce cataclysme lunaire, 80% de la surface lunaire a été détruite. Des mers de lave ont été créées avec du basalte en fusion. Elles ont mis plusieurs millions d’années pour refroidir et donner ce que l’on voit aujourd’hui sur la surface de la Lune : les mers (mer des pluies, mer de la tranquillité, etc.)
Durant le cataclysme lunaire, certaines collisions sont tellement fortes qu’elles projettent dans l’espace des roches lunaires qui iront s’écraser sur Terre. Cette hypothèse a été vérifiée car on a trouvé sur Terre une certaine quantité d’échantillons faits de la même matière que la Lune, qui attestent l’existence du cataclysme lunaire. Ces échantillons de roche sont plus anciens que n’importe quelle autre roche terrestre.

Cataclysme lunaire

Il semble probable que certains astéroïdes qui se sont écrasés sur Terre aient été assez violents pour pouvoir projeter dans l’espace une certaine quantité de roche terrestre qui aurait ensuite été attirée vers la Lune. Si tel est le cas, on pourrait retrouver sur la Lune des échantillons de cette roche terrestre. Contrairement à ce qui se passe sur Terre avec l’érosion, cette matière terrestre serait préservée sur la Lune. Et une telle trouvaille nous permettrait peut-être d’élucider le mystère de nos origines !

La naissance des marées sur Terre

La Lune, avec le mouvement des marées qui est de son fait, a largement participé à l’apparition de la vie sur Terre. Il y a trois milliards d’années, l’orbite de la Lune est à plus de 300 000 kilomètres de la Terre. Même si elle a un effet gravitationnel moins puissant qu’auparavant, elle exerce néanmoins un pouvoir énorme sur la terre.
Désormais toute la surface du globe terrestre est recouvert d’eau, et la Lune y met une très forte agitation, c’est le mouvement des marées. Vu que la Lune est encore assez proche de la Terre, elle crée des marées qui atteignent plusieurs centaines de mètres de haut.
En réalité, à cette époque, la force des marées était mille fois plus importante qu’aujourd’hui. Elles pouvaient déferler sur les terres à une hauteur de 3000 mètres, aussi haut qu’une montagne !
Lors du ressac, des débris de la terre étaient englouti dans les profondeurs océaniques. Ce mélange contenait des substances nutritives ainsi que des minéraux. Ce cocktail créera ce que l’on nomme aujourd’hui « la soupe primordiale », la base de toute vie.
Beaucoup de scientifiques pensent que la vie aurait pu ne jamais apparaître s’il n’y avait pas eu cette soupe primordiale provoquée par la force gravitationnelle de la Lune.

Vagues & marées

Le mouvement des marées engendré par la Lune a également permis au climat terrestre de se calmer grâce au ralentissement de la rotation de la Terre. C’est également un facteur clé à l’apparition de la vie sur notre planète.

Les phases lunaires

La Lunaison (ou période synodique) correspond aux 29,5 jours que la Lune met pour accomplir une révolution complète. Lors de ce cycle, on a l’impression que la Lune change d’apparence.
  • Lorsque la Lune est placée entre le soleil et la Terre, on ne la voit plus, il s’agit de la nouvelle lune.
  • Lorsqu’elle se déplace sur son orbite, on commence à en voir une partie qui s’illumine progressivement. C’est le croissant de Lune.
  • Alors qu’elle continue sur son orbite, on finit par voir toute une moitié éclairée. Il s’agit du premier quartier.
  • Lorsque la Lune se situe à l’opposé du soleil par rapport à nous, il s’agit de la pleine Lune. Toute sa face est visible, car éclairée par le soleil.
  • La Lune continue alors sa révolution orbitale et recommence à s’assombrir progressivement, jusqu’à ce qu’elle soit invisible de moitié, c’est le dernier quartier.

Les phases lunaires

L’avenir de la Lune

Dans le ciel, le Soleil et la Lune semblent avoir exactement la même taille. C’est la distance de ces deux objets par rapport à la Terre qui nous donnent cette illusion. Et c’est grâce à cette illusion qu’à notre époque il est possible d’observer les plus belles éclipses de Soleil.
Mais qu’en sera-t-il dans le futur, dans plusieurs millions, voire milliards d’années ? La Lune s’éloignant progressivement de la Terre, il arrivera forcément un moment dans l’avenir ou les éclipses n’existeront plus.
Dans deux milliards d’années, la Lune se sera tellement éloignée de la Terre qu’elle ne sera plus en mesure de la maintenir sur son axe. L’axe de la Terre se mettra alors à osciller dans tous les sens, provoquant une instabilité climatique sans précédent. A ce moment-là, la vie sur Terre sera menacée comme jamais.
Dans 5,5 milliards d’années, le Soleil atteindra la fin de son existence. Il grossira de plus en plus, et finira par avaler la Terre, ainsi que la Lune…
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La fabuleuse histoire de la science

Une captivante série qui explique comment la science a façonné nos vies.

Qu’y a-t-il au-delà de notre planète ? De quoi sommes-nous faits ? Qu’est-ce que l’énergie ? Une captivante série qui retrace notre inextinguible soif de connaissances et explique comment la science a façonné nos vies.

Episode 1. Qu’est-ce que l’univers ?

Réalisateurs : Jeremy Turner, Naomi Law

(Royaume Uni , 2010, 50mn) ARTE F

Plus d’informations : http://videos.arte.tv/fr/videos/la_fabuleuse_histoire_de_la_science-3889404.html

Comment sommes-nous parvenus à la conclusion que notre planète ne constituait pas le centre de l’univers mais un objet céleste parmi des milliards, dans un cosmos en constante expansion ? Les astronomes du Moyen Âge ont joué un rôle crucial dans cette découverte, aidés des artisans qui ont mis à contribution leurs savoir-faire pour créer des instruments sophistiqués. Cet épisode montre aussi comment de surprenants liens se sont tissés entre la science et l’argent. Le télescope d’Edwin Hubble, le plus grand de son époque, a ainsi été financé grâce au boom pétrolier en Californie.

Episode 2 : De quoi est fait le monde ?

Réalisateur Nat Sharman

(Royaume Uni , 2010, 49mn) ARTE F

Grâce à des découvertes souvent inopinées et à des chimistes téméraires, l’homme a peu à peu identifié les matériaux qui composent le monde. Du savoir des alchimistes du Moyen Âge à la première teinture synthétique (le mauve) en passant par l’invention du transistor, retour sur les grandes étapes de cette quête qui a permis de découvrir l’existence de l’oxygène, de l’hydrogène, du carbone… Les scientifiques ont ensuite élaboré des théories, depuis celle des quatre éléments – eau, terre, feu, air -, jusqu’aux atomes, ainsi que la conception de la physique quantique, qui sont au fondement de notre monde moderne.

Instrument Harps-N: la chasse aux exoplanètes 2.0

Astronomie
Posté par Adrien le Mercredi 30 Mars 2011 à 00:00:28 Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter    
Instrument Harps-N: la chasse aux exoplanètes 2.0
Un nouveau chapitre significatif est en train (En transport ferroviaire, un train consiste en une suite de véhicules qui circulent le long de guides pour transporter des voyageurs ou des marchandises d’un point à un autre. Ces guides sont le plus souvent deux rails métalliques, mais peuvent aussi être un monorail, un…) de s’écrire dans l’histoire de la chasse aux planètes situées hors de notre système solaire (Le système solaire est le nom donné au système planétaire composé du Soleil et des objets célestes gravitant autour de lui. Par extension, le terme système solaire peut parfois être employé pour désigner d’autres systèmes…). L’Observatoire astronomique de l’Université de Genève (UNIGE) vient en effet de signer un accord qui marque le lancement officiel du projet (Un projet est – dans un contexte professionnel – une aventure temporaire entreprise dans le but de créer un produit ou un service unique:) Harps-N. L’objectif de cet accord est de doter rapidement Harps, l’instrument le plus performant pour la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre social, économique, institutionnel…) d’exoplanètes depuis le sol, d’un frère jumeau dans l’hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), qui permettra donc d’explorer toute cette partie de l’espace. Fruit d’un partenariat avec l’INAF (Institut national d’astrophysique, Italie), ce projet (Un projet est – dans un contexte professionnel – une aventure temporaire entreprise dans le but de créer un produit ou un service unique:) préside donc à la création d’un nouvel instrument de précision, qui sera installé au foyer du TNG (Telescopio nazionale galileo): le télescope (Un télescope (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir ») est un instrument optique qui permet d’augmenter la taille apparente des objets observés et…) de 3,6m de l’INAF aux Iles Canaries.

Vue d’artiste d’une exoplanète dans le système Gliese 667

« Nous avons réussi à monter une collaboration prometteuse entre plusieurs instituts afin de construire une copie de Harps dans l’hémisphère nord », annonce Francesco Pepe, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant…) à l’Observatoire astronomique de l’UNIGE et responsable scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l’étude d’une science ou des sciences et qui se consacre à l’étude d’un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) du projet Harps-N. « Nous espérons que cet instrument sera au moins aussi performant que son jumeau du Sud (Sud est un nom :). »

Pour Tommaso Maccaro, président de l’INAF, « cet accord va permettre à la communauté astronomique italienne d’accéder à un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d’augmenter son efficacité naturelle dans l’action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus…) de haute précision et essentiel dans le domaine de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre social, économique, institutionnel…) d’exoplanètes. De plus, le Telescopio nazionale galileo (Galileo est le nom du futur système de positionnement par satellites européen, en test depuis 2004, qui commencera à être utilisable en 2010 et le sera…) de l’INAF va permettre aux astrophysiciens italiens de jouer désormais un rôle décisif dans cet important domaine de recherche. »

Harps, phase 2.0

Pour mémoire (D’une manière générale, la mémoire est le stockage de l’information. C’est aussi le souvenir d’une information.), les instruments Harps (High accuracy radial velocity planet searcher) sont des spectrographes de précision, conçus dans le but de détecter et de caractériser des exoplanètes semblables à la Terre (La Terre, foyer de l’humanité, est surnommée la planète bleue. C’est la troisième planète du système solaire en partant du Soleil.), du point (Graphie) de vue de la masse (La masse est une propriété fondamentale de la matière qui se manifeste à la fois par l’inertie des corps et leur interaction gravitationnelle.) comme de la structure. Ils permettent également de faire des études astérosismologiques. Le premier Harps, opérant sur le télescope (Un télescope (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir ») est un instrument optique qui permet d’augmenter la taille apparente des objets observés et…) de 3,6m de l’ESO à La Silla, dans les Andes chiliennes, a déjà permis de découvrir une centaine de nouvelles planètes, dont les plus légères découvertes à ce jour (Le jour ou la journée est l’intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c’est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée dépendent…).

Grâce à sa localisation au-dessus de l’équateur, Harps-N aura une position privilégiée pour observer la région du Cygne et de la Lyre. Dans le domaine des exoplanètes, c’est un avantage certain: le satellite Kepler, lancé par la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l’aéronautique et de l’espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l’agence gouvernementale responsable du…) en mars 2009 et dédié à la recherche d’exo-Terres, a détecté plus de mille candidats potentiels dans cette région du ciel (Le ciel est l’atmosphère de la Terre telle qu’elle est vue par les êtres humains depuis le sol de la planète.). Afin de mesurer leur masse (La masse est une propriété fondamentale de la matière qui se manifeste à la fois par l’inertie des corps et leur interaction gravitationnelle.) et de s’assurer qu’il s’agisse réellement de planètes, les astronomes doivent pouvoir étudier le mouvement des étoiles concernées et analyser les petites perturbations dues à l’effet gravitationnel de corps en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que décrit dans l’espace un corps autour d’un autre corps sous l’effet de la gravitation.) autour de ces étoiles. Cela nécessite un suivi de ces étoiles sur le long terme, par des mesures de haute précision depuis le sol. Harps-N, de par ses spécificités, pourrait ainsi devenir le partenaire privilégié de Kepler dans la quête de nouveaux mondes hors du système solaire (Le système solaire est le nom donné au système planétaire composé du Soleil et des objets célestes gravitant autour de lui. Par extension, le terme système solaire peut parfois être employé pour désigner d’autres systèmes…).

Partenariat entre Kepler et Harps-N »Les capacités uniques de Kepler et de Harps-N vont pouvoir se combiner pour nous donner une compréhension nouvelle quant à la nature des exoplanètes » explique Dave Latham (La Société Latham est une société de construction aéronautique créée en 1916 à Caudebec-en-Caux, en bordure de la Seine. Elle construit des hydravions au profit de la Marine nationale. Cette activité se poursuit…), co-responsable du projet et représentant des partenaires américains (le Smithsonian Astrophsyical Observatory, le Harvard College Observatory et la Harvard University Origins of Life Initiative).

Source: UNIGE – Université de Genève
Illustration: © ESO/L. Calçada

Il faut encore signaler que le projet Harps-N s’inscrit dans une collaboration de plus longue date, un consortium international mené par l’Observatoire astronomique de l’UNIGE et composé en outre de l’INAF (Italie), du Harvard Smithsonian Astrophysical Observatory, du Harvard College Observatory et du Harvard University  Origins of Life Initiative (Etats-Unis), de l’Université de St Andrews and Edinburgh, ainsi que de la Queens University de Belfast (Royaume-Uni).

Les partenaires du projet bénéficieront de 80 nuits d’observation, garanties par année, sur Harps-N et sur le TNG. Le nouveau joyau des astrophysiciens l’UNIGE est en cours de construction à l’Observatoire genevois. Sa mise en service est programmée pour début avril 2012.

Exoplanètes

Source:http://astropleiades.e-monsite.com/rubrique,les-exoplanetes,818503.html

Les exoplanètes

Depuis quelques temps déjà, l’actualité de la science est fortement marquée par la découverte d’exoplanètes. On peut notamment parler du télescope spatial Kepler qui a récemment repéré un système solaire, comparable au notre, situé dans la constellation du Cygne. Cependant, ce genre de découverte n’est pas nouveau, puisque la recherche d’exoplanètes date de la fin du XXième siècle. 

Le télescope spatial Kepler (image d'artiste) 

Qu’est-ce qu’une exoplanète?

 Si tout le monde emploie ce terme aujourd’hui, sa signification n’est en revanche pas toujours bien connue. il faut d’abord savoir qu’une exoplanète est, comme son nom l’indique, une planète appartenant à un autre système solaire. C’est d’ailleurs pour cette raison qu’on utilise également le terme de « planète extrasolaire » pour les qualifier. Il s’agit d’un objet céleste qui tourne autour d’un soleil. Tout comme les planètes, les exoplanètes peuvent être telluriques (comme Mars), ou gazeuses (comme Jupiter ou Saturne). De même, on peut parler d’exoplanètes géantes ou naines. Dès lors, étant donné que chaque galaxie contient plusieurs milliards d’étoiles, on pourrait éventuellement penser qu’il existe autant d’exoplanètes que d’étoiles. Mais tous les soleils ne sont pas pourvus d’un système, et la quantité d’objets en orbite est aléatoire. 

A ce jour, on dénombre moins de 2000 exoplanètes…

 La chasse aux exoplanètes a commencé à partir des années 1990. A cette époque, les astronomes s’intéressaient tout juste à l’existence théorique de planètes situées en dehors de notre système solaire. C’est ainsi que la première exoplanète fut découverte en 1995 par l’Observatoire de Haute provence (OHP). Les instruments de recherche étaient, en ce temps-là, peu adaptés et peu nombreux. Depuis, la chasse aux exoplanètes s’est développée, et l’on trouve actuellement des télescopes conçus spécialement, voire même des observatoires entièrement dédiés aux exoplanètes. Ainsi, au début des années 2000, on ne parvenait à déceller qu’une dizaine de planètes extrasolaires par an. La fréquence de découverte a progressivement augmenté, et aujourd’hui, on découvre plus d’une cinquantaine d’exoplanètes chaque année. Au 15 Mars 2011, on comptait environ 540 exoplanètes connues des astronomes, et depuis, environ 1200 objets célestes trouvés par le télescope spatial Kepler sont actuellement étudiés pour savoir s’il s’agit d’exoplanètes.La suite

vidéo: youtube

Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d’une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes à ce jour orbitent autour d’étoiles situées à moins de 400 années-lumière du système solaire.
Dès le 17e siècle apparait l’idée de planètes hors du système solaire, mais c’est au cours du 19e siècle que les exoplanètes sont devenues l’objet de recherches de quelques scientifiques. Beaucoup d’astronomes supposaient qu’elles pourraient exister, mais aucun moyen technique d’observation ne permettait de prouver leur existence. On ne pouvait pas les rechercher, les dénombrer, ou savoir si elles seraient similaires ou pas aux planètes connues de notre propre système solaire. La distance, mais aussi le manque de luminosité de ces objets célestes si petits en comparaison des étoiles autour desquelles ils orbitent ont rendu leur détection impossible. Ce n’est que dans les années 1990 que les premières sont détectées de manière indirecte, puis depuis 2008 de manière directe. La plupart des autres ont été détectées par l’effet Doppler-Fizeau. En date du 5 janvier 2011, 519 exoplanètes ont été découvertes, presque toutes de masse supérieure à celle de la Terre1.
Un biais dans les méthodes de détection utilisées fait que l’on a détecté majoritairement des planètes assez particulières comparées à celles présentes dans le système solaire. La découverte de ces planètes a obligé les astronomes à revoir les modèles de formations des systèmes planétaires qu’ils avaient élaborés en se basant sur le système solaire.
Depuis que les méthodes se sont améliorées, nombre de travaux en ce domaine visent à mettre en évidence des planètes ressemblant à la Terre et pouvant héberger une vie comparable à celle qui y existe.

EXO PLANET

La chasse aux exoplanètes

EXOBIOLOGIE

Exobiologie

Le terme exobiologie fut inventé dans les années 1960 par Joshua Lederberg. Il désigne l’étude de l’origine, de la distribution et de l’évolution de la vie dans l’Univers, ainsi que des processus et structures qui y sont associées. Domaine de recherche pluridisciplinaire par excellence, cette science n’a pas encore reçu de nom officiel, et certains auteurs parlent aussi d’astrobiologie, de bioastronomie et de cosmobiologie. Ces appellations multiples sont probablement dues à la jeunesse de l’exobiologie. Espérons que lorsque cette science obtiendra la légitimité et la respectabilité qu’elle mérite amplement, un consensus sera rapidement trouvé. Pour ma part, j’utiliserai le terme pionnier d’exobiologie tout au long de ce dossier.

Une interrogation vieille comme le Monde

Le concept de l’existence d’une vie extraterrestre est extrêmement vieux. Ainsi, il est enseigné en Grèce antique. Après le moyen âge, il redevient progressivement populaire et prendra de l’importance au XVIIe siècle, grâce notamment de la découverte des instruments astronomiques, lunettes puis télescopes.

En 1543, Nicolas Copernic, alors à l’article de la mort, publie De Revolutionibus Orbium Caelestium. Dans cet ouvrage sulfureux, Copernic prétend que la Terre n’est pas au centre de l’Univers, mais qu’elle orbite simplement autour de notre soleil comme les autres planètes. Même si le concept de pluralité (c’est à dire d’existence d’autres mondes habités) n’y apparaît pas explicitement, le fait d’avoir désacralisé la Terre, qui n’est finalement qu’une planète comme une autre, va enflammer l’imagination de certains penseurs. Malheureusement, les esprits n’étaient pas encore prêts à embrasser une telle révolution. En 1600, le philosophe italien Giordano Bruno finit sur le bûcher pour avoir osé clamer que la Terre n’est qu’une planète habitée parmi une infinité d’autres dans le vaste Univers.

L’arrivée des instruments d’observation astronomiques va permettre au pluralisme d’être abordé non plus exclusivement par les philosophes, mais aussi et surtout par les scientifiques. L’astronome allemand Johannes Kepler, l’inventeur des trois lois du même nom, estime que la vie a pu également se développer sur Jupiter et sur la Lune. Dans son ouvrage Cosmotheoros publié en 1698, Christian Huygens tente pour la première fois d’élucider la lancinante question de la pluralité des mondes par le biais de la méthode scientifique.

La possibilité d’existence d’autres humanités fascine également le public, et le premier ouvrage de vulgarisation parait en 1686, lorsque Bernard le Bovier de Fontenelle publie ses Entretiens sur la pluralité des mondes. Celui qui contribua à une large diffusion de cette idée auprès du public fut cependant Camille Flammarion. Le jeune Flammarion n’avait que 19 ans lorsqu’il publia La pluralité des mondes habités en 1862. D’autres livres suivront, comme Les mondes imaginaires et les Mondes réels, Astronomie populaire ou Contemplations scientifiques. Depuis ces premiers écrits qui interpellait la curiosité humaine, l’intérêt du public pour la question de l’existence d’une vie extraterrestre ne s’est jamais démenti, et cette introspection sur nos origines, notre devenir et notre place dans l’Univers nous plonge encore aujourd’hui dans le plus grand désarroi.

L’exobiologie, science pluridisciplinaire

Par définition, l’exobiologie va s’intéresser à plusieurs thématiques :

  • L’étude des origines et de l’évolution de la vie terrestre. Pour comprendre les mécanismes qui ont permis à la vie d’apparaître sur notre planète, les scientifiques se reposent sur deux démarches complémentaires. Les chimistes tentent de reproduire en éprouvette ou sur ordinateur les conditions qui régnaient sur la Terre primitive, dans le but de découvrir les réactions chimiques qui ont conduit à l’émergence des molécules biologiques (acides nucléiques, protéines) puis plus tard des cellules. De leur côté, les biologistes recherchent parmi tous les organismes connus les formes les plus primitives possibles, étant donné que ces dernières pourraient avoir conservé certaines des caractéristiques de la cellule ancestrale qui a engendré toutes les autres.
  • La recherche directe de systèmes vivants ou de leurs traces sur les autres planètes et satellites du système solaire. Jusqu’à présent, les seules formes de vie que nous connaissons dans l’Univers sont terrestres. La découverte d’organismes extraterrestres, en nous offrant la possibilité d’étudier d’autres modèles, nous permettrait d’améliorer notre définition du vivant. Si nous découvrons une vie sur Mars, et si cette vie est différente de la vie terrestre, alors nous serons capables de séparer les caractéristiques universelles du monde vivant de spécificités purement terrestres ou martiennes. Contrairement à la Terre, des planètes comme Mars ont également conservé des traces de la première partie de leur histoire, et offrent donc de formidables opportunités pour remonter dans le temps, vers la période cruciale ou la vie est apparue.
  • La détection de signaux radio provenant d’éventuelles civilisations avancées (programmes SETI).

L’exobiologie est une science extrêmement vaste qui s’appuie sur de très nombreuses disciplines : astrophysique, astronomie, climatologie et sciences de l’atmosphère, géologie, géochimie et géophysique, chimie, biochimie, microbiologie, paléontologie. Malgré la diversité de ses approches, elle s’intéresse néanmoins à un objet d’étude unique, la vie. Il est paradoxal de constater que malgré notre propre appartenance au monde vivant, et malgré son omniprésence à la surface de notre globe, nous nous interrogeons encore aujourd’hui sur la meilleure définition à donner à la vie.

Une définition de la vie

Définir la vie est une tache ardue, qui suscite encore aujourd’hui bien des débats passionnés entre experts. Chacun, selon sa propre spécialité, à une définition particulière à offrir. Pour Xavier Bichat, anatomiste et physiologiste, la vie regroupe l’ensemble des fonctions qui résistent à la mort. Dans les années 1970, Jacques Monod (prix Nobel de biologie), suggère dans son célèbre ouvrage Le Hasard et la Nécessité que la vie est une propriété des objets doués d’un projet (concept de téléonomie). Ces objets peuvent être comparés à des machines capables de s’autoassembler et de transmettre leur plan de construction à la génération suivante.

Dans les années 1950, le physicien Erwin Schrödinger définit la vie selon une vision thermodynamique : selon lui, tous les êtres vivants n’ont de cesse de s’écarter de l’entropie maximale, cette équilibre ultime représentant la mort thermodynamique. Ainsi, les cellules vivantes cherchent désespérément à se maintenir hors de l’état d’équilibre, et luttent farouchement contre l’inéluctable désorganisation de leurs structures.

Pour un biologiste cellulaire, la vie sera d’abord et avant tout la cellule, avec ses capacités de reproduction et son métabolisme. Pour un biologiste moléculaire, ce sera plutôt un système moléculaire capable d’auto duplication et d’évolution par mutation.

Si l’on veut synthétiser tous ces différents points de vue, on pourra définir la vie comme un système complexe, contenant une grande quantité d’informations, capable de duplication et d’évolution par mutation, et caractérisé par sa reproduction, son métabolisme, son homéostasie et sa lutte contre l’équilibre thermodynamique.

Il est intéressant de remarquer que beaucoup de systèmes répondent plus ou moins à cette définition très large. Par exemple, on peut considérer la combustion de la cire d’une bougie comme une sorte de métabolisme. De la même manière, des cristaux en formation dans une solution se reproduiront à l’identique, et sont donc capables d’autoréplication. Pourtant, ces deux corps (la bougie et les cristaux) ne sont pas vivants. Nous ferons plus loin que l’idée que la matière minérale puisse être étroitement associée à l’apparition du vivant est défendue vigoureusement par certains scientifiques.

La diversité du monde vivant

Le monde vivant a été segmenté en trois grands domaines : le domaine des Archeabactéries regroupe des organismes unicellulaires procaryotes capables de vivre dans des environnements extrêmes, comme des milieux très chauds, très salés, très acides ou alcalins, ou encore totalement dépourvus d’oxygène. Le domaine des eubactéries (ou bactéries vraies) rassemble ce que nous appelons communément des bactéries. Enfin, le domaine des eucaryotes regroupe des êtres unicellulaires ou pluricellulaires. On y trouve les champignons, les plantes, les animaux et l’homme.

Comme l’arbre que nous venons de décrire le suggère, la vie est extrêmement diverse et variée. Les êtres vivants se distinguent les uns des autres par la taille (du micromètre au mètre), les mécanismes de reproduction (sexuée, asexuée), les mécanismes de récupération d’énergie (photosynthèse, chimiosynthèse, hétérotrophie), ou encore les milieux colonisés.

Le monde microbien fait en particulier preuve de facultés d’adaptation phénoménales. Certaines bactéries adorent se prélasser dans des eaux dépassant les 100°C, tandis que d’autres ne se sentent à l’aise que lorsque la température frôle les -10°C. Des milieux extrêmement acides, basiques ou salins ne semblent pas constituer un obstacle pour la prolifération de souches particulièrement coriaces. On a découvert très récemment que certains organismes étaient capable de se nicher dans des endroits que l’on pensait totalement impropre au développement de la vie. Ainsi, on a retrouvé des écosystèmes autour des cheminées hydrothermales océaniques, par plusieurs milliers de mètres de fond. Des cellules bactériennes ont été découvertes dans des sédiments marins profonds, ou à plusieurs kilomètres de profondeur dans des basaltes de la croûte terrestre. Des streptocoques fixés sur la caméra de la sonde lunaire Surveyor 3 ont été ramenés sain et sauf sur Terre par les astronautes de la mission Apollo 12. La bactérie Deinococcus radiodurans résiste à des doses de radiations qui tueraient à coup sur un homme, et nargue les microbiologistes en se développant dans les conduites d’eau de refroidissement des réacteurs nucléaires !

Chez certaines bactéries, la durée de vie, ainsi que les vitesses du métabolisme ou de la reproduction peuvent allégrement dépasser les limites couramment admises. Selon certains scientifiques, les cellules que l’on a retrouvé encastrées dans des fragments de la croûte terrestre pourraient se diviser une fois par siècle, et atteindre des ages plus que respectables ! La vie semble donc être présente dans les endroits les plus hostiles de notre planète et on ne peut qu’être admiratif devant sa formidable capacité d’adaptation. Chaque découverte étend les frontières spatiales et temporelles de la biosphère, et il y a fort à parier que nous ne connaissons qu’une infime parcelle du nombre d’espèces vivant sur notre planète.

En dépit de sa diversité extrême, le monde vivant présente néanmoins une grande unité. Chaque être vivant est constitué d’une ou de plusieurs cellules, et ces dernières résultent de l’assemblage de molécules construites autour d’un squelette d’atomes de carbone. Le code génétique, qui contient toutes les instructions nécessaires à la fabrication et au fonctionnement d’une cellule vivante, est identique chez pratiquement tous les êtres vivants, et est imprimé dans des mémoires universelles que l’on nomme acides nucléiques. Quelque soit leur nature ou leur fonction, toutes les protéines sont fabriquées à partir d’un jeu de 20 acides aminés, que l’on retrouve aussi bien chez une bactérie que chez un éléphant.

La cellule et ses composants

L’unité de la vie, c’est la cellule. Découverte par Antony Van Leeuwenhoek, c’est la structure universelle du vivant. A l’exception des virus, qui ne sont pas à proprement parler vivants, tous les êtres vivants sont constitués de cellules appartenant à deux grands types :

  • Les cellules procaryotes : Ces cellules, dont la taille avoisine le micron, sont constituées d’une membrane (renforcée le plus souvent d’une paroi) englobant un liquide gélatineux hyalin, le cytoplasme. Ce dernier contient de nombreux éléments indispensables à la vie de la cellule, en particulier les ribosomes (site d’assemblage des protéines). L’ADN, dont le rôle est de stocker et de transmettre l’information génétique d’une génération à l’autre, est simplement présent sous la forme d’une longue chaîne flottant librement dans le cytoplasme. Par rapport au deuxième type cellulaire présenté ci-dessous, les procaryotes peuvent être qualifiés de primitifs. Ces cellules n’en sont pas moins des assemblages moléculaires d’une complexité effarante, capables de s’accommoder des environnements les plus variés et les plus extrêmes. Les eubactéries et les archeabactéries sont des procaryotes.
  • Les cellules eucaryotes : Par rapport aux cellules procaryotes, les cellules eucaryotes sont généralement plus grandes, avec une taille moyenne de 10 microns. La différence la plus flagrante avec les procaryotes concerne la localisation de l’ADN, qui est cette fois enfermé dans un noyau. De nombreux organistes spécialisés baignent également dans le cytoplasme, comme les mitochondries (centrale énergétique) ou les chloroplastes (unité réalisant la photosynthèse). Ces organites sont en fait d’anciennes cellules procaryotes qui ont été ingérées par des cellules eucaryotes ancestrales, et qui vivent depuis en parfaite symbiose avec leur hôte. Contrairement aux procaryotes, la synthèse des protéines n’a plus lieu directement dans le cytoplasme, mais à l’intérieur d’un ensemble de vésicules tapissées de ribosomes, le réticulum endoplasmique. Une fois la synthèse terminée, les protéines subissent un processus de maturation dans une structure spécialisée (l’appareil de Golgi) avant d’être finalement larguées dans le cytoplasme. On voit donc que la cellule eucaryote est bien plus compartimentée que la cellule procaryote.

Même si une cellule résulte de l’assemblage d’un nombre proprement stupéfiant de molécules, on peut classer ces constituants en quatre principaux groupes : les sucres (comme le glucose que l’on trouve dans les boissons énergétiques de l’effort ou le saccharose que chacun utilise pour sucrer son café), les lipides (que l’on retrouve surtout dans les membranes cellulaires), les protéines (qui catalysent les réactions chimiques à l’intérieur d’une cellule – enzymes – et qui sont aussi utilisées comme matériau de construction) et enfin les acides nucléiques (qui stockent et transmettent le code génétique).

Quelques notions de biologie moléculaire étant indispensables pour comprendre la problématique des origines de la vie, nous allons brièvement décrire le fonctionnement d’une cellule. Sachant que cette matière est quelque peu rébarbative pour ceux qui n’ont jamais eu de grande affinité avec des matières comme la biochimie et la chimie, nous allons cependant simplifier extrêmement les choses, et aborder la mécanique cellulaire par l’intermédiaire d’une analogie avec une usine.

Dans l’exemple qui suit, notre cellule va devoir fabriquer une protéine très simple, composé de seulement 5 acides aminés (vous pouvez vous représenter une protéine comme un collier de perles, chaque perle étant un acide aminé). Si vous deviez fabriquer vous-même une protéine, la première chose à faire serait de mettre la main sur un plan décrivant sa fabrication. Dans une cellule, ce plan est stocké (avec tout un ensemble d’autres informations) dans une molécule extrêmement complexe que l’on nomme acide nucléique. Il existe deux types d’acides nucléiques : l’ADN ou acide désoxyribonucléique, dont tout le monde a déjà entendu parler depuis son utilisation dans des enquêtes policières, et l’ARN ou acide ribonucléique, moins connu mais qui joue un rôle énorme dans une cellule.

L’ADN est composé de deux chaînes enroulées en hélice, chaque chaîne étant constituée de l’enchaînement de bases azotées qui composent en quelques sortes les lettres de l’alphabet génétique. Les bases azotés sont au nombre de quatre : l’adénine (que l’on représente par la lettre A), la guanine (symbolisée par la lettre G), la thymine (représentée par la lettre T) et enfin la cytosine (symbolisée par la lettre C). Ainsi, la séquence GATTACA (titre d’un superbe film de science-fiction) indique que nous sommes en présence d’un brin d’ADN qui comporte une guanine, une adénine, deux thymines, puis à nouveau une adénine suivie d’une cytosine et enfin d’une adénine.

Dans l’ADN, les bases se sont pas reliées directement entre elles, mais sont portées par un groupement moléculaire bien particulier, le nucléotide, qui constitue véritablement les briques à partir desquels les chaînes d’acides nucléiques sont construites. Chaque nucléotide se compose de l’une des quatre bases azotés que nous avons cité, d’un groupement phosphate et d’un sucre, le désoxyribose. La molécule d’ADN peut-être comparé à un gros bouquin, qui renferme un nombre impressionnant d’information, y compris les instructions pour fabriquer notre petite protéine.

Dans une cellule, les protéines sont fabriquées par d’imposantes usines, que l’on nomme ribosomes. Ces complexes industriels attendent sagement que la cellule leur fournisse les plans des protéines pour commencer à travailler. Une fois en possession des instructions, ils se mettent immédiatement à assembler les protéines demandées. Le problème, c’est que (dans les cellules eucaryotes tout du moins), l’ADN est précieusement conservé dans le noyau de la cellule. Tel une princesse prisonnière d’un donjon, il n’est absolument pas autorisé à sortir ! Sans instructions pour travailler, les ribosomes ne peuvent donc rien faire, à part se tourner les pouces.

La nature doit donc chercher un moyen de transmettre les informations contenues dans le grand livre de l’ADN aux usines d’assemblages. La solution tient en trois lettres : ARN. Cet acide nucléique présente une structure similaire à celle de l’ADN, à l’exception de trois points : il ne possède qu’une seule chaîne, la thymine est remplacée par une autre base, l’uracile, et le désoxyribose est remplacé par un autre sucre, le ribose. Pour apporter l’information aux ribosomes, la cellule va recopier l’information inscrite sur l’ADN au moyen d’une chaîne d’ARN. Cette copie va être réalisée directement dans le noyau cellulaire, par des photocopieuses moléculaires, dont nous tairons le nom et le mécanisme de fonctionnement pour des raisons de clarté. L’étape qui consiste à synthétiser un ARN messager à partir de l’ADN porte le nom de transcription.

Dès que la transcription est terminée, la copie (l’ARN) peut sortir librement du noyau en passant au travers de belles portes toutes rondes, les pores nucléaires. Une fois dans le cytoplasme, l’ARN (que nous appellerons désormais ARN messager, parce qu’il transporte un message) est attrapé par les usines ribosomiques, et ces dernières se mettent en branle.

Comme nous l’avons vu plus haut, les pages du grand livre sont écrites dans un alphabet particulier qui comporte quatre lettres, A, T, G et C. Dans ce langage, les mots (que l’on appelle codon) sont toujours formés de trois lettres. Chaque codon va correspondre à un acide aminé particulier. Ainsi, la lysine sera représentée par le codon AAA, tandis que l’arginine sera codée par le codon AGA, etc. La cellule peut travailler avec 20 acides aminés différents. Dans notre exemple, la cellule veut fabriquer une protéine très modeste de seulement 5 acides aminés. Pour réaliser cette protéine hypothétique, le grand livre de l’ADN comporte cette phrase : ATG AAA CAC AGA CCT CCT TAA. Le premier codon, que l’on appelle codon initiateur, va simplement ordonner au ribosome de se préparer pour la synthèse d’une nouvelle protéine (un peu comme une majuscule signale le début d’une phrase). Le dernier codon, que l’on appelle codon stop, va indiquer au ribosome la fin de la protéine (il joue un peu le rôle d’un point dans une phrase). Les cinq autres codons correspondent aux acides aminés. Si l’on regarde la photocopie réalisée dans le noyau, on s’aperçoit que cette dernière est pratiquement identique à la phrase gravée dans le grand livre de l’ADN, excepté que le T (thymine) sera remplacé par un U (uracile) : AUG AAA CAC AGA CCU CCU UAA. La table qui fait le lien entre un codon et l’acide aminé correspondante constitue le code génétique.

Revenons au ribosome, qui a déjà commencé à lire séquentiellement la photocopie (ARN messager). En voyant apparaître le codon initiateur AUG, le ribosome réinitialise ses chaînes de montage de protéines et ajoute automatiquement une méthionine, qui sera enlevée par la suite. En avançant d’un cran, le ribosome apprend que la protéine demandée doit se poursuivre par une lysine. Pour les opérations d’assemblage, le ribosome ne dispose malheureusement pas d’un stock d’acides aminés. Ces derniers sont disséminés un peu n’importe où dans le cytoplasme de la cellule. L’usine va alors faire appel à un convoyeur, qui va ici être chargé d’aller attraper une molécule de lysine et de l’amener dans les plus brefs délais au ribosome. Dans la réalité, le convoyeur est une molécule d’ARN, que l’on appelle à juste titre ARN de transfert. Une fois la lysine rapatriée, le ribosome consulte le plan de montage et s’aperçoit qu’il va cette fois avoir besoin d’histidine. Là encore, un ARN de transfert est chargé d’amener le nouvel acide aminé au niveau de la chaîne de montage. Le ribosome unit les deux acides aminés entre eux grâce à une liaison chimique (la liaison peptidique) et sans souffler une seule seconde, passe à l’étape suivante. Après avoir unis les cinq acides aminés, il tombe soudain sur le codon UAA, qui est l’un des trois codons stop (ce dernier est baptisé ocre, les deux autres étant UAG (nom de code ambre) et UGA (nom de code opale) . Le ribosome sait alors que son travail est terminé : il donnera un coup de ciseau, et lâchera la nouvelle protéine dans le cytoplasme ! L’étape qui consiste à lire l’ARN messager pour y puiser les informations nécessaires à la synthèse d’une protéine s’appelle la traduction.

Les protéines, qui sont formées de l’enchaînement d’acides aminés, ont deux fonctions principales dans une cellule : elles peuvent catalyser un très grand nombre de réactions chimiques (le travail de copie de l’ADN en ARN messager dans le noyau est réalisé par des protéines, les photocopieuses de notre exemple), et on les appelle alors des enzymes. D’autres protéines, les protéines de structure, constituent l’armature cellulaire.

Nous avons vu que l’ADN contenait les instructions nécessaires à la fabrication des protéines. En fait, l’ADN contient bien plus que cela. Le grand livre précieusement conservé à abri dans le noyau renferme les plans de la totalité de la cellule ! Au moment d’une division cellulaire classique, c’est la totalité du livre qui est transmis à la nouvelle cellule, qui possède ainsi toute la connaissance de sa cellule parente. Quant à l’ARN, il est responsable de plusieurs fonctions essentielles. Nous avons fait connaissance avec deux types d’ARN : l’ARN messager, qui n’est rien d’autre qu’une copie de certaines pages du livre contenant les plans de la cellule (ADN), et l’ARN de transfert, qui apporte docilement les acides aminés aux usines d’assemblage des protéines, les ribosomes. Il existe également un troisième type d’ARN, qui est justement un constituant majeur des ribosomes eux-mêmes. Cet ARN ribosomial possède certaines fonctions catalytiques généralement réservées aux protéines, un point sur lequel nous ne manquerons pas de revenir. Au vu de ses nombreux rôles, il est en tout cas clair que la vie d’un ARN n’est pas de tout repos !

La chiralité

Outre l’universalité du code génétique, des acides aminés utilisés pour fabriquer les protéines et des acides nucléiques porteurs d’information, la vie se distingue également par une autre caractéristique remarquable et unique, la chiralité.

Une molécule possédant un atome carbone asymétrique peut se présenter sous deux configurations différentes, image l’une de l’autre dans un miroir (une molécule chirale ne possède pas de centre ni de plan de symétrie). Un atome de carbone asymétrique est un carbone tétraédrique (lié à 4 atomes ou groupement d’atomes) dont les quatre substituants (éléments liés au carbone) sont différents.

Les deux configurations d’une même molécule (que l’on nomme L ou D) possèdent les mêmes propriétés chimiques et physiques, sauf en ce qui concerne le pouvoir rotatoire. Effectivement, l’une des configurations est capable de faire tourner le plan de polarisation de la lumière vers la droite (forme D), tandis que l’autre aura l’action inverse (forme L, déviation du plan de polarisation vers la gauche).

Dans la nature, on rencontre une quantité équivalente de molécules D et de molécules L (mélange racémique). Cependant, pour une raison encore inconnue, les êtres vivants ne travaillent qu’avec une seule configuration. Tous les acides aminés utilisés par les cellules sont de la forme L, et aucune protéine ne contient un acide aminé de la forme D. Au contraire, les sucres rentrant dans la composition des nucléotides (les éléments de base des acides nucléiques) sont tous sans exception de la forme D. Cette bizarrerie de la nature pose de sérieux problèmes aux chimistes, et se révèle extrêmement utile lorsqu’il s’agit d’identifier la provenance de molécules organiques comme les acides aminés ou les sucres.

Conclusion

Le vivant montre donc une grande unité, ce qui suggère fortement un ancêtre commun à tous les êtres vivants sur notre planète. Comment expliquer sinon que le code génétique soit le même chez une bactérie, un lion ou l’homme ? Que les sucres des acides nucléiques soient tous de la forme D et que la cellule constitue l’unité de base de toutes les formes de vie connues ? A quoi ressemblait cet ancêtre ? Quand est-t-il apparu ? Et surtout, comment est-il sorti du néant ? Nous allons tenter d’apporter quelques éléments de réponse à ces questions ...source: du site:Exobiologie

lien internet du site: http://www.nirgal.net/ori_intro.html

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