Afin de découvrir si la vie existe en dehors de la Terre, nous devons faire face à notre propre signification dans l'univers. Sommes-nous quelque chose d'unique ou n'avons-nous rien de spécial?
Nous vivons tous sur une petite planète en orbite autour d'une étoile d'âge moyen qui est l'une des quelque 200 milliards d'étoiles dans le vaste tourbillon de matière qui compose la galaxie de la Voie lactée. Notre galaxie est probablement l'une des plusieurs centaines de milliards de structures de ce type dans l'univers observable, et son étendue aujourd'hui dans toutes les directions à partir de nous est de plus de 270 000 000 000 000 000 000 000 (2,7 × 1023) miles.
Selon toute norme humaine dérisoire, l'univers est une énorme quantité de matière et une quantité gigantesque d'espace. Notre espèce s'est formée à un moment insignifiant de l'histoire colossale, et il semble qu'il y aura un avenir encore plus long avec ou sans notre participation.
Les tentatives pour définir notre position, pour établir notre signification peuvent sembler une sorte de plaisanterie hypertrophiée. Nous devons être monstrueusement stupides si nous imaginons que nous pouvons trouver un sens pour nous-mêmes.
Pourtant, nous essayons de faire exactement cela, malgré notre médiocrité apparente, qui est devenue visible lorsque le scientifique de la Renaissance Nikola Kopernik, il y a environ 500 ans, a cessé de considérer la Terre comme le centre du système solaire. Son idée est devenue l'une des plus grandes découvertes scientifiques de ces dernières centaines d'années, ainsi qu'un indicateur important sur notre chemin pour comprendre la structure interne du cosmos et la nature du monde réel.
Dans nos tentatives pour évaluer notre valeur, nous sommes confrontés à une énigme: certaines découvertes et théories suggèrent que la vie peut bien être ordinaire et ordinaire, tandis que d'autres disent le contraire. Comment devrions-nous commencer à rassembler nos connaissances sur l'espace - des bactéries au Big Bang - pour expliquer si nous sommes importants ou non? Et à mesure que nous en apprenons davantage sur notre place dans l'univers, nous essayons de comprendre ce que tout cela signifie pour nos tentatives de découvrir s'il y a d'autres êtres vivants dans l'espace? Quelles seront nos prochaines étapes dans cette direction?
Que savons-nous
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Dans les années 1600, le commerçant et scientifique Antony van Leeuwenhoek, utilisant ses propres microscopes fabriqués à la main, est devenu la première personne à voir des bactéries - un voyage qui l'a emmené dans le monde extraterrestre du microcosme. Cette descente remarquable, cette glissade dans les escaliers de dimensions physiques dans le monde en croissance folle en nous, a été le premier pas vers la compréhension que les composants de notre corps, notre masse de structures moléculaires, existent à l'extrême extrémité du spectre de l'échelle biologique. Je doute qu'avant l'incroyable découverte de Levenguk, les gens aient eu l'occasion de réfléchir à ce fait, non pas à un niveau superficiel, mais à un autre niveau plus profond.
Bactérie Streptococcus pyogenes
Il y a des organismes sur Terre qui sont physiquement plus gros et plus massifs que nous - regardez les baleines ou les arbres. Cependant, nous sommes beaucoup plus proches de l'extrémité supérieure de l'échelle de vie que de l'extrémité microscopique. Les plus petites bactéries se reproduisant sont des centaines de milliards de fois plus petites qu'un mètre, et les plus petits virus sont encore dix fois plus petits. Le corps humain est environ 10 ou 100 millions de fois plus grand que la vie la plus simple que nous connaissons.
Parmi les mammifères terrestres à sang chaud, nous sommes également parmi les grands spécimens, mais pas tout en haut de l'échelle. À l'extrémité opposée se trouvent nos plus petits parents, de minuscules musaraignes - de très petites créatures de laine et de chair ne pesant que deux grammes. Ils existent à la limite du possible, et leur corps perd constamment de la chaleur, qu'ils peuvent difficilement compenser à l'aide d'une nourriture abondante.
Cependant, la plupart des mammifères sont plus proches de leur taille que la nôtre - surtout si l'on considère que le poids corporel moyen de la population de mammifères est de 40 grammes. Nos corps intelligents et complexes à base de cellules sont tout en haut, et relativement peu de mammifères sont plus gros que nous.
Il ne fait aucun doute que nous sommes à cette limite, à cette frontière entre la diversité complexe du biologiquement petit et les capacités limitées du biologiquement grand. Imaginez maintenant notre système planétaire. Notre étoile n'est pas l'un des types d'étoiles les plus abondants (la plupart d'entre elles sont plus petites en masse), nos orbites sont actuellement plus arrondies et plus espacées les unes des autres que dans la plupart des autres systèmes exoplanétaires, et nous n'avons pas de super- La Terre parmi nos voisins planétaires.
Ce genre de monde, plusieurs fois plus grand que la Terre en masse, est représenté dans au moins 60% de tous les systèmes, mais ce n'est pas le cas dans notre système solaire. Si vous étiez l'architecte des systèmes planétaires, alors vous considérez notre conception comme isolée, légèrement différente de la norme.
Certaines de ces caractéristiques sont basées sur le fait que notre système solaire a échappé à une réorganisation dynamique majeure que la plupart des autres systèmes planétaires n'ont pas réussi à faire. Cela ne signifie pas que nous sommes assurés d'un avenir calme et paisible - les dernières simulations gravimétriques montrent que dans plusieurs centaines de millions d'années, notre système pourrait être affecté par une période plus chaotique.
Et dans cinq milliards d'années, le soleil peut se dilater avec le début d'une période de vieillissement spasmodique et modifier considérablement l'irradiation des planètes. Tous les indicateurs indiquent que nous vivons maintenant dans une période intermédiaire ou limite, dans une période de transition entre la jeunesse stellaire-planétaire et la prochaine période de faiblesse.
Notre existence relativement calme pendant cette période, si nous l'évaluons rétrospectivement, n'est pas surprenante. Comme pour d'autres aspects de notre situation, nous vivons dans un endroit tempéré, ni trop chaud ni trop froid, chimiquement notre environnement n'est pas trop actif et pas trop inerte, il n'est pas trop volatil et pas entièrement dépourvu de changement.
De plus, aujourd'hui, il est évident que ce voisinage astrophysiquement calme s'étend bien au-delà de notre galaxie. Du point de vue de l'univers dans son ensemble, nous vivons dans une période bien plus ancienne que la période rapide et violente d'un espace jeune et chaud. Partout, le processus de création des étoiles ralentit. D'autres soleils, d'autres planètes se forment à un rythme moyen qui n'est que de 3% de ce qui était dans la période d'il y a 11 à 8 milliards d'années.
Ces étoiles commencent à se déplacer lentement dans l'univers. Et, si nous parlons en termes cosmologiques larges, il y a seulement 6 ou 5 milliards d'années que notre univers a commencé à ralentir après le Big Bang. L'énergie sombre, née du vide lui-même, accélère la croissance de l'espace et aide à supprimer le développement de structures cosmiques plus grandes. Mais cela signifie que la vie est finalement vouée dans un avenir séparé à un isolement terne dans un univers de plus en plus incompréhensible.
Rassemblez tous ces facteurs, et il devient alors clair que notre vision de l'espace intérieur et extérieur est gravement limitée. Ceci est une vue depuis un poteau étroit. En fait, notre compréhension intuitive des événements aléatoires et notre développement scientifique dans le domaine de l'inférence statistique auraient pu être différents s'il y avait d'autres circonstances dans le domaine de l'ordre ou du chaos, de l'espace et du temps.
Et le fait même que nous soyons trop éloignés de toute autre vie dans l'espace - à tel point que nous n'avons pas encore réussi à capturer aucun de ses signes ou à le rencontrer - a un impact fort sur les conclusions que nous pouvons en tirer.
conclusions
Nous avons de nombreuses preuves pour soutenir l'idée de base de Copernic selon laquelle nous n'avons rien de spécial. Mais en même temps, plusieurs traits caractéristiques de notre environnement indiquent le contraire.
Certaines de ces qualités ont donné naissance au soi-disant principe anthropique, selon lequel certaines constantes fondamentales de la nature semblent «affinées», et ainsi les qualités fondamentales de l'univers sont équilibrées près des frontières qui permettent à la terre et à la vie sur elle d'exister. Si vous allez trop loin dans l'une ou l'autre direction, la nature du cosmos peut être complètement différente.
Modifiez légèrement la force relative de la gravité, et les étoiles ne se formeront pas du tout et aucun élément lourd ne se posera, ou d'énormes étoiles seront créées puis disparaîtront rapidement, ne laissant aucune trace, aucun descendant, aucun chemin vers la vie. Et si vous modifiez les forces électromagnétiques, les liaisons chimiques entre les atomes seront trop faibles ou trop fortes pour créer une variété de structures moléculaires qui vous permettront d'avoir une complexité incroyable dans l'espace.
Galaxie spirale NGC 4258
Que pensons-nous de toutes ces contradictions? À mon avis, les faits nous poussent à une nouvelle idée scientifique de notre place relative dans l'espace, à nous séparer à la fois des principes coperniciens et des idées anthropiques, et je pense aussi qu'en allant dans cette direction, cette nouvelle idée deviendra un principe indépendant. Peut-être pouvons-nous appeler cette nouvelle idée le principe cosmo-chaotique, une plate-forme entre l'ordre (le sens originel du mot grec kosmos) et le chaos.
Son essence réside dans le fait que la vie, et, en particulier, la vie sur Terre, sera toujours au point de contact ou à la jonction de zones déterminées par des caractéristiques telles que l'énergie, l'emplacement, l'échelle, le temps, l'ordre et le chaos. Des facteurs tels que la stabilité ou le chaos des orbites planétaires, ou les variations du climat et de la géophysique sur la planète, sont des manifestations directes de ces caractéristiques.
Si vous vous éloignez trop de ces limites, l'équilibre se déplacera vers un état défavorable. Notre vie nécessite la bonne combinaison d'ingrédients, un mélange de calme et de chaos - la bonne combinaison de yin et de yang.
L'approche de ces limites rend de tels changements et variations possibles, mais il ne faut pas s'en approcher trop pour ne pas constamment submerger le système lui-même. Il existe des parallèles évidents avec le concept de zone habitable (Goldilocks zone), selon lequel la température de l'environnement spatial d'une planète autour d'une étoile se situe dans une gamme étroite de paramètres.
Laissant de côté l'existence de la vie, la zone habitable peut être beaucoup plus dynamique - elle n'a pas besoin d'être fixée dans l'espace et le temps. Il s'agit plutôt d'une trajectoire constamment en mouvement, tortillante et pliante avec de nombreux paramètres - comme les chemins tracés par les bras et les jambes d'un danseur.
Si la règle universelle est que la vie ne peut exister que dans ces conditions, alors des possibilités intrigantes surgissent quant à notre signification dans l'espace. Contrairement aux idées sévères de Copernic qui soulignent notre médiocrité et supposent donc un grand nombre de conditions similaires dans l'espace, la notion selon laquelle la vie nécessite d'ajuster divers paramètres dynamiques réduit le nombre d'options.
Les possibilités de vie résultant de cette nouvelle approche sont également différentes des idées anthropiques, qui dans leur partie la plus radicale ne prédisent qu'un seul lieu pour la formation de la vie dans l'espace et le temps en général. Au lieu de cela, la nouvelle règle définit où la vie devrait surgir, ainsi que la fréquence potentielle avec laquelle elle le fait. La nouvelle règle clarifie les caractéristiques fondamentales nécessaires pour vivre dans un espace possible avec de nombreux paramètres de valse - elle indique les zones fertiles.
Ce genre de règle sur la vie ne transforme pas nécessairement les êtres vivants en une partie spéciale de la réalité. La biologie est probablement le phénomène physique le plus complexe de notre univers - ou de tout univers qui obéit à certaines lois. Mais c'est peut-être là la limite extrême d'un trait: une structure naturelle extrêmement complexe qui surgit dans les bonnes conditions, à la frontière de l'ordre et du chaos.
Et cette formulation du concept de la place exacte de la vie dans le schéma plus large de la nature conduit directement à la solution de l'énigme, dans laquelle il y a des arguments convaincants, mais non définitifs, sur le fait que la vie devrait exister en abondance et qu'elle est extrêmement rare.
Caleb Scharf
Caleb Scharf est directeur du Centre interdisciplinaire d'astrobiologie de l'Université Columbia; il est l'auteur de Gravity's Engines: How Bubble-Blowing Black Holes Rule Galaxies, Stars, and Life in the Cosmos.
