Le Livre d'Argent

Je n'ai jamais eu de doutes quant au fait que la NASA a largement plus d'audience que ce petit blog, en particulier auprès du public anglophone. La chose a pu d'ailleurs être confirmée récemment, puisqu'il semble qu'un article récent dédié au Zodiaque sur leur site Internet a eu beaucoup plus d'impact que n'en avait eu mon article d'il y a sept ans sur le sujet.

L'article explicatif sus-lié du « passeur des sciences » fait néanmoins l'impasse sur un aspect qui me semble important, et que, après relecture, j'avais moi-même passé plutôt rapidement : les distances considérables auxquelles se trouvent les étoiles.

Prenons par exemple une constellation très facile à repérer(1) sous le ciel de France métropolitaine (même si elle n'est visible qu'une partie de l'année(2)) : Orion, dont les étoiles les plus brillantes se détacheront de l'horizon aux alentours d'une heure du matin cette nuit(3) (Étant donnée l'heure à laquelle je termine cet article, si vous le remarquez juste après sa mise en ligne, vous n'avez qu'à aller observer le ciel avant de poursuivre votre lecture).

La plus brillante d'entre elles, Bételgeuse (une géante rouge, et d'ailleurs l'une des étoiles les plus volumineuses que nous connaissons), est située à environ 640 années-lumières, c'est-à-dire à une distance telle que la lumière qu'elle émet met 640 ans à nous parvenir(4). La seconde, Rigel (suffisamment brillante pour que sa couleur bleue soit perceptible) est située approximativement 770 années-lumières de nous. En revanche, la troisième plus brillante, Bellatrix, n'est située qu'à une distance d'environ 240 années-lumières, ce qui fait que, vue depuis une hypothétique planète orbitant autour de Bételgeuse(5), Bellatrix et notre Soleil doivent être dans la même moitié du ciel, et Rigel dans l'autre (cette grossière estimation néglige totalement les directions, mais j'ai la flemme de faire mieux pour l'instant. Un beau schéma serait le bienvenu, pourtant).

Orion ne fait certes pas partie du Zodiaque, mais ce type de configuration se reproduit à peu près où que l'on regarde dans le ciel, les treize constellations devant lesquelles passent notre Soleil ne faisant pas exception. Étant donné les fréquences de parution des différents horoscopes, il faut donc espérer que la lumière qui part de là-bas pour nous amener toutes ces belles prédictions est sacrément bien synchronisée.

Mais quel rapport, me direz-vous, avec l'énigmatique titre de cet article ? Aucun, si ce n'est que ce facteur – l'éloignement des étoiles, et la durée que met l'information pour nous parvenir depuis ces régions éloignées, même en cheminant à la vitesse de la lumière — ne semble pas être oublié que des astrologues. À moins que, le domaine de spécialité étant important, ce ne soit la biologie qui fasse défaut à certaines des personnes qui scrutent les cieux lointains ?

Jetons ensemble un œil à la célèbre Équation de Drake, censée mesurer le nombre N de civilisations extraterrestres avec lesquelles nous serions susceptibles de papoter :

N = R* × fₚ × nₑ × fₗ × fᵢ × f_c × L

…avec R* le nombre d'étoiles en formation par an dans notre galaxie, fₚ la fraction de ces étoiles autour desquels orbitent des planètes, nₑ le nombre moyen de planètes potentiellement propices à l'apparition de la vie (on parle de ce qu'on appelle usuellement « zone habitable », ou ça peut inclure d'autres choses ?), fₗ la fraction de ces planètes sur lesquelles la vie apparaît effectivement, fᵢ la fraction d'entre elles sur laquelle une vie intelligente apparaît, f_c la fraction pour laquelle il y a capacité et désir de communiquer, et L la durée de vie moyenne d'une civilisation, en années solaires(6).

Laissons de côté le problème – crucial — de la définition de l'intelligence (j'ai déjà écrit quelque chose là-dessus, où j'évoque d'ailleurs très rapidement la problématique de cet article). Compte tenu de ce dont je viens de parler, ne trouvez-vous pas que quelque chose ne va pas ?

Nombre d'étoiles en formation par an, durée d'une civilisation susceptible de communiquer en années. Ce sont les seuls éléments faisant référence à la dimension temporelle dans cette équation. Quand à la distance spatiale, elle n'est simplement pas évoquée.

Cela signifie, d'une part, que l'on – ou du moins, M. Drake — considère que l'on peut qualifier de « communication » le fait d'envoyer un message qui n'arrivera qu'un fameux tas de générations plus tard. Bon, pour ça, admettons, puisqu'en l'état actuel de nos connaissances, il n'y aurait de toute façon pas moyen de faire autrement.

D'autre part, et surtout, cela amène à se poser la question de la durée nécessaire entre la formation des planètes et l'apparition de cette fameuse civilisation(7). Le produit nₑ × L signifie que, à l'instant où nous évaluons l'équation, il faut prendre en compte le nombre de planètes créées sur une période de L ans. À première vue, cela peut sembler vouloir dire que l'on considère que la civilisation apparaît directement en état de communiquer au moment de la formation de la planète, hypothèse totalement irréaliste.

Bien sûr, les nₑ × L planètes prises en compte peuvent aussi s'avérer plus anciennes, mais cela demande alors d'envisager une donnée temporelle supplémentaire : il faut, dans ce cas, supposer l'existence d'une durée moyenne d nécessaire à l'apparition de cette civilisation. Au moment t où nous évaluons l'équation, celle-ci tient donc compte des planètes formées il y a entre d+L et d ans, ce qui fait bien un total de nₑ × L planètes.

Vraiment ? Pas sûr. Cela dépend du moment où l'on évalue l'équation. Supposons, par exemple (valeurs arbitraires choisies expressément pour que ça n'aille pas, évidemment) que d vaut 5 ans et L 7 ans, et que nous sommes au temps t = 10 ans après l'apparition des premières planètes. Les planètes formées il y a d ans, c'est-à-dire au temps 10 - 5 = 5 ans sont bien là, prêtes à être étudiées. En revanche, qu'en est-il de celles formées il y a d+L ans ? 5 + 7 = 12 > 10. Pas de bol, les planètes ne se formaient pas encore à l'époque, il faut revoir l'estimation à la baisse.

Qu'en est-il sur des estimations réelles ? Commençons par déterminer à quel moment placer notre instant 0. Il ne peut pas s'agir du « Big Bang » : l'univers des premiers instants ne contenait à peu près que de l'hydrogène et de l'hélium, ce qui ne permet a priori pas de créer la vie. Il a fallu attendre l'explosion des premières étoiles massives pour qu'apparaissent les éléments requis pour faire de la chimie complexe.

La durée de vie d'une étoile se compte généralement en milliards d'années (même si les plus massives, qui sont aussi celles qui produisent lesdits éléments, sont les plus courtes d'entre elles, et que certaines peuvent avoir des vies assez courtes pour être comptées en millions). Notre univers étant probablement âgé d'entre 13 et 14 milliards d'années, nous poserons l'hypothèse raisonnable que des planètes dotées des matériaux requis pour former la vie ont put commencer à apparaître il y a une dizaine de milliards d'années.

Maintenant, quelle durée faut-il pour l'apparition d'une civilisation intelligente ? Demeurons terriblement anthropo-centrés et extrapolons à partir du seul exemple que nous ayons sous la main. Notre Terre est âgée d'environ quatre milliards et demi d'années, soit vers le milieu de notre période planétogène. La vie commence à s'y développer quelques centaines de millions d'années plus tard(8). Suivent alors tout un tas de phénomènes aléatoires qui aboutissent à l'envoi de nos premiers messages dans l'espace il y a moins d'un siècle.

Ça met en perspective, hein ? Arrondissons au milliard d'années et nous pouvons considérer qu'il faut (en moyenne sur les données connues à ce jour) entre quatre et cinq milliards d'années entre la formation d'une planète et l'apparition d'une civilisation capable de communiquer. Ce qui nous donne donc d = 5×10⁹, t = 10×10⁹… tiens ? À la puissance de 10 près, mes valeurs caricaturales ne l'étaient peut-être pas tant que ça

Ce qui « sauve » l'équation de Drake sur ce point est ici que L est en fait ridiculement petit devant d : l'article de Wikipédia sur la question, sus-mentionné, évoque une valeur de 10 000 ans pour la durée de vie moyenne de nos civilisations papotteuses, ce qui ne permet clairement pas de remonter avant notre instant 0, et nous évite donc d'avoir à ajouter un paramètre.

Mais attendez un instant : ce fameux produit nₑ × L semblait pouvoir fonctionner parce que nous considérions L et d comme des moyennes fiables et comparables. Or, nous parlons ici d'entre quatre et cinq milliards d'années contre dix milliers. C'est-à-dire que notre L moyen est très largement en dessous de la marge d'erreur sur d.

En d'autres termes… le produit nₑ × L n'a simplement pas de sens : d'après les données en notre possession, on ne peut pas évaluer le nombre de planètes à prendre en compte en fonction de la seule durée de vie d'une civilisation, celle-ci étant négligeable face au délai d'apparition de cette civilisation.

Raté, m'sieur Drake.

Mais ce n'est pas tout : réexaminons maintenant ces histoires de distance. Aux échelles qui nous intéressent, les 600 à 800 ans que met la lumière à atteindre Bételgeuse et Rigel ne sont rien. Mais le nombre nₑ porte sur notre galaxie toute entière, qui est, sans mauvais jeu de mot, astronomiquement grande.

Sur les plus de 200 milliards d'étoiles que compte notre galaxie, un très grand nombre sont situées à des distances très largement plus élevées(9) que ces quelques centaines d'années-lumières (les plus éloignées sont estimées à 78 000 années-lumières, c'est-à-dire que la distance qui nous sépare d'elles fait que nous n'aurions, avec les valeurs mentionnées plus haut, même pas le temps d'échanger d'envoyer une réponse, si un éventuel message nous parvenait, que la civilisation visée aurait disparu des radars.

Mais bon, au moins, nous pourrions les capter ? À condition qu'ils aient émis à une époque où nos ancêtres se préoccupaient davantage de chasser le mammouth et le rhinocéros laineux que de communiquer avec l'espace.

Notez qu'il n'est pas du tout absurde de supposer qu'une espèce comparable à la nôtre pour ce qui est des possibilités de fabriquer des engins capables d'émettre vers d'autres planètes soit apparue, dans un environnement évolutif différent de celui de notre Terre, à un moment radicalement de celui où nous autres homo sapiens avons commencé à avoir des choses à dire.

J'ai, plus haut, pris la durée de ce qui s'est passé par chez nous comme valeur représentative pour tenter de jouer le jeu, mais ça n'a aucune raison spécifique d'être le cas : pour ce que l'on sait de l'évolution, les probabilités sont très fortes pour que les choses se soient passées de manière radicalement différentes ailleurs.

Mais le point est surtout que, compte tenu des distances énormes entre les étoiles, les personnes qui pensent qu'un nombre conséquent de civilisations extraterrestres ont commencé à émettre suffisamment tôt pour que nous soyons en mesure de les capter de nos jours (ou plus encore : que, si nous ne les captons pas, c'est parce qu'elles ont cessé d'émettre avant que nous braquions nos micros vers le ciel) font implicitement l'hypothèse que les choses se sont, là-bas, passées considérablement plus vite que chez nous.

En d'autres termes, que nous sommes sacrément à la bourre à l'échelle galactique. À voir si nous les suivons ou pas…

Dites, la NASA, vous pourriez publier un truc là-dessus dans sept ans ?