La Lune, les planètes autres que la Terre et leurs satellites ne possèdent pas d’air. Il y fait très chaud ou très froid. Les hommes, plantes ou animaux qui peuplent la Terre ne pourraient pas y vivre. Les astronautes qui sont allés sur la Lune n’y ont pas trouvé de vie ; les sondes Viking qui se sont posées sur Mars non plus. Il est fort peu probable qu’il existe d’autres être vivants dans le Système Solaire.

Une vie, ailleurs

Depuis des décennies, la recherche d'une autre forme de vie dans l'Univers est un sujet qui très actif chez les scientifiques. Différentes missions d'exploration ont été menées dans ce but, on peut parler par exemple du programme Viking.
Cette science, que l'on nomme l'exobiologie, a pour objectif de comprendre la vie, ses origines et ses évolutions.

Les hypothèses d'une vie extérieure et différente à la notre suit son cheminement dans la tête des Hommes depuis l'Antiquité.

Cependant, de nos jours, la seule source de vie avérée est celle sur notre Terre.

Exobiologie

La science de l'exobiologie, aussi appelée astrobiologie, est un science dite pluridisciplinaire. Cela signifie qu'elle englobe plusieurs disciplines scientifiques, en l'occurrence les mathématiques, la physique, la biologie ou encore la planétologie.

Les exobiologistes, qui travaillent dessus, s'attèlent à l'étude de l'arrivée de la vie sur Terre ou de son existence sur d'autres planètes, qualifiées d'exoplanètes.

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C'est parti

La vie sur Mars

La planète Mars, proche en caractéristiques de la Terre, est soupçonnée d'héberger ou d'avoir hébergé la vie. Cette présence n'a jamais été prouvée ou infirmée. Cette croyance a laissé place à l'imagination et la création du personnage du martien.

A quoi ressemble un martien ?
Cette image représente le martien tel que l'on se le représente dans l'imaginaire. Il s'agit d'un petit bonhomme vert, aux traits humanoïdes, avec un gros cerveau, faisant honneur à son intelligence supposée supérieure à la nôtre.

Afin de prouver l'existence de cette vie, de nombreuses missions d'exploration ont été créées. Divers sondes ont été envoyées pour faire des observations de la surface martienne.

Les premières ondes à avoir été envoyées autour de Mars sont arrivées dans les années 1965. C'est la NASA qui envoie Mariner 4. Grâce à cette sonde américaine, nous obtiendrons les premières images d'une planète différente de la nôtre. Dotée d'une caméra montée sur une perche, elle permet d'obtenir des clichés inédits de la planète et de nous apporter des informations sur son passé, son histoire.
Les conclusions de la mission Mariner 4 sont que la planète Mars a été dotée d'une activité météorologique et tectonique, responsable d'une multitude de cratères sur sa surface. On apprend également que Mars ne possède pas de magnétosphère, enveloppe magnétique qui pourrait la protéger des rayons cosmiques, incompatibles avec la vie. Pour finir, une mesure de la pression atmosphérique de la planète rouge apprend que l'eau liquide ne peut être présente sur cette planète. Pour cause, la pression atmosphérique y est de 0,006 bar tandis que sur notre Terre elle est de 1 bar.
Toutes ces données pousseront les scientifiques à abandonner l'idée de trouver une forme de vie semblable à la notre ou même encore multicellulaire et ils se dirigeront vers des recherches envers des organismes unicellulaires tels que les bactéries.

Le programme Viking va ainsi naître. Son objectif sera d'aller sur le sol martien pour y rechercher des micro-organismes. Celle-ci ramènera sur notre planète des extraits du sol martien pour l'analyser dans les années 70. Malgré de nombreuses expériences, aucune preuve flagrante de la vie sur Mars ne sera relevée.

Depuis, plus aucune mission n'a eu pour projet de prouver l'existence de vie sur la planète. De nombreuses analyses ont été réalisées sur des météorites qui on touché la Terre et qui provenaient de Mars, ce qui a orienté les recherches vers un nouveau, la présence d'eau sur Mars. En effet, l'eau est un élément de base de la vie, et il a été prouvé que Mars en contenait à l'état glacé, que ce soit en surface ou plus particulièrement dans des lacs souterrains.

La planète Mars

Mars est la quatrième planète su Système solaire. Elle effectue le tour du Soleil en 686 jours. La planète Mars tire son nom du dieu romain de la guerre. Depuis la Terre, cette planète apparaît rouge et c'est comme cela que les Hommes depuis la Préhistoire l'ont associée à la couleur rouge du sang des champs de bataille. Son atmosphère est composée de gaz carbonique, d'azote et d'argon. On retrouve sur son sol des roches et quelques cratères. Des plaines se mêlent aux volcans qui peuvent parfois atteindre 200 km de rayon et 20 km de hauteur. Le climat à la surface de Mars est très hétérogène. Il peut aller de - 133 °C à 70 °C. On sait grâce aux photographies de sa surface que de l'eau s'est écoulée un jour sur Mars. Cette dernière a laissé des lits visibles. Mars est à l'origine de superstitions quant à la vie extra terrestre. En effet, on a longtemps pensé à l’existence d'une autre forme de vie qui aurait été caractérisée par les martiens. On connaît deux satellites à Mars : Phobos et Deïmos. Sur Mars, tout est géant. La sonde Viking, envoyée par les Américains, a trouvé des montagnes deux fois plus hautes que sur Terre ainsi que des canyons deux fois plus profonds !

Phobos

Avec un rayon de 11 kilomètres, Phobos est le plus gros des satellites martiens. Il fait le tour de la planète au niveau de l'équateur en un peu plus 7 heures, ce qui fiat qu'il traverse le ciel martien de manière très rapide d'Ouest en Est.

Son orbite autour de Mars se resserre un peu plus chaque année. c'est pourquoi Phobos viendra s’écraser contre la planète dans un peu plus de 100 millions d'années.

Son sol est constitué de cratères et de lignes droites.

Il tire son nom d'une divinité grecque qui représente la peur.

Deïmos

Son rayon étant de 6 kilomètres, Deïmos est le plus petit des satellites martiens. Son sol se constitue de cratères dont certains peuvent atteindre 3 kilomètres de diamètre.

Il tire son nom d'une divinité grecque qui représente la crainte.

Comment faire des analyses du sol martien ?
C'est ce type d'appareils, des rovers, qui sont envoyés sur les planètes afin d'en extraire des parties de sol et de l'analyser, soit directement sur place ou alors une fois de retour sur Terre.

Vie extraterrestre et apparition de la vie sur Terre

Une certaine part des scientifiques avance comme hypothèse que les origines de la vie sur Terre seraient extraterrestres.

Selon eux, la vie aurait été apportée par une comète ou une météorite, en provenance d'une autre planète. Des micro-organismes y auraient été transportés pour enfin se reproduire sur Terre, l'environnement y étant favorable.

Cette hypothèse se nomme la panspermie.

La panspermie est née au début des années 1900 lorsqu'un chimiste suédois, Svante August Arrhenius, décrit cette théorie pour la première fois. Cependant, les recherches sur ce sujet n'avanceront que bien plus tard, dans les années 1970.

Plusieurs théories constituent la panspermie. Nous allons en voir quelques unes.

La panspermie dirigée

La panspermie dirigée est une panspermie qui considère que les micro-organismes ont été envoyés sur Terre de manière volontaire, depuis l'espace, afin d'y amener la vie.

Ces hypothèses ont cependant été vite invalidées, elles défendaient que notre ADN était porteur d'une "signature", agissant comme une preuve que notre séquence génétique avait été créée de toute pièce.

Cependant, elle permet de réfléchir à des concepts de protection planétaire de la part des agences spatiales lors de leur intervention sur d'autres planètes pour en éviter la contamination ou encore à des programmes de mise au point de la vie dans l'espace pour assurer la survie de notre espèce.

La pseudo-panspermie

La pseudo-panspermie est quand à elle un hypothèse qui énonce que les molécules nécessaires à la vie ont été importées depuis la nébuleuse solaire qui a vu la création du système solaire et se serait ainsi retrouvées distribuées lors de la création des planètes

La transpermie

La transpermie est l'l'hypothèse selon laquelle les organismes vivants se seraient transférés uniquement entre des planètes voisines, comme cela serait le cas entre la Terre et Mars par exemple ou encore la Lune.

La lithopanspermie

La lithopanspermie est l'hypothèse selon laquelle la vie serait apparue sur Terre par transfert d'organismes vivants dans des roches de façon naturelle. Cela peut être dû à une éjection planétaire ou un transfert suite à l'entrée d'une météorite dans l'atmosphère terrestre.

Comment la vie est-elle arrivée sur Terre ?
La lithopanspermie est venue de l'analyse des météorites qui se sont écrasées par le passé sur notre Terre. En effet, leur composition minérale laisse penser qu'il y a des molécules du vivant ou alors présentes en même temps que la vie.
Cela n'a cependant conduit à aucune conclusion puisqu'on ne sait pas si les échantillons n'ont pas été contaminés par des micro-organismes après leur arrivée sur Terre.

Exercices d'application

Exercice 1 : Une exo-planète habitable

Une planète "de type terrestre habitable", capable d’abriter une vie extra-terrestre, a été détectée pour la première fois hors de notre système solaire par une équipe d’astronomes européens, dont plusieurs Genevois.

Cette exo-planète, nommée Gliese c, qui orbite autour de l’étoile Gliese 581 à 20,5 années-lumière est la première et la plus légère des quelque 200 connues à ce jour à "posséder à la fois une surface solide ou liquide et une température proche de celle de la Terre", selon ses découvreurs.

La température moyenne de cette "super Terre est comprise entre 0 et 40 degrés Celsius, ce qui autorise la présence d’eau liquide à sa surface", selon le principal auteur de l’étude, Stéphane Udry (Genève).

Source : Dépêche AFP/cab d’après communiqué de presse du CNRS Avril 2007

Dans tout l’exercice, l’étoile Gliese 581 est notée E et son exo-planète Gliese c est
notée C.

Données complémentaires :

  • Caractéristiques de la planète C :
  • Valeur du champ de gravitation à la surface : g0 = 22 N.kg-1
  • Masse estimée : Mc = 3,0. 1025 kg
  • Rayon estimé : RC = 9,6 .106
  • Unité astronomique : 1 U.A. = 1,50.1011
  • Constante de Planck : h = 6,626.10 –34s.
  • Célérité de la lumière : c = 3,00.108 s-1.
  • 1eV =1,6.10-19

La résolution de cet exercice se fait sans utiliser la valeur numérique de la constante de gravitation universelle G.

Première partie : cette étude se fera dans un référentiel, considéré comme galiléen, lié au centre de la planète C.

1. Étude de la gravitation à la surface de la planète C.

1.1 Représenter sur un schéma la force de gravitation exercée par la planète C de masse MC et de rayon Rc sur un objet A de masse m situé à l’altitude h.

1.2 Donner l’expression de la valeur de cette force en fonction de Mc, m, Rc, h et de la constante de gravitation universelle G.

1.3 La valeur g du champ de gravitation est définie par la relation :

    \[ g = \frac {F} {m} \]

En déduire l’expression de la valeur g0 du champ de gravitation à la surface de la planète C en fonction de MC, rC et de la constante de gravitation universelle G.

2. Vitesse d’un satellite de la planète C

2.1 Déterminer l’expression de la valeur V1 de la vitesse de l’objet A de masse m satellisé sur une orbite circulaire à l’attitude h.

2.2. Montrer que si h est négligeable devant RC,

    \[V_{1} = \sqrt{ \frac {GM _ { c } } {R _ { c } } }\]

3. On appelle vitesse de libération la valeur minimale de la vitesse que doit posséder un objet A situé à la surface d’une planète pour quitter le champ de gravitation de celle-ci. Pour la planète C, cette vitesse V2 a pour expression

    \[V_ {2} = \frac { 2GM _ {c} } { R_ {c} }\]

4. Cette vitesse de libération V2 est en relation directe avec l’existence d’une atmosphère à la surface d’une planète : à une température donnée, si la vitesse de libération est trop faible, les molécules de gaz s’échappent facilement et l’existence d’une atmosphère à la surface de la planète est impossible.

4.1 Montrer que la vitesse V2 peut aussi s’écrire

    \[V _ { 2 } = \sqrt {2 g _ { 0 } R _ { c } }\]

4.2 Calculer la vitesse de libération pour la planète C, et la comparer à la vitesse de libération pour la Terre qui est de 11,2 km.s-1.

4.3 Si l’on suppose que la planète C et la Terre sont soumises à des conditions de température très voisines, l’existence d’une atmosphère sur la planète C est-elle possible ?

Deuxième partie : cette étude se fera dans un référentiel, considéré comme galiléen, lié au centre de l’étoile E.

L’étoile E possède trois planètes actuellement identifiées : Gliese b notée B, Gliese c notée C et Gliese d notée D.

On considère que ces trois planètes se déplacent sur des orbites pratiquement circulaires.

Le tableau ci-dessous regroupe quelques caractéristiques de ces planètes.

 BCD
Période en joursTb = 5,366Tc = 12,93Td = 84,4
Rayon trajectoire en U.A.rb = ?rc = 7,27 x 10 -2rd = 2,54 x 10 -1

1. La vitesse V d’une planète en mouvement circulaire uniforme autour de son étoile est donnée par la relation

    \[V = \sqrt { \frac {GM} {r} }\]

r désignant le rayon de la trajectoire.

Donner la signification de la lettre M intervenant dans cette relation.

2. Rayon de la trajectoire de la planète B

2.1 Énoncer la troisième loi de Kepler, relative à la période de révolution de la planète autour de son étoile.

2.2 Calculer la valeur de la constante de proportionnalité intervenant dans cette loi
en utilisant les données du tableau précédent. On utilisera le jour pour unité de
temps et l’unité astronomique pour unité de distance.

2.3 Calculer, en unité astronomique, le rayon de la trajectoire de la planète B.

Troisième partie : Détection de l’eau dans l’atmosphère des planètes.

L’énergie de vibration des molécules est quantifiée.

Pour les molécules d’eau, en prenant pour référence l’énergie de la molécule au repos, on obtient les niveaux d’énergie de vibration représentés sur la figure ci-dessous.

Niveaux d’énergie de vibration de la molécule d’eau

Le spectre d’une lumière ayant traversé des régions contenant de la vapeur d’eau présente des absorptions pour certaines longueurs d’onde caractéristiques.

Peut-on vivre ailleurs que sur la Terre ?
Depuis toujours derrière l'idée de trouver la vie sur une autre planète, l'Homme a espéré trouver une planète qui puisse abriter la vie pour qu'il puisse s'y développer. Cela permettrait par exemple de trouver un nouvel environnement si la Terre nous devenait hostile ou pour créer un nouveau monde.

1. Que signifie l’expression : « l’énergie des molécules est quantifiée » ?

2. Les longueurs d’onde des radiations absorbées sont supérieures au micromètre.

Ces radiations absorbées appartiennent-elles au domaine du visible ? Justifier.

3. Calculer la longueur d’onde de la radiation absorbée par une molécule d’eau passant de l’état fondamental à l’état E1.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.