Paradoxe de Fermi : où sont les extraterrestres ?

Le paradoxe de Fermi cherche à répondre à la question de savoir où sont les extraterrestres. Étant donné que notre étoile et la Terre font partie d’un système planétaire jeune par rapport au reste de l’univers – et que les voyages interstellaires pourraient être assez faciles à réaliser – la théorie dit que la Terre devrait déjà avoir été visitée par des extraterrestres.

Selon l’histoire, le physicien italien Enrico Fermi, plus célèbre pour avoir créé le premier réacteur nucléaire, a eu l’idée de cette théorie avec une remarque désinvolte à l’heure du déjeuner en 1950. Les implications, cependant, ont poussé les chercheurs extraterrestres à se gratter la tête dans les décennies qui ont suivi.

« Fermi a réalisé que toute civilisation disposant d’une modeste technologie de fusée et d’une quantité immodeste d’incitation impériale pourrait rapidement coloniser la galaxie entière », a déclaré l’Institut Search For Extraterrestrial Intelligence (SETI) à Mountain View, en Californie, sur son site Web. « En dix millions d’années, chaque système stellaire pourrait être mis sous l’aile de l’empire. Dix millions d’années peuvent sembler longues, mais en fait, c’est assez court comparé à l’âge de la galaxie, qui est d’environ dix mille millions d’années. La colonisation de la Voie lactée devrait être un exercice rapide. »

Fermi aurait fait la remarque initiale, mais il est mort en 1954. La publication est revenue à d’autres personnes, comme Michael Hart, qui a écrit un article intitulé « Une explication de l’absence d’extraterrestres sur Terre » dans le journal trimestriel de la Royal Astronomical Society (RAS) en 1975. (Certains disent que c’est le premier article de ce type à explorer le paradoxe de Fermi, bien que cette affirmation soit un peu difficile à prouver.)

« Nous observons qu’aucun être intelligent venu de l’espace n’est actuellement présent sur Terre », écrit Hart dans le résumé. « Il est suggéré que ce fait peut être mieux expliqué par l’hypothèse qu’il n’y a pas d’autres civilisations avancées dans notre galaxie. » Il a toutefois noté que d’autres recherches sur la biochimie, la formation des planètes et les atmosphères étaient nécessaires pour mieux affiner la réponse.

Alors que Hart était plutôt d’avis que nous étions la seule civilisation avancée de la galaxie (il a fait valoir que dans l’histoire de la Terre, quelqu’un aurait déjà pu nous rendre visite, à moins qu’il n’ait commencé son voyage il y a moins de deux millions d’années), il a exposé quatre arguments explorant le paradoxe :

1) Les extraterrestres ne sont jamais venus en raison d’une difficulté physique « qui rend le voyage spatial infaisable », qui pourrait être liée à l’astronomie, la biologie ou l’ingénierie.

2) Les extraterrestres ont choisi de ne jamais venir sur Terre.

3) Les civilisations avancées sont apparues trop récemment pour que les extraterrestres puissent nous atteindre.

4) Les extraterrestres ont visité la Terre dans le passé, mais nous ne les avons pas observés.

L’argument a été contesté pour de nombreux motifs. « Peut-être que le voyage stellaire n’est pas réalisable, ou peut-être que personne ne choisit de coloniser la galaxie, ou peut-être que nous avons été visités il y a longtemps et que les preuves sont enterrées avec les dinosaures – mais l’idée s’est ancrée dans la réflexion sur les civilisations extraterrestres », a écrit le chercheur sur le paradoxe de Fermi Robert H. Gray dans un billet de blog Scientific American de 2016.

Frank Tipler, professeur de physique à l’université de Tulane, a donné suite à cet argument en 1980 avec un article intitulé « Les êtres intelligents extraterrestres n’existent pas », également publié dans le RAS Quarterly Journal. La majeure partie de son article traitait de la façon d’obtenir des ressources pour les voyages interstellaires, ce qui, selon lui, pourrait être réalisé en ayant une sorte d’intelligence artificielle auto-réplicative se déplaçant de système stellaire en système stellaire et créant des copies en utilisant les matériaux qui s’y trouvent.

Puisque ces êtres ne sont pas sur Terre, Tipler a soutenu que nous sommes probablement la seule intelligence qui existe. Il a également déclaré que ceux qui croient en l’intelligence extraterrestre sont similaires à ceux qui pensent aux OVNI, car les deux camps croient que « nous allons être sauvés de nous-mêmes par une intervention interstellaire miraculeuse. »

Aujourd’hui, le sujet de l’intelligence extraterrestre est populaire, avec plusieurs articles publiés chaque année par différents chercheurs. Il a également été alimenté par la découverte d’exoplanètes.

Des planètes en abondance

L’univers est incroyablement vaste et vieux. Selon une estimation, l’univers s’étend sur 92 milliards d’années-lumière de diamètre (tout en augmentant de plus en plus vite). Des mesures distinctes indiquent qu’il est âgé d’environ 13,82 milliards d’années. À première vue, cela donnerait aux civilisations extraterrestres beaucoup de temps pour se propager, mais elles auraient alors une barrière de distance cosmique à franchir avant de s’enfoncer trop loin dans l’espace.

Fermi a formé sa théorie bien avant que les scientifiques ne découvrent des planètes en dehors de notre système solaire. Il y a maintenant plus de 3 000 planètes confirmées, et d’autres sont découvertes fréquemment. Le simple nombre de planètes que nous avons trouvées en dehors de notre système solaire indique que la vie pourrait être abondante.

Avec le temps, grâce à des télescopes plus perfectionnés, les scientifiques seront en mesure de sonder les compositions chimiques de leurs atmosphères. L’objectif à terme est de comprendre à quelle fréquence les planètes rocheuses se forment dans les régions habitables de leur étoile, ce qui est traditionnellement défini comme la zone dans laquelle l’eau peut exister à la surface. Cependant, l’habitabilité n’est pas seulement une question d’eau. D’autres facteurs doivent être pris en compte, comme le degré d’activité de l’étoile et la composition de l’atmosphère de la planète.

Une étude réalisée en novembre 2013 à l’aide des données du télescope spatial Kepler a suggéré qu’une étoile semblable au soleil sur cinq possède une planète de taille terrestre en orbite dans la région habitable de son étoile. Cette zone n’est pas nécessairement une indication de vie, car d’autres facteurs, comme l’atmosphère de la planète, entrent en jeu. De plus, la « vie » pourrait englober n’importe quoi, des bactéries aux extraterrestres naviguant sur des vaisseaux spatiaux.

Quelques mois plus tard, les scientifiques de Kepler ont publié une « bonanza de planètes » de 715 mondes nouvellement découverts, pionniers d’une nouvelle technique appelée « vérification par multiplicité ». Cette théorie postule essentiellement qu’une étoile qui semble avoir de multiples objets traversant son visage ou la tiraillant aurait des planètes, par opposition aux étoiles. (Un système d’étoiles multiples à une telle proximité serait déstabilisé avec le temps, postule la technique). L’utilisation de cette technique accélérera le rythme de la découverte d’exoplanètes, a déclaré la NASA en 2014.

Les chercheurs se concentraient auparavant sur les étoiles naines rouges comme hôtes possibles de planètes habitables, mais au fil des années d’étude, des limites sont apparues. Il était passionnant de trouver des planètes proches comme Proxima Centauri b et les sept planètes rocheuses de TRAPPIST-1 dans les régions de leurs étoiles où l’eau liquide pourrait exister à la surface des planètes. Le problème, c’est que les naines rouges sont volatiles et pourraient envoyer plusieurs formes de rayonnement mortel vers la surface. D’autres études sont nécessaires pour mieux comprendre ces étoiles.

D’autres engins spatiaux de chasse aux exoplanètes seront mis en ligne dans les prochaines années. Le satellite Transiting Exoplanet Survey (TESS) a été lancé avec succès en avril 2018 pour étudier les étoiles proches. Le télescope spatial James Webb de la NASA, dont le lancement est prévu en 2020, examinera les planètes pour connaître la composition chimique de leurs atmosphères. Le PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) de l’Agence spatiale européenne devrait être lancé en 2026. Et de plus grands observatoires terrestres sont également envisagés, comme le European Extremely Large Telescope qui devrait voir le jour vers 2024.

Notre compréhension de l’astrobiologie (la vie dans l’univers) n’en est cependant qu’à ses débuts. L’un des défis est que ces exoplanètes sont si éloignées qu’il est pratiquement impossible pour nous d’envoyer une sonde pour les observer. Un autre obstacle est que, même dans notre propre système solaire, nous n’avons pas éliminé tous les lieux possibles de vie. Nous savons, en observant la Terre, que les microbes peuvent survivre dans des températures et des environnements extrêmes, ce qui donne lieu à des théories selon lesquelles nous pourrions trouver une vie semblable à celle des microbes sur Mars, sur la lune jovienne glacée Europe, ou peut-être sur Encelade ou Titan de Saturne.

Tout cela ensemble signifie que même au sein de notre propre galaxie de la Voie lactée – l’équivalent du voisinage cosmique – il devrait y avoir de nombreuses planètes de taille terrestre dans des zones habitables qui pourraient accueillir la vie. Mais quelles sont les chances que ces mondes aient des astres dans leurs limites ?

La vie : abondante, ou rare ?

Les probabilités de vie intelligente sont estimées dans l’équation de Drake, qui cherche à calculer le nombre de civilisations dans la Voie lactée qui cherchent à communiquer entre elles. Selon les termes du SETI, l’équation – qui s’écrit comme suit :

N = R* – fp – ne – fl – fi – fc – L

– comporte les variables suivantes :

N = Le nombre de civilisations dans la Voie lactée dont les émissions électromagnétiques sont détectables.

R* = Le taux de formation des étoiles propices au développement de la vie intelligente.

fp = La fraction de ces étoiles possédant des systèmes planétaires.

ne = Le nombre de planètes, par système solaire, possédant un environnement propice à la vie.

fl = La fraction de planètes propices sur lesquelles la vie apparaît effectivement.

fi = La fraction de planètes propices à la vie sur lesquelles une vie intelligente émerge.

fc = La fraction de civilisations qui développent une technologie permettant de libérer des signes détectables de leur existence dans l’espace.

L = La durée pendant laquelle ces civilisations libèrent des signaux détectables dans l’espace.

Aucune de ces valeurs n’est connue avec certitude à l’heure actuelle, ce qui rend les prédictions difficiles pour les astrobiologistes comme pour les communicateurs extraterrestres.

Il existe cependant une autre possibilité qui freinerait la recherche de signaux radio ou de vaisseaux spatiaux extraterrestres : qu’il n’y ait pas de vie dans l’univers en dehors de la nôtre. Alors que Frank Drake du SETI et d’autres ont suggéré qu’il pourrait y avoir 10 000 civilisations cherchant à communiquer dans la galaxie, une étude de 2011 publiée plus tard dans les Proceedings of the National Academy of Sciences a suggéré que la Terre pourrait être un oiseau rare parmi les planètes.

Il a fallu au moins 3,5 milliards d’années pour que la vie intelligente évolue, selon la théorie des chercheurs David Spiegel et Edwin Turner de l’Université de Princeton, ce qui indique qu’il faut beaucoup de temps et de chance pour que cela se produise.

Les autres explications du paradoxe de Fermi comprennent des extraterrestres qui « espionnent » la Terre, l’ignorent complètement, la visitent avant l’apparition de la civilisation ou la visitent d’une manière que nous ne pouvons pas détecter.

Discussion récente sur le paradoxe de Fermi

Alors que la question du paradoxe de Fermi a déconcerté les scientifiques pendant des décennies, il y a quelques nouvelles idées qui pourraient aider les chercheurs à mieux comprendre pourquoi les extraterrestres ont été si difficiles à trouver.

En 2015, une étude a examiné la probabilité qu’un monde évolue avec un environnement habitable, en utilisant les données du télescope spatial Hubble et du télescope spatial Kepler. Elle suggère que la Terre a été une pionnière. Même si l’étude exclut la vie intelligente, elle suggère que la naissance de notre planète est survenue très tôt dans l’histoire de l’univers. Selon l’étude, lorsque la Terre s’est formée il y a environ 4,6 milliards d’années, il n’existait que « 8 % des planètes potentiellement habitables qui se formeront jamais dans l’univers ». En d’autres termes, la plupart des matériaux disponibles pour former des planètes habitables sont encore là – ce qui donne beaucoup de temps aux civilisations extraterrestres pour se former.

Ou peut-être que la vie est trop fragile pour survivre longtemps. Une étude de 2016 suggère que le début de l’histoire d’une planète rocheuse peut être très propice à la vie, puisque la vie pourrait émerger après environ 500 millions d’années après que la planète se soit refroidie et que de l’eau soit disponible. Cependant, après ce point, le climat de la planète pourrait facilement anéantir la vie. Prenez l’exemple de Vénus (dont l’effet de serre s’emballe) ou de Mars (qui a perdu la majeure partie de son atmosphère dans l’espace). L’étude a été dirigée par Aditya Chopra, qui travaillait alors à l’Université nationale australienne (ANU) à Canberra.

En 2017, Space.com a republié un article de RealClearScience avec 12 raisons pour lesquelles nous ne pouvons pas trouver d’extraterrestres, allant de l’autodestruction de la vie intelligente à la volonté de personne de transmettre leur localisation.

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