Quels sont les besoins d'une planète pour abriter la vie ? | Dave Brain | TEDxBoulder

« Vénus est trop chaude, Mars est trop froide, et la Terre est juste comme il faut », dit le chercheur scientifique en planétologie Dave Brain. Mais pourquoi ?
Dans cette conférence agréable et pleine d'humour, Brains explore la science fascinante qui se cache derrière les besoins d'une planète pour abriter la vie, et pourquoi l'humanité se trouve peut-être au bon endroit au bon moment, au cours de l'histoire des planètes habitables.

Cette conférence a été donnée lors d'un événement TEDx utilisant le format des conférences TED, mais organisé de manière indépendante par une communauté locale. Pour en savoir plus : http://ted.com/tedx

Okay, ça va être super sympa !

(Rires)

Je suis vraiment content d'être ici.

Je suis content que vous soyez là,

sinon ça serait un peu bizarre.

Je suis content que nous soyons tous ici.

Et par « ici », je ne veux pas dire ici.

Ou ici.

Mais ici.

Je veux dire, sur la Terre.

Et par « nous », je ne veux pas dire nous
dans cet auditoire,

mais la vie,

toute forme de vie sur la Terre.

(Rires)

Des êtres complexes
aux unicellulaires,

de la moisissure aux champignons,

aux ours volants.

(Rires)

La chose intéressante, c'est que

la Terre est le seul endroit que nous
connaissons qui abrite de la vie,

8,7 millions d'espèces.

On a regardé à d'autres endroits,

peut-être pas aussi bien
qu'on aurait dû ou pu,

mais on a cherché sans rien trouver,

la Terre est le seul endroit que nous
connaissons avec de la vie.

Est-ce que la Terre est spéciale ?

Je voulais connaître la réponse
à cette question

depuis ma petite enfance,

et je soupçonne que 80% de cet auditoire

pensait la même chose et souhaitait aussi
connaître la réponse.

Pour comprendre s'il y a d'autres planètes

dans notre système solaire ou ailleurs,

qui puissent abriter la vie,

la première étape est de comprendre
ce dont a besoin la vie.

Il s'avère que malgré les 8,7 millions
d'espèces différentes,

la vie a seulement besoin
de trois choses :

d'une part, toute vie sur Terre
a besoin d'énergie.

La vie complexe, comme nous,
tire son énergie du soleil.

Mais la vie souterraine
peut tirer son énergie

des réactions chimiques.

Il y a de nombreuses sources d'énergie

disponibles sur les planètes.

D'autre part,

toute vie a besoin de nourriture
ou de nutriments.

Et c'est une mission difficile, surtout si
vous voulez une délicieuse tomate.

(Rires)

Toutefois, toute vie sur Terre
tire sa nourriture

de seulement six éléments chimiques,

et on peut trouver ces éléments
sur n'importe quel objet planétaire

dans notre système solaire.

C'est donc la troisième chose
qui est la mission difficile,

la plus dure à achever.

Pas les élans, mais l'eau.

(Rires)

Bien que les élans, ça serait assez cool.

(Rires)

Et pas de l'eau congelée, ni à l'état
gazeux, mais de l'eau liquide.

C'est ce dont a besoin la vie
pour survivre, toute forme de vie.

Et de nombreux objets du système solaire
ne possèdent pas d'eau liquide,

donc on ne cherche pas là.

D'autres peuvent avoir
de l'eau liquide en abondance

peut-être même plus que la Terre,

mais elle est enfermée
sous une croûte de glace,

donc c'est difficile d'y accéder,
de s'y rendre,

c'est difficile même de découvrir
s'il y a de la vie là-bas.

Donc ça ne laisse

que quelques objets
que nous pouvons considérer.

Rendons-nous le problème plus simple.

Pensons seulement à de l'eau liquide
à la surface d'une planète.

Il n'y a que trois objets auxquels penser
dans notre système solaire,

considérant de l'eau liquide
en surface d'une planète,

et dans l'ordre de distance
depuis le soleil : Vénus, la Terre, Mars.

Vous voulez avoir une atmosphère
pour avoir de l'eau liquide.

Vous devez être très prudents
avec cette atmosphère.

Vous ne pouvez pas en avoir trop,
ou une trop épaisse, ou trop chaude,

parce que sinon vous finissez trop chaud,
comme Vénus,

et vous ne pouvez pas avoir
de l'eau liquide.

Mais si vous avez trop peu d'atmosphère
et qu'elle est trop fine et trop froide,

vous finissez comme Mars, trop froide.

Donc Vénus est trop chaude,
Mars trop froide,

et la Terre est juste comme il faut.

Regardez ces images derrière moi,
vous pouvez voir immédiatement

où la vie peut survivre
dans notre système solaire.

C'est un problème de type « Boucles-d'Or »

et il est si simple qu'un enfant
pourrait le comprendre.

Toutefois,

J'aimerais vous rappeler deux choses

à propos de l'histoire de Boucles-d'Or
auxquelles nous ne pensons pas souvent

mais qui sont vraiment importantes ici.

La première :

si le bol de Maman Ours est trop froid

quand Boucles-d'Or arrive dans la pièce,

est-ce que cela signifie
qu'il a toujours été trop froid ?

Ou est-ce qu'il a pu être juste
comme il faut par le passé ?

L'instant auquel Boucles-d'Or
entre dans la pièce

détermine la suite de l'histoire.

Et c'est vrai aussi pour les planètes.

Elles ne sont pas statiques.
Elles changent.

Elles varient. Elles évoluent.

Et leur atmosphère fait de même.

Laissez-moi vous donner un exemple.

Voici une des mes photos
favorites de Mars.

Ce n'est pas la photo avec la meilleure
résolution, ni la plus sexy,

ce n'est pas la plus récente,

mais elle montre des lits de rivières
creusés dans la surface de la planète.

Des lits de rivières creusés
par de l'eau liquide, qui s'écoulait.

Des lits de rivières qui peuvent prendre
100, 1000 ou 10 000 ans à se former.

Cela ne peut pas se produire
sur Mars aujourd'hui,

son atmosphère
est trop fine et trop froide

pour avoir de l'eau stable
à l'état liquide.

Cette image vous dit que
l'atmosphère de Mars a changé,

et changé de façon importante.

Et elle a quitté un état que
nous définirions comme habitable

car les trois prérequis pour la vie
y étaient présents il y a longtemps.

Où est passée cette atmosphère

qui permettait d'avoir
de l'eau liquide à la surface ?

Une hypothèse est qu'elle
s'est échappée dans l'espace.

Les particules d'atmosphère ont acquis
assez d'énergie pour se libérer

de la gravité de la planète,

s'échappant dans l'espace
pour ne plus jamais revenir.

Ceci se produit pour tous les corps
avec une atmosphère.

Les comètes ont des queues

qui sont de fantastiques démonstrations
de la fuite de leur atmosphère.

Mais Vénus aussi a une atmosphère
qui s'échappe avec le temps,

et Mars et la Terre également.

C'est juste une question d'échelle
et de degré.

Nous souhaitons savoir quelle quantité
s'est échappée au cours du temps

pour pouvoir expliquer cette transition.

Comment les atmosphères, les particules,

acquièrent-elles leur énergie
pour s'échapper ?

Il y a deux manières,
si nous simplifions un peu les choses.

La première : la lumière du soleil.

La lumière du soleil peut être
absorbée par les particules atmosphériques

et chauffe ces particules.

Oui, je danse, mais elles...

(Rires)

Oh mon Dieu, même pas à mon mariage !

(Rires)

Elles obtiennent assez d'énergie
pour se libérer

de la gravité de la planète,
juste en s'échauffant.

Une deuxième façon d'obtenir
de l'énergie est le vent solaire.

Ce sont des particules, de la masse, de la
matière, éjectées de la surface du soleil,

qui vont souffler à travers
le système solaire

à 400 km par seconde,

parfois plus vite
durant les tempêtes solaires,

et elles se précipitent à travers
l'espace interplanétaire

vers les planètes et leurs atmosphères.

Elles pourraient fournir assez d'énergie

aux particules atmosphériques,
afin qu'elles s'échappent.

C'est quelque chose qui m'intéresse

car c'est relié à l'habitabilité.

J'ai dit qu'il y avait deux choses
à propos de l'histoire de Boucles-d'Or

sur lesquelles je voulais attirer
votre attention,

et la deuxième est un peu plus subtile.

Si le bol de Papa Ours est trop chaud

et celui de Maman Ours trop froid,

le bol de Bébé Ours
ne devrait-il pas être encore plus froid,

si on suit la tendance ?

Cette chose que vous avez
acceptée votre vie durant

n'est peut-être pas aussi simple,
si vous y pensez un peu plus.

Bien sûr, la distance d'une planète
au soleil détermine sa température.

Ceci entre en jeu dans son habitabilité.

Mais peut-être qu'il y a
d'autres facteurs.

Peut-être que ce ne sont pas
les bols eux-mêmes

qui aident à prédire
la suite de l'histoire,

ce qui est juste comme il faut.

Je pourrais vous parler de beaucoup
de caractéristiques différentes

de ces trois planètes

qui peuvent influencer leur habitabilité.

Mais j'aimerais parler pour
juste une minute ou deux

des champs magnétiques.

La Terre en a un.
Venus et Mars n'en ont pas.

Les champs magnétiques sont générés
dans les profondeurs d'une planète

par une matière fluide en rotation
qui conduit l'électricité

et qui crée ce grand vieux champ
magnétique qui entoure la Terre.

Avec une boussole,
vous savez où est le nord.

Vénus et Mars n'ont pas ça.

Avec une boussole
sur Vénus ou Mars,

félicitations, vous êtes perdus.

(Rires)

Est-ce que ça influence l'habitabilité ?

Comment cela se pourrait-il ?

De nombreux scientifiques pensent que
le champ magnétique d'une planète

sert de bouclier pour l'atmosphère,

en déviant les particules des vents
solaires autour de la planète

un peu comme un effet de champ de force

qui implique les charges électriques
de ces particules.

J'aime l'imaginer plutôt comme
la vitre hygiénique

d'un buffet à salades pour les planètes.

(Rires)

Oui, mes collègues qui vont regarder ça
plus tard vont réaliser

que c'est la 1ère fois dans l'histoire
de notre communauté

que le vent solaire a été comparé
à du mucus.

(Rires)

OK, le résultat est que la Terre
a peut-être été protégée

depuis des milliards d'années

parce que nous avions un champ magnétique.

L'atmosphère n'a pas pu s'échapper.

Mars d'un autre côté,
n'était pas protégée

car elle n'a pas de champ magnétique,

et sur des milliards d'années,

peut-être qu'assez
d'atmosphère a été arrachée

pour expliquer sa transition
de planète habitable

à la planète que nous voyons aujourd'hui.

D'autres scientifiques pensent
que les champs magnétiques

agissent peut-être plus
comme des voiles de bateau,

permettant à la planète d'interagir avec
plus d'énergie provenant du vent solaire

qu'une planète en aurait été
capable toute seule.

Les voiles pourraient amasser
l'énergie du vent solaire.

Le champ magnétique pourrait
amasser plus d'énergie,

ce qui permettrait à encore
plus d'atmosphère de s'échapper.

C'est une idée qui doit être testée

mais son effet et son fonctionnement

semblent clairs.

Parce que nous savons

que l'énergie du vent solaire
est déposée dans notre atmosphère,

ici sur la Terre.

L'énergie est conduite le long
des lignes de champ magnétique

jusqu'aux régions polaires,

produisant d'incroyablement
belles aurores boréales.

Si vous en avez vu,
c'est magnifique.

Nous savons que l'énergie entre.

Nous essayons de mesurer
combien de particules sortent.

Et si le champ magnétique a une
quelconque influence.

Donc j'ai soulevé un problème
pour vous ici,

mais je n'ai pas encore de solution.

Nous n'avons pas de solution.

Nous travaillons dessus.
Comment ?

Nous avons envoyé des sondes
sur les trois planètes.

certaines sont en orbite maintenant,

dont la sonde MAVEN qui est
actuellement en orbite autour de Mars,

dans laquelle je suis impliqué
et qui est dirigée ici,

par l'Université de Colorado.

Elle est conçue pour mesurer
la fuite d'atmosphère.

Nous avons des mesures similaires
de Vénus et de la Terre.

Dès que nous aurons
toutes ces mesures,

nous pourrons les combiner et comprendre

comment ces trois planètes interagissent
avec l'espace environnant,

avec les alentours.

Et nous pourrons conclure
si les champs magnétiques

sont importants pour l'habitabilité,

ou pas.

Une fois que nous saurons,
pourquoi nous en préoccuper ?

Je m'en préoccupe profondément.

Et financièrement aussi,
mais profondément.

(Rires)

Tout d'abord, la réponse à cette question

va nous apprendre plus
sur ces trois planètes,

Vénus, la Terre et Mars.

Pas seulement sur leur façon
d'interagir

avec leur environnement aujourd'hui,

mais aussi
il y a des milliards d'années,

sur leur habitabilité.

On va en apprendre sur les atmosphères

qui nous entourent et qui sont proches.

Mais encore,
ce que nous apprenons de ces planètes

peut être appliqué aux atmosphères
partout ailleurs,

aussi sur les planètes que nous observons
autour d'autres étoiles.

Par exemple, la sonde Kepler,

qui a été construite et
est contrôlée ici à Boulder,

observe une région du ciel
de la taille d'un timbre poste

depuis plusieurs années,

et elle a trouvé
des milliers de planètes,

dans une région du ciel
de la taille d'un timbre poste,

que nous ne pensons pas être différente
de n'importe quelle autre partie du ciel.

En 20 ans, nous sommes partis

de connaître zéro planète
en dehors de notre système solaire,

jusqu'à maintenant,
où nous en avons tellement

que nous ne savons pas laquelle
investiguer en premier.

N'importe quel levier aiderait.

En fait, en se basant sur les observations
que Kepler a faites

et d'autres observations similaires,

nous croyons maintenant que

sur les 200 milliards d'étoiles qu'abrite
notre seule galaxie, la Voie Lactée,

en moyenne chaque étoile
possède au moins une planète.

En plus,

les estimations suggèrent
qu'il y a entre 40 et 100 milliards

de ces planètes que
nous définirions comme habitables,

rien que dans notre galaxie.

Nous avons des observations
de ces planètes,

mais nous ne savons pas encore
lesquelles sont habitables.

C'est un peu comme être piégé
sur un point rouge,

(Rires)

sur une estrade,

et savoir qu'il y a d'autres mondes
là-dehors

et désespérément vouloir
en connaître plus à leur sujet,

vouloir les interroger et découvrir
si peut-être juste un ou deux

sont un peu comme le vôtre.

Vous ne pouvez pas faire ça.
Vous ne pouvez pas y aller, pas encore.

Donc vous devez utiliser les outils que
vous avez développés autour de vous

pour Vénus, la Terre et Mars,

et vous devez les appliquer
à ces autres situations

et espérer que vous tirez des conclusions
raisonnables des données,

et que vous serez capables de déterminer
quelles sont les meilleures candidates

de planètes habitables
et celles qui ne le sont pas.

A la fin, et pour le moment, du moins,

ceci est notre point rouge, juste ici.

C'est la seule planète
que nous savons être habitable,

toutefois très bientôt
nous pourrions en savoir plus.

Mais pour le moment,
ceci est l'unique planète habitable,

et ceci est notre point rouge.

Je suis vraiment content
que nous soyons là.

Merci.

(Applaudissements)