La vie extraterrestre : science et science-fiction

L’exploration de l’espace par l’humanité est un concept récurrent dans les œuvres de la culture populaire, et ce depuis bien avant les débuts de la conquête spatiale. Au IIe siècle de notre ère déjà, l’auteur syrien Lucien de Samosate décrivait dans la satire Histoires vraies le voyage d’un bateau grec jusqu’à la surface de la Lune. Il s’y déroule une guerre pour le contrôle de Vénus entre le roi de la Lune et le roi du Soleil, dont les armées sont constituées d’étranges créatures extraterrestres [1]. On retrouve dans cette histoire des thèmes qui intéressent aujourd’hui encore les adeptes de science-fiction : voyage spatial, rencontre avec des formes de vie extraterrestres, guerre interplanétaire, colonisation planétaire…

Néanmoins, il a été prouvé que les œuvres de culture populaire peuvent biaiser notre compréhension de la science en véhiculant des concepts en contradiction avec l’état de nos connaissances scientifiques [2]. Pour un sujet aussi communément traité que la vie extraterrestre, il est donc logique que le grand public n’ait qu’une vision floue de la réalité scientifique à ce sujet.

Le fantasme d’une rencontre du troisième type

Entrer en contact avec des formes de vie extraterrestre est un fantasme populaire commun : de nombreux témoignages, dont la crédibilité laisse à désirer, décrivent des rencontres avec des extraterrestres. Souvent similaires dans leurs descriptions, ces témoignages semblent néanmoins influencés par la représentation humanoïde des extraterrestres de science-fiction : c’est ce que l’on appelle le modèle sociopsychologique (voir [3]). Cette théorie, très crédible et qui rendrait compte de la similitude des récits, explique la profusion de témoignages par l’influence mutuelle des individus au sein d’un groupe social [4].

Cependant, certaines théories validant l’existence d’extraterrestres ont été également défendues par des scientifiques. On peut par exemple citer l’expérience biologique Labeled Release menée sur Mars en 1976 par les atterrisseurs Viking, ayant donné des résultats positifs selon certains de ses concepteurs [5] ; ou encore des photographies de formes prétendument mouvantes, notamment un scorpion, prises sur Vénus par la sonde Venera 13. Ces théories ont eu d’autant plus de crédit aux yeux des personnes croyant à l’hypothèse extraterrestre qu’elles ont été formulées par des scientifiques. Néanmoins, ces élucubrations ont rapidement été démenties par le reste de la communauté scientifique (par exemple [6]).

La science est donc certainement le moyen le plus sérieux et fiable pour rechercher des formes de vie extraterrestre. Ces recherches sont divisées en deux spécialités, dont les méthodes et les objectifs diffèrent. L’une s’intéresse aux « technosignatures », c’est-à-dire aux signes de présence de civilisations technologiquement avancées ; l’autre s’intéresse aux « biosignatures », c’est-à-dire aux signes biologiques de présence de vie.

Technosignatures

Le programme SETI, pour Search for Extra-Terrestrial Intelligence (« recherche d’intelligence extra-terrestre »), a été initié en 1960. Soutenu par divers organismes publics (dont la Nasa) ou privés, il regroupe, de façon décentralisée, divers projets scientifiques visant à détecter la présence de civilisations technologiquement avancées, sur des exoplanètes (planètes situées en-dehors de notre Système solaire) ou dans d’autres systèmes planétaires [7]. À la base du SETI se trouvent deux concepts : l’équation de Drake, qui justifie l’existence du programme, et le paradoxe de Fermi, auquel le programme cherche à répondre (voir encadré ci-après).

Les recherches du programme SETI se concentrent principalement sur deux types de technosignatures : les sources de communication et les structures artificielles.

Dans le cas des communications, les scientifiques recherchent des signaux électromagnétiques émis sur une étroite bande de longueur d’onde, car de tels signaux sont puissants et donc plus adaptés pour des transmissions à longue distance. Les longueurs d’onde privilégiées sont celles des ondes radio, car elles sont peu perturbées par le milieu galactique et l’atmosphère terrestre ; mais de récents projets s’intéressent également à d’autres longueurs d’onde, dans l’infrarouge ou le visible. Ces signaux peuvent être captés depuis la Terre par les télescopes, des instruments de forme parabolique et de dimension parfois gigantesque. Les plus grands atteignent des diamètres de plusieurs centaines de mètres, comme le Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope en Chine (500 mètres) ou le RATAN-600 en Russie (576 mètres). On peut également capter ces signaux depuis l’espace avec des télescopes spatiaux, comme Hubble ou le plus récent James Webb Space Telescope. Lancés respectivement en 1990 et 2021, ces télescopes ont été conçus par la Nasa, avec une participation de l’Agence spatiale européenne. Le principal avantage de ces télescopes est qu’ils permettent d’éviter des perturbations des signaux par l’atmosphère terrestre.

Les structures artificielles recherchées sont diverses : vaisseau spatial, exoplanète habitée, sphère de Dyson (mégastructure artificielle construite autour d’une étoile pour capter son énergie), etc. Les instruments permettant d’observer ces potentielles technosignatures sont également divers, et spécifiques à chaque objet : les vaisseaux spatiaux pourraient être identifiés grâce à des émissions importantes d’énergie dues à leur propulsion ; les exoplanètes hébergeant une civilisation intelligente grâce à une luminosité anormale de leur surface ; ou les sphères de Dyson grâce à une radiation anormale dans l’infrarouge.

Mais un problème se pose : comment s’assurer qu’une supposée technosignature provient en effet d’une source artificielle ? Ce problème est bien résumé par l’histoire du Signal Wow ! Ce signal radio, puissant et court, capté en 1977 par le radiotélescope Big Ear (Ohio, aux États-Unis), était typiquement ce que les scientifiques du programme SETI s’attendaient à observer dans le cas de communications interstellaires. De plus, aucun phénomène naturel connu n’aurait pu produire un tel signal. Mais comment déterminer avec certitude si ce signal était bien artificiel ? Le débat est encore ouvert aujourd’hui au sein de la communauté scientifique, et la piste d’un phénomène naturel inconnu reste probable [8]. Pour le moment donc, aucune technosignature n’a jamais pu être identifiée comme telle avec certitude.

Biosignatures

L’exobiologie est la branche de la science s’intéressant à l’apparition de la vie, et à sa potentielle présence ailleurs que sur la Terre. Dans un besoin de cadrer les recherches de vie extraterrestre, le « Programme Exobiologie » de la Nasa (lancé dans les années 1960) a donc mis en place la définition suivante de la vie : « un système chimique autonome capable d’évolution darwinienne » [9]. Cette définition englobe bien entendu la vie telle qu’on la connaît sur Terre, mais est suffisamment large pour inclure des formes de vie éventuellement très diverses. En tant que « système chimique », toute vie peut potentiellement laisser des traces dans son environnement.

Sur Terre notamment, l’activité biologique provoque des échanges de gaz entre les organismes et l’atmosphère, échanges qui font partie des cycles biogéochimiques de plusieurs éléments chimiques à l’échelle de la planète. Par exemple, la respiration des êtres vivants produit du dioxyde de carbone, et la photosynthèse du dioxygène ; ces processus font partie des cycles terrestres du carbone et de l’oxygène [10]. L’étude des gaz est donc prépondérante en exobiologie [11]. Elle peut se faire par des analyses faites sur place, comme sur Mars avec les atterrisseurs Viking en 1976. Notons que concernant Mars, les recherches actuelles s’interrogent plutôt sur la présence d’eau liquide dans le lointain passé de la planète, qui, dans certaines conditions, aurait pu rendre la planète habitable pour une vie biologique. Or des conditions favorables à la vie ne signifient pas que la vie s’y serait développée. Et, de fait, aucune preuve de vie biologique n’a jamais pu être formellement identifiée sur Mars.

Dans le cas des exoplanètes, on peut étudier leur atmosphère à distance avec des télescopes. Ceux-ci peuvent capter la lumière qui a été émise par une étoile, puis a traversé l’atmosphère d’une exoplanète ; cela permet d’estimer la composition chimique de cette atmosphère. On peut donc y rechercher la présence de gaz typiquement produits par une activité biologique. Mais la simple présence de ces gaz ne suffit pas à en déduire la présence de vie, car la plupart peuvent également se former sans activité biologique. Il est donc important d’étudier l’atmosphère d’une exoplanète dans son ensemble pour pouvoir évaluer la probabilité que la vie y soit effectivement présente.

En dehors des gaz, les télescopes peuvent également étudier les rayonnements provenant directement d’une exoplanète. On y cherche alors des signes de vie en surface [9]. Ces recherches sont basées sur ce que nous connaissons de la vie sur Terre : modifications des rayonnements par des pigments ou des structures végétales, présence de molécules organiques typiques de la vie, fluorescence, bioluminescence… De la même façon que pour les gaz, la plupart de ces potentiels signes de vie en surface, bien qu’issus de l’activité biologique sur Terre, pourraient être générés par des processus non biologiques. Il convient donc de cumuler les observations et d’examiner des faisceaux d’indices plutôt qu’une seule et unique mesure.

Notons que la recherche d’eau liquide est un domaine lié de près à l’exobiologie et la recherche de biosignatures. En effet, sur Terre, il est probable que la vie soit apparue grâce à la présence d’eau liquide. Ce composé est donc particulièrement recherché dans le Système solaire, car il pourrait être le signe d’un environnement propice à l’apparition de la vie. C’est d’ailleurs une des principales priorités des missions spatiales à destination de Mars ou des lunes glacées de Jupiter et Saturne [12].

Comme pour la recherche de technosignatures, il faut prendre avec précaution les découvertes de potentielles biosignatures. En septembre 2023, une équipe de l’université de Cambridge a annoncé avoir détecté sur l’exoplanète K2-18b (située à environ 124 années-lumière de notre Système solaire) plusieurs gaz typiquement produits par l’activité biologique telle qu’elle est connue sur Terre. Cette découverte a inspiré des articles de presse aux titres sensationnalistes : on a peut-être détecté la vie sur une exoplanète [13] ! Néanmoins, comme souvent dans le cas de découvertes sensationnalistes, de plus récentes études sont venues la remettre en cause : certaines mesures avaient été surinterprétées… Jusqu’à présent, il y a donc eu sur plusieurs exoplanètes des détections de molécules pouvant être liées à une activité biologique (par exemple [14, 15]). En revanche, aucune biosignature n’a jamais pu être identifiée avec certitude.

Conclusion

La recherche de vie extraterrestre peut sembler vaine, tant la probabilité d’avoir un jour un résultat positif est incertaine. De surcroît, les recherches menées sont biaisées : nous recherchons les technosignatures et biosignatures selon notre expérience de la vie et de la technologie sur Terre. Or, rien ne nous dit qu’une vie extraterrestre primitive obéira aux mêmes règles biologiques que les nôtres, ni qu’une civilisation extraterrestre intelligente appréhendera la technologie de la même façon que l’humanité. Ainsi, une vie extraterrestre pourrait produire des gaz différents de ceux produits par la vie sur Terre, ou pas de gaz du tout. De même, une civilisation intelligente aurait pu découvrir des technologies de communication si différentes des nôtres que l’espoir d’un contact resterait voué à l’échec.

Le tableau n’est cependant pas si noir. Comme l’écrit l’astrophysicien Jason T. Wright dans un article de 2021 : « Restez sceptiques, mais pas cyniques. » Il est vrai que les recherches du programme SETI ont une très faible probabilité d’aboutir, mais mettre fin à ces recherches ferait descendre de façon certaine ces chances à zéro [7].

De plus, cette faible probabilité de résultat positif est à nuancer. La recherche de biosignatures a de bien plus grandes chances d’aboutir que la recherche de technosignatures car toute vie, même primitive et non intelligente, se traduit par une activité biologique. Certes ces recherches subissent un « biais terrestre » ; mais, vu d’un autre angle, la combinaison de facteurs que nous recherchons pour détecter la vie est la seule pour laquelle nous soyons sûrs qu’elle a marché au moins une fois : sur Terre.

Les œuvres de science-fiction et les récits sensationnalistes de « rencontres du troisième type » (référence au film de Steven Spielberg sorti en 1977) sont évidemment très attrayants, car ils touchent à un domaine qui nous est en quasi-totalité inconnu et dont les conséquences seraient majeures et imprédictibles. Ce thème est donc propice aux récits de fiction et la qualité de certaines œuvres justifie la popularité de ce style. Certains scientifiques se sont eux-mêmes adonnés à ce genre (on pense en particulier au cycle de Fondation écrit par Isaac Asimov).

Toutefois, la seule façon d’obtenir des réponses certaines à nos questions sur la vie extraterrestre est de s’en remettre à la rigueur de la méthode scientifique. Science qui, par ailleurs, est bien assez exaltante pour ne pas avoir besoin de prétendre que des extraterrestres nous visitent en secret, et que les autorités nous le cacheraient [16].

Pour creuser ces sujets, nous invitons le lecteur à se référer au livre d’Andrew May, Astrobiologie (voir la note de lecture de ce numéro de SPS).