Comprendre les tenants et aboutissants du paradoxe de Fermi nécessite d'avoir bien à l'esprit un certain nombre de données concernant notre univers, notre galaxie et la place que la Terre et l'homme y occupent.
Dans l'univers, les étoiles ne sont pas réparties de façon homogène dans tout l'espace. Elles sont regroupées en de gigantesques ensembles: les galaxies.
L'image ci-dessous montre une minuscule portion de l'Univers vue par le télescope spatial Hubble. 1015 galaxies y apparaissent. Avec le télescope spatial Hubble, on a pu estimer qu'il pourrait y avoir 125.000.000.000 galaxies dans l'univers, 125 milliards de galaxies ou plus encore.
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Parmi ces 125.000.000.000 galaxies se trouve la notre, baptisée "La Voie Lactée".
Comme les autres galaxies, elle est un regroupement d'étoiles. Elle compte au moins 150.000.000.000 étoiles, 150 milliards d'étoiles, et peut-être jusqu'à 300.000.000 étoiles, 300 milliards d'étoiles.
La photo ci-dessous est une simulation de ce à quoi notre galaxie ressemblerait à peu près "vue d'au-dessus".
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Le point rouge indique grosso modo où se trouve notre étoile, le soleil, l'une parmi ces 150 à 300 milliards d'étoiles.
De profil, notre galaxie est plutôt aplatie. De ce fait, si vous avez un ciel de nuit bien dégagé, vous pouvez voir à l'oeil nu la lueur diffuse de ses milliards d'étoiles, une grande traînée blanchâtre qui traverse le ciel, et la raison pour laquelle l'expression Voie Lactée est apparue. Avec un long temps d'exposition, vous pouvez en obtenir des photographies de ce genre:
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"L'âge de l'Univers" fait l'objet de controverses et il n'est pas impossible qu'il soit révisé quelque peu.
Mais il n'y a guère de chance qu'il soit dramatiquement réduit dans l'avenir: les quelques théories cosmologiques qui contestent le modèle cosmologique standard ont plutôt tendance à défendre soit que l'univers n'a pas "commencé" et est donc "éternel", soit qu'il est plus vieux qu'on ne l'estime, qu'à prétendre qu'il serait plus jeune que la cosmologie ne l'indique habituellement.
De même, certains modèles proposent que l'Univers au sens où je l'entends ici n'est pas l'Univers entier, mais seulement une partie particulière d'un univers plus vaste. Mais du point du vue d'une discussion concertant le paradoxe de Fermi, cela n'a pas d'incidence: l'âge de l'univers, ici, nous intéresse seulement comme réponse aux questions: "Depuis quand trouve-t-on des étoiles dans l'Univers?" "Depuis quand la Terre existe-t-elle?"
L'âge de l'Univers, en accord à la fois avec le modèle standard en cosmologie et les mesures de la sonde Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP, map.gsfc.nasa.gov) est estimé être de 13.7 milliards d'années.
La manière dont les étoiles évoluent est bien connue. Il a donc été possible par cela, en observant les étoiles de notre galaxie les plus avancées dans leur évolution, celles d'amas globulaires, de leur donner un âge, et de savoir ainsi l'âge de notre galaxie.
Il s'est trouvé que cet âge est de 13.6 milliards d'années.
Cela est d'ailleurs tout à fait conforme à la théorie du Big Bang qui prévoit qu'après une courte phase de 200 million d'années après son début "explosif", l'Univers forme déjà des galaxies.
Il avait été également précédemment possible de procéder à une datation basée sur la radioactivité de certains éléments, le Thorium 232 et l'Uranium 238, qui ont des périodes qui s'expriment en milliards d'années. Des telles mesures ont permis de d'estimer qu'une de nos étoiles, CS 31082-001, avait 14 milliards d'années, à 2.4 milliards d'années près. Une autre étude, basée sur l'affaiblissement de naines blanches, avait donné un âge de l'ordre de 12 milliards d'années.
Bien entendu, cela ne signifie pas que toutes les étoiles de notre galaxie soient aussi vieille que la galaxie, au contraire, il en "nait" et en "meurt" au long des milliards d'années, à un taux quasi constant depuis les 10 derniers milliards d'années, et outre les très vielles étoiles, il en est de très jeunes.
On estime que la moitié environ des étoiles de notre galaxie sont nées entre -13 et -4.5 milliards d'années avant nos jours.
Ce qui nous amène à la question de l'âge de notre étoile.
Notre étoile, le soleil, dont la durée de vie est de quelques 10 milliards d'années, est né il y a 4.57 milliards d'années.
Ce qui en fait une étoile toute à fait ordinaire de ce point de vue: une bonne moitié des étoiles de la galaxie est plus jeune que le soleil, l'autre moitié est plus vieille.
Par des études indirectes sur des météorites, il apparaît que notre planète à au moins 4.4 millards d'années.
Il n'est pas vraiment possible de donner une datation maximale en étudiant directement les roches de la terre, tout simplement parce que notre planète a une tectonique de plaques continentales qui sont littéralement recyclées en plongeant dans ses entrailles.
On a pu tout de même déterminer par la méthode directe, sur des roches en certains lieux restés plus stables, tels les gneiss du Great Slave Lake au Canada, que certaines de nos roches avaient 4.03 milliards d'années.
For a long time, mineral particles from Greenland, aged about 3.8 billion years, were thought to contain fossils of Earth's earliest life. Cyanobacteria from Australia about that age are now believed to be better evidence. All evidence are hotly disputed, but there is little doubt that there is enough little-disputed fossils dating back 3.5 bilion years.
The field of ancient life, sometimes called Geomicrobiology, is a difficult one, and seems to attract people who love to argue. It helps that rocks so elderly are rare, and that interpretations can go awry because many of the rocks, especially the really ancient ones in Greenland, have been intensely heated and massively deformed. In 1987, J. William Schopf of the University of California, Los Angeles, pronounced a biological origin for microscopic traces in 3.4-billion-year-old Australian rocks. He based his claim on a visual resemblance to bacteria, and on ratios of different carbon isotopes.
Through normal metabolism, living organisms can separate isotopes -- atoms with different numbers of neutrons -- creating a signature that remains even after the microbial remains become rock. In the study of early life, which hybridizes the techniques of chemistry, geology and biology, isotopes are a big deal.
Schopf's claim was hotly disputed. In 2002, for example, a British scientist argued that the traces were formed by hydrothermal fluids - chemicals dissolved in hot subsurface water.
There are only three places on Earth with sedimentary rocks older than 3,300 million years: the greenstone belts of Ishua near Godhab in Greenland, the Barberton area east of South Africa, and the Pilbara area of Northwestern Australia. Archean morphological fossils occurring in 3.3-3.4 Ga rocks from South Africa. The isotopic signatures of the organic carbon from Greenland bring indirect evidence that life may be 3.85 billion years old.
Prokaryotes dominated the Earth for most of its history. Multicellular eukaryotes are less than 1 billion years old.
Prokaryotic fossils are very small, and consist mainly of fossilized cell walls. Some structures formed by mats of bacteria are found toady and also fossilized from 2 billion years ago. The cyanobacteria (blue-green algae) form cell walls that fossilize nicely.
Traces of organic compounds can also be found, and attributed to living cells because they contain unusual ratios of carbon and sulfur isotopes.
Oldest traces of life: 3.5 – 3.8 billion years old. Very few rocks available of this age or older.
Because the oldest traces of life on Earth is a hotly debated topic currently, you may want to consult recent papers and books such as:
In any case, we are certain that life appeared on Earth not recently, but very soon.
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Left: Stromatolites, fossils of early life forms on Earth, thought to be 2.8 billion years old, on the Australian coast. Stromatolites are built by cyanobacteria using calcium of the water. |
Nous pouvons représenter graphiquement ce qui précède sur cette échelle temporelle de l'apparition de notre univers, de notre galaxie, de notre étoile, de notre planète et de la vie sur notre planète:
L'univers
La galaxie
Notre étoile
Notre planète
Vie sur notre planète
| "A ton avis, l'univers a 10 milliards d'années? 50 milliards d'années? Ou plus? Ou moins? 100 millions d'années? Quel âge penses-tu qu'il a? | 13 milliards d'années. |
| "L'univers a à peu près 13 milliards d'années. A ton avis, notre galaxie est apparue il y a combien de temps? 13 milliards d'années? 10 milliards d'années? 2 milliards d'années? Plus, moins? | Juste après les débuts de l'univers. |
| "Tu sais ce qu'est une galaxie, la notre est appelée la Voie Lactée. A ton avis, elle contient combien d'étoiles?" 10.000? 100.000? 100 milliards? Plus? Moins? | Au moins 150 milliards, peut-être plus que le double. |
| "La Terre s'est formée il y a 4.5 milliards d'années à peu près. Quand est-ce que les premières formes de vie y son apparues a ton avis?" | Il y a 3.5 milliards d'années, voir plus tôt encore. |
A suivre prochainement: "Nous".
