Relativité restreinte et naissance de l'espace-temps

Pourquoi appelle-t-on la Terre la Planète bleue ?

Pour l'établir, revenons sur ce que nous savons.

L'origine de l'énergie des étoiles confirmée grâce aux neutrinos de Borexino

Laurent Sacco

Journal

Publié le 27/11/2020

.Il y a quelques mois, Futura expliquait que l'astrophysique nucléaire et l'astronomie neutrino venaient de remporter un succès de plus. Après plusieurs années de patientes observations du flux de neutrinos solaires par l'expérience Borexino, toutes les prédictions concernant les réactions thermonucléaires faisant briller notre Soleil sont maintenant vérifiées comme l'expliquait un article maintenant publié dans Nature.

Il y a 2.500 ans, le philosophe grec Anaxagore, représentant de l'école ionienne qui comportait des penseurs et des savants aussi illustres que Thalès et Anaximandre préfigurant les maîtres de la philosophie naturelle moderne, tel Einstein ou Pauli, avançait que « tout a une explication naturelle. La lune n'est pas un dieu mais un grand rocher et le soleil un rocher chaud » et il tenait également pour vrai que « le but de la vie est l'investigation du Soleil, de la Lune et des cieux ».

Au cours des années 1930, deux autres héritiers de la pensée ionienne, complétée par celle de l'école pythagoricienne et de Platon, le physicien et philosophe Carl Friedrich von Weizsäcker et, après lui, le Prix Nobel de physique Hans Bethe, découvrent les principales réactions faisant briller des étoiles comme le Soleil et celles un peu plus massives que lui. Mais comment réfuter ces théories en accord avec l'épistémologie de Popper ?

Fils de l'ambassadeur d'Allemagne Ernst von Weizsäcker, et frère du président allemand (1984 1994), Richard von Weizsäcker, Carl Friedrich était le jeune protégé de Werner Heisenberg et Niels Bohr lorsqu'il commença des études de physique, mathématique et astronomie en 1929. Passionné toute sa vie par la philosophie, dont il fut professeur de 1957 à 1959 à l'université de Hambourg, il n'en était pas moins un physicien accompli. © Bundesarchiv, B 422 Bild-0174, CC by-sa 3.0 

La partition des neutrinos solaires décryptée en sous-sol

On peut le faire dans le cas du Soleil au moins car les réactions proposées prédisent des émissions de neutrinos selon des spectres en énergie donnés. Si l'on se rappelle que les neutrinos sont aussi des ondes de matière alors il existe une sorte de musique des sphères que peuvent entendre sur Terre les oreilles de détecteurs comme celui de Borexino, le diminutif italien de Borex (BORon solar neutrino EXperiment). Les membres de Borexino viennent de mettre probablement un point final à la vérification des théories de von Weizsäcker et Bethe via un article aujourd'hui publié dans Nature mais dont une première version était déjà disponible sur arXiv depuis plusieurs mois comme Futura l'avait expliqué dans le précédent article ci-dessous.

Si tout indique donc bien que nous avons percé les mystères de la nature des étoiles et de l'origine de leur lumière, nous en sommes toujours à balbutier pour percer un autre mystère encore plus fondamental de l'Univers observable, celui de la nature et de la description de l’écume de l’espace-temps, comme l'explique le dernier ouvrage de l'astrophysicien Jean-Pierre Luminet.

Le prix Nobel de Physique 1967 Hans Bethe. © Nobel Foundation archive  

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/physique-origine-energie-etoiles-confirmee-grace-neutrinos-borexino-36675/?utm_content=buffer183c7&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura&fbclid=IwAR1hxsGO8Zis07fTxwGkl8a0RIazuvUYK7DI9nMpZ2into-bh3xIB1WkmN8

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Planète habitable : une question de voisinage ?

Nathalie Mayer

Journaliste

Publié le 20/11/2020

Dans notre Système solaire, les excentricités des orbites apparaissent étrangement faibles par rapport à d'autres systèmes planétaires connus. Selon les chercheurs, il existerait un lien entre la forme des orbites planétaires et le nombre de planètes qui composent le système. Un lien également avec les chances, pour ces planètes, d'abriter la vie.

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Parmi les plus de 4.000 exoplanètes découvertes à ce jour, bon nombre présentent des orbites allongées et excentriques. Alors même que dans notre Système solaire, les orbites des planètes sont plus circulaires. Et selon des astronomes de l’Institut Niels Bohr (Danemark), c'est le résultat d'un système qui a su s'entourer de plusieurs planètes et les garder sur le long terme.

En analysant les trajectoires de plus de 1.170 exoplanètes autour de 895 étoiles, ils ont en effet établi une corrélation étroite entre le nombre de planètes qui constituent un système et la forme des orbites de ces planètes. Quelle que soit la région de l'espace ou le type d'étoile hôte. Une corrélation qui suggère, selon eux, que les chances de voir la vie apparaître sur une planète augmentent avec le nombre des sœurs de la planète en question.

Les planètes qui finissent sur des orbites elliptiques peuvent y être arrivées via des rencontres violentes avec des planètes voisines, des collisions fatales ou des accidents qui secouent les planètes. Certaines de ces rencontres peuvent avoir complètement éjecté des planètes de leurs systèmes planétaires. Ce qui expliquerait pourquoi les planètes avec des orbites excentriques ont moins de frères et sœurs. © Oleksandrum, Adobe Stock 

Des voisines, mais pas trop

En l'état actuel des observations, le Système solaire semble appartenir à un type rare de système planétaire. Aucun n'a encore été découvert avec huit planètes ou plus. Le record est détenu par le système de Trappist-1 et ses sept exoplanètes. Et pour les astronomes de l'Institut Niels Bohr, cela pourrait expliquer pourquoi nous n'avons toujours pas décelé de traces de vie extraterrestre dans la Voie lactée. Alors même qu'il existe probablement des milliards de mondes semblables à la Terre et situés dans la zone dite habitable de leur étoile hôte.

Pour les chercheurs de l'Institut Niels Bohr, les systèmes planétaires avec des orbites excentriques et ceux avec des orbites circulaires pourraient avoir vécu des histoires très différentes. Plus chaotiques et violentes pour les premiers. Plus sereines pour les seconds. Notre apparition sur Terre pourrait ainsi avoir dépendu d'un jeu assez subtil entre notre Planète et nos voisines pendant des milliards d'années. Ainsi, il ne suffirait pas de considérer uniquement le cas d'une exoplanète particulière mais il faudrait le juger au regard du système auquel elle appartient.

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/exoplanete-planete-habitable-question-voisinage-84295/?fbclid=IwAR3miclFeMVJCwrnOkviCcWKlFDZWns4U8kt49a9mduWxbiHIUaa58DmgTQ&utm_content=buffer57d3d&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura

La vie a peut-être fait son apparition dans des sources hydrothermales mais étaient-elles océaniques ou terrestres ? Une découverte en Australie relance le débat : des structures pourraient avoir été formées par des micro-organismes dans des sources chaudes sur un continent il y a 3,48 milliards d'années.

CE QU'IL FAUT RETENIR

Les traces probables les plus anciennes de la vie ont été trouvées dans des roches formées par des sources hydrothermales dans les océans de l'Archéen.
On vient d'en trouver de nouvelles dans des roches australiennes qui se sont formées à une époque comparable mais qui se sont déposées au bord de geysers, sur les terres émergées, il y a 3,48 milliards d'années ce qui serait un record dans ce cas précis.
La vie n'est peut-être pas née dans les océans mais sur les continents. Cependant, il reste du travail pour confirmer cette hypothèse.
Dans une lettre adressée à son ami, le grand botaniste et explorateur britannique Joseph Dalton Hooker, Darwin évoque brièvement en 1871 un lieu et un scénario possibles pour l'origine de la vie en ces termes : « Quelque petite mare chaude, en présence de toutes sortes de sels d'ammoniacet d'acide phosphorique, de lumière, de chaleur, d'électricité, etc. », où « un composé de protéinefut chimiquement formé, prêt à subir des changements encore plus complexes ».

Au siècle suivant, dans les années 1920 le biochimiste russe Alexander Oparine et le biologiste anglais John Burton Haldane vont reprendre l'hypothèse de Darwin en remplaçant sa petite mare chaude par les mers et les océans de la Terre primitive, enrichis en molécules prébiotiques par des réactions au sein de l'atmosphère initiale de la Terre, supposée différente de celle d'aujourd'hui.

Le tout jeune chimiste Stanley Miller va les prendre au sérieux. Afin de tester ce qui a été finalement appelée la théorie de la soupe chaude primitive, il réalisa donc sa fameuse expérience en reconstituant un mélange des gaz que l'on supposait présents dans l'atmosphère de la Terre primitive et en les soumettant à des décharges électriques, comme ceux des orages, ainsi qu'à un rayonnement UV similaire à celui du jeune Soleil. Tout récemment, un nouvel avatar de l'expérience de Miller, simulant l'effet des impacts d'astéroïdes, a même permis de produire les fameuses bases azotées de l'ARN.

Les sources chaudes non loin du volcan Taupo en Nouvelle-Zélande donnent peut-être un aperçu des conditions qui ont permis à la vie d'apparaître sur Terre, voire sur Mars. © Andrew Burton

Des petites mares chaudes de Darwin archéennes en Australie ?

Toutefois, depuis quelques décennies, les exobiologistes ont favorisé un scénario bien spécifique. Il fait intervenir les sources hydrothermales au fond des océans (d'autres font intervenir des pierres ponces ou des volcans de boue). Les travaux de biologie moléculaire favorisent en particulier ce scénario. Mais toutes les explications imaginées restent hypothétiques. L'environnement et le chimisme de la Terre primitive étaient certainement différents de ceux que l'on peut observer aujourd'hui.

Tout récemment, une équipe d'exobiologistes australiens menée par Tara Djokic de l'University of New South Wales a publié un article dans Nature Communications suggérant que Darwin pourrait bien avoir été plus proche de la vérité qu'on ne le pensait. Les plus anciennes traces de vie les plus convaincantes (car il y a encore débat) proviennent d'environnements marins au début de l'Archéen, c'est-à-dire il y a entre 4 et 3,5 milliards d'années environ. Mais il s'agit peut-être d'un biais dû au fait que l'on a surtout trouvé des roches en provenance de ce genre de milieu. C'est en tout cas une des raisons qui laissent penser que la vie est née dans les océans et qu'elle a ensuite lentement mais sûrement gagné les continent.

Mais, selon Djokic et ses collègues Martin Van Kranendonk, Malcolm Walter, Colin Ward et Kathleen, les roches qu'ils ont trouvées au nord-ouest de l'Australie, sur les fameux sites du désertde Pilbara, suggèrent que la vie existait bel et bien sur les continents dès cette époque. Ces organismes auraient barboté dans des sources chaudes d'eau douce comparables à celles de la zone volcanique de Taupo, une région volcanique assez active de l'île du nord de la Nouvelle-Zélande, ou encore dans celles d'El Tatio, au Chili.

Les roches où se cachent peut-être les plus anciennes traces de vie sur les continents émergés. Elles se trouvent à Pilbara en Australie. © Kathy Campbell, University of New South Wales 

Des structures fossilisées ressemblant aux tapis microbiens

Les chercheurs ont en effet fait plusieurs découvertes dans les roches du Craton de Pilbara, âgées de 3,48 milliards d'années et présentes dans les archives géologiques de la formation Dresser. Il s'agissait clairement de dépôts de geysérite, une forme de silice amorphe hydratée constituant une roche qui se dépose, comme son nom l'indique, au bord des geysers. Elle se trouve, par exemple, associée à l'eau des systèmes hydrothermaux de Yellowstone, le plus souvent saturée en dioxyde de silicium. Lorsque ces eaux siliceuses se refroidissent, la solubilité de cette silice diminue et elle précipite en donnant la geysérite.

Or, ces dépôts sont associés à des stromatolites qui, de nos jours, sont le produit de l'activité des cyanobactéries. Surtout, les exobiologistes ont identifié des structures similaires à celles des tapis microbiens, à savoir des bulles de gaz engluées dans ces tapis et qui peuvent ensuite former des structures fossilisées dans la geysérite.

Si les chercheurs ont raison, la découverte est d'importance car elle apporte de l'eau au moulin de ceux qui pensent que la vie n'a en fait pas pu naître dans les sources hydrothermales océaniques. Sur les continents, les structures et les composants prébiotiques des cellules pouvaient plus facilement se concentrer dans les petites mares entourant les geysers, du fait de leur évaporation à répétition à l'air libre, augmentant du coup les chances que ces composants s'assemblent en structures plus complexes.

Il y a donc peut-être de bonnes chances de trouver des formes de vie fossilisées dans les systèmes hydrothermaux similaires à ceux d'El Tatio. Or, ils semblent avoir existé sur Mars dans la région des collines Columbia. Une raison de plus d'envoyer des rovers sur place dans les années 2020.

Mission ExoMars : en quête de vie sur la Planète rouge  La mission ExoMars est parmi les plus ambitieuses jamais entreprises sur la Planète rouge. Elle a pour but d'y rechercher des traces de vies passées ou présentes. L'ESA nous offre en vidéo un avant-goût de cette mission qui s’avère passionnante. 

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On sait qu'une boussole indique le pôle nord magnétique. Mais de quoi s'agit-il exactement ? Découvrez comment une boussole indique le pôle nord magnétique.

On parle de nord magnétique mais il s'agit en fait du pôle sud de l'aimant constitué par la Terre. Ce repère particulier ne se trouve pas précisément sur le pôle Nord géographique, défini comme le point de contact entre l'axe de rotation de la Terre et la surface de la planète.

En réalité, il est en perpétuel mouvement (il se déplace quelques années de 55 kilomètres). Il se trouve désormais au nord du Canada et semble se diriger vers la Sibérie.

Le magnétisme terrestre provient du noyau externe

La position de ce point dépend des mouvements du noyau externe de la planète (à plus de 3.000 kilomètres sous la surface) composé à 85 % par du fer en fusion. Grâce aux propriétés conductrices du métal, des petits courants électriques vont alors se former. Ce magma mobile agit donc à peu près comme une bobine géante et engendre le champ magnétique de la Terre, la dotant d'un pôle nord et d'un pôle sud magnétiques.

Nous ne ressentons pas consciemment ce champ magnétique, mais les aimants sont capables de les détecter (ainsi que certains animaux : c'est la magnétoréception). Une boussole, ce n'est rien d'autre qu'un aimant très léger et mobile qui ne subit que peu de forces de frottement, ce qui lui permet de s'aligner sur le champ magnétique terrestre. Ainsi, comme les opposés s'attirent, le pôle nord de la boussole s'oriente vers le pôle sud de l'aimant généré par la Terre, ce que nous qualifions de pôle nord magnétique.

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On ne le sent pas mais pourtant la Terre tourne sur elle-même. Ainsi, un point situé à l'équateur parcourt quelque 1.670 km par heure !

Nous ne sentons pas la Terre tourner mais cela n'empêche pas les objets situés à sa surface de trahir son mouvement. En effet, la rotation de la Terre est responsable d'une force de Coriolis qui dévie les mouvements inertiels vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud. C'est ainsi que, grâce à un pendule suspendu à la voûte du Panthéon, Léon Foucault a fait la démonstration de la rotation de la Terre en 1851.

La rotation de la Terre, un mouvement uniforme

La vitesse de rotation de la Terre est certes relativement élevée. L'important reste toutefois que cette vitesse soit constante. Le mouvement de rotation de la Terre est uniforme, ce qui ne donne lieu à aucune sensation particulière. Installez-vous dans un train. Lorsque celui-ci circule à sa vitesse de croisière, on ne sent rien, même s'il s'agit du TGV. Seuls les accélérations et les freinages peuvent être physiquement ressentis. En effet, dans ces moments-là, des forces nous attirent vers notre siège ou nous en repoussent.

Les effets de la force centrifuge

Pour suivre le mouvement circulaire de la Terre, il faut bien qu'une force s'applique sur le corps. À défaut, le principe d'inertie nous ferait nous déplacer en ligne droite. La force en question est celle de la pesanteur, laquelle se décompose en deux termes :

• la force de gravitation (responsable d'une accélération de 9,8 m/s²) qui résulte de la masse de la Terre et qui nous attire vers son centre ;
• la force centrifuge (responsable d'une accélération d'environ 0,02 m/s²) qui résulte de la rotation de la Terre et qui a tendance à nous en éjecter.

Pour ressentir la rotation de la Terre, il faudrait que l'effet centrifuge soit plus fort que la gravité.