Comment meurent les premières étoiles ?

Les premières étoiles formées sont les plus massives ayant jamais existé. Elles ont plusieurs centaines de fois la masse du Soleil ! Leur espérance de vie est de quelques millions d’années seulement car elles épuisent leur hydrogène à une vitesse effrénée. 

Une fois ce carburant consommé, elles ne peuvent plus réaliser de réactions de fusion. Elles perdent leur équilibre, et leur cœur s’effondre en une fraction de seconde ! L’onde de choc crée alors une supernova qui génère une fantastique éjection de matière dans l’espace. 

Le cœur dense restant s’effondre ensuite sur lui-même, car il ne parvient plus à contrer sa propre gravité. Son destin final peut prendre la forme d’une étoile à neutrons ou, pour les étoiles qui étaient à l’origine les plus massives, un trou noir.

Pourquoi une forme spirale ?

Les zones de l’Univers qui formeront des galaxies sont soumises à plusieurs forces. Leur propre gravité les fait se condenser. Et elles sont aussi en rotation sur elles-mêmes ! Ainsi, la force centrifuge, celle qui donne aux passagers d’une voiture une sensation d’éjection dans un virage, attire la matière vers l’extérieur.

Lorsque la matière des futures galaxies se condense, elle s’aplatit donc petit à petit et forme un disque. À l’intérieur de celui-ci subsistent des inhomogénéités de matière. Lorsque le disque tourne, les zones plus denses que les autres se propagent : c’est ce qui donne naissance aux bras spiraux des galaxies comme la Voie Lactée. 

Comment naissent les étoiles ?

Les étoiles naissent dans le milieu interstellaire : un milieu très froid et diffus composé de 99% de gaz et 1% de poussière. Il est presque vide, car des milliards de fois moins dense que l’air !

Sous l’effet de la gravité, certaines zones se condensent et deviennent plus chaudes. Lorsque les conditions de densité et de température sont suffisantes pour que démarrent les réactions de fusion des noyaux d’hydrogène, les étoiles naissent ! Lorsqu’une étoile se forme au cœur d’un nuage de matière, un disque de gaz et de poussière se forme autour d’elle : il donnera naissance à des planètes.

Généralement, les étoiles naissent à plusieurs au sein d’amas : c’est le cas de l’amas des Pléiades, visible à l’œil nu.

Comment identifier des planètes qui pourraient abriter la vie ?

Repérer d’éventuels mondes hospitaliers, quel mode d’emploi ? D’abord, la planète ne doit être ni trop près ni trop loin de son étoile, de sorte que de l’eau liquide puisse exister à sa surface. Il lui faut aussi une surface solide, une atmosphère compatible avec le vivant, et de l’eau liquide ! 

Ensuite, pour que la vie puisse peut-être émerger, elle doit abriter plusieurs éléments chimiques essentiels : carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore, soufre. Et enfin, il faut une source d’énergie suffisante, comme le rayonnement de son étoile. La candidate idéale n’a pas encore été démasquée…

Les techniques de détection actuelles permettent d’obtenir des informations sur la composition atmosphérique et les conditions physiques de la planète étudiée comme la température et la densité. Cela pourra permettre de repérer d’éventuelles candidates à la présence de vie…

Quelle influence a la météo solaire sur la Terre ?

De temps en temps, des éruptions solaires éjectent de la matière qui se propage jusqu’à la Terre. Les particules sont guidées par le champ magnétique qui entoure la planète, et plongent dans l’atmosphère principalement aux pôles : cela fait apparaître des aurores boréales.

Plus rarement, des éruptions solaires particulièrement violentes peuvent aussi perturber les courants électriques sur Terre. C’est ainsi qu’en 1859, lors d’un pic d’activité solaire, s’est produit un grand orage géomagnétique. Il a provoqué plusieurs incendies dans les stations de télégraphie, perturbé les télécommunications et fait apparaître des aurores très intenses, même en régions tropicales !

Aujourd’hui, des satellites surveillent l’activité du Soleil pour anticiper ses éventuelles conséquences terrestres. Il est possible d’observer le Soleil en temps réel sur SDO.

Où se cache l’eau dans le système solaire ?

Dès sa formation, le disque de matière qui entoure le Soleil contient de l’eau sous forme de glace autour de grains de poussière. Près de l’étoile, dans la zone de formation des planètes telluriques, la chaleur sublime les glaces et dissipe l’eau qui s’y trouve. À partir de la ceinture d’astéroïdes, les glaces sont préservées du rayonnement solaire. Elles sont donc abondantes autour des grains de poussière, mais aussi dans les planètes lointaines, leurs lunes ainsi que dans les comètes ! Lorsque les glaces sont compressées sous l’effet de la gravité des corps, elles se liquéfient et des océans profonds se forment comme sur Europe et Ganymède, deux satellites de Jupiter.

 La Lune, à l’origine des marées ?

La gravité terrestre maintient la Lune en orbite autour de la Terre. La Lune exerce elle aussi une force d’attraction sur la Terre ! Lorsque la Terre aura acquis ses océans, cette force sera à l’origine des marées qui élèvent périodiquement le niveau des océans. En période de pleine Lune et de nouvelle Lune, l’alignement avec le Soleil renforce le phénomène : les marées sont ainsi bien plus marquées que lors du premier et du dernier quartier de Lune. 

La Lune s’éloigne de la Terre de 3,8 centimètres par an. Ainsi, les marées terrestres sont de moins en moins prononcées au fil du temps…

Comment la Terre devient-elle habitable ?

Grâce au volcanisme, l’atmosphère et les océans se forment petit à petit. L’atmosphère et le champ magnétique généré par le noyau liquide protègent la planète du vent solaire. La tectonique des plaques fait s’agiter la jeune croûte terrestre : ce phénomène de recyclage de la matière terrestre a un impact important sur le taux de dioxyde de carbone.  Ce processus stabilise peu à peu l’effet de serre : le climat commence à s’autoréguler !

Pourquoi les premières traces de vie sont-elles controversées ?

Pour que des traces de vie soient avérées, il faut d’abord que la datation des roches soit correcte, ensuite que l’environnement reconstitué soit propice à la vie et enfin, vérifier que les traces observées sont bien des fossiles du vivant ! 

En effet, les microorganismes sont si petits qu’il est facile de confondre les traces et structures issues de leur activité avec des produits de réactions purement chimiques. Ainsi, de petits précipités minéraux aux formes arrondies peuvent être impossibles à différentier de vrais microfossiles ! Le problème est de taille…

Comment passe-t-on du non-vivant au vivant ?

Il a fallu attendre longtemps pour que cette question soit acceptée comme une question scientifique. Aujourd’hui, il est pourtant certain que la vie est apparue quelque part. Est-ce le fruit d’un hasard infime et non reproductible, échappant ainsi à l’approche scientifique ? Pour trancher, les scientifiques manquent d’une description de l'état vivant et des lois qui l’animent en termes physicochimiques, au-delà des molécules qui le composent, voire de modèles très simplifiés. 

Pourtant, la recherche sur les origines progresse dans différentes directions choisies à partir d’hypothèses. Selon le cas, la recherche s’axe sur la nature chimique des biomolécules comme les acides nucléiques, les acides aminés ou les composants de la membrane, ou au contraire sur l’environnement qui pourrait être responsable de l’apparition de la vie comme les sources hydrothermales. D’autres pistes mettent l’accent sur les aspects systémiques du vivant, résultant des interactions entre de multiples composants, et dynamiques. Cela se traduit par l’étude du lien entre vivant et utilisation d’énergie, et son caractère hors-équilibre essentiel pour envisager une possibilité d’auto-organisation des systèmes. 

Pour évaluer les contributions respectives des différentes voies de recherche à cette question fondamentale, il faudra attendre qu’une solution soit trouvée et acceptée par la communauté scientifique… 

Comment évolue le vivant ?

Le hasard fait apparaître certaines caractéristiques chez les organismes. Avantages ou inconvénients ? C’est l’environnement qui le décide ! Si ces caractéristiques peuvent se transmettre à d’autres organismes, notamment ceux de la génération suivante, celles qui sont avantageuses se maintiendront dans le temps, les autres disparaîtront. C’est la sélection naturelle. Trois grandes lignées du vivant se dessinent après LUCA : les bactéries, les archées et les eucaryotes.  

Les bactéries sont les êtres vivants les plus abondants et divers de la planète. Elles vivent dans presque tous types de milieux : eaux de mer, sols, sédiments, sur notre peau, dans nos intestins... et même dans les profondeurs de la croûte terrestre !

Les archées sont de petites cellules ressemblant aux bactéries mais elles sont bien plus résistantes. Elles battent tous les records d'adaptation aux environnements extrêmes : certaines vivent dans des sources chaudes bouillonnantes, d'autres dans le sel ou encore dans l'acide !

Comment se forment les continents ?

La Terre se refroidit : cela fait changer le mode de fabrication des continents à partir de maintenant. C’est l’eau très chaude qui remonte depuis les basaltes profonds de la croûte océanique qui est à l’origine de la formation des continents. Les basaltes sont des roches volcaniques qui tapissent le fond des océans et s’enfoncent dans le manteau terrestre. L’eau chaude qui en sort fait fondre le manteau en un magma qui devient alors de la croûte continentale neuve. 

L’oxygène : de l’énergie pour l’évolution des espèces ?

Dès son accumulation dans l’atmosphère, l’oxygène était un poison pour la majorité des espèces vivantes. Mais celles-ci ont fini par s’adapter. Soit en se réfugiant dans des environnements préservés, soit… en devenant capable de le respirer ! Lors de la respiration, l’oxygène réagit avec le carbone organique et dégage une formidable énergie pour la machinerie cellulaire, à condition de savoir s’en protéger. C’est le début d’une foisonnante diversification du vivant qui permettra l’apparition d’êtres pluricellulaires…

Comment la Terre dégèle-t-elle ?

Lors de l’épisode de Terre boule de neige, les volcans continuent d’émettre du dioxyde de carbone dans l’air... Progressivement, le gaz s’accumule et l’effet de serre remonte. La fonte des glaces permet à l’océan d’absorber encore plus d’énergie, ce qui fait grimper les températures très haut : jusqu’à 50 degrés Celsius !

Le chloroplaste, un ancien être vivant indépendant ?

Comme leurs lointaines prédécesseuses les cyanobactéries, les chloroplastes des plantes et algues sont capables de réaliser la photosynthèse oxygénique. Ces compartiments présents dans leurs cellules sont essentiels à leur fonctionnement ! Le chloroplaste est alimenté par la lumière, le dioxyde de carbone et l’eau. Et surtout, il possède son propre génome ! Un génome qui ressemble fort à celui d’une cyanobactérie, en plus petit…

À l’origine, d'anciennes cellules eucaryotes se nourrissant de matière organique ont absorbé une cyanobactérie et ont vécu en symbiose avec elle. Petit à petit, la cyanobactérie est devenue chloroplaste. La photosynthèse des plantes et des algues se fait donc dans une ancienne bactérie !

Quelle histoire nous racontent les fossiles ?

Des paléontologues ont trouvé des fossiles d’animaux datés de la période cambrienne au Canada, en Australie, au Groenland et en Chine. Ils ont reconstitué entre 150 et 200 espèces à partir de ces fragments. Il existait sans doute déjà une diversité d’animaux sans squelette mais qui ont laissé très peu de traces fossiles. La variété des formes d’animaux retrouvées amène certains spécialistes à soutenir que la biodiversité animale était alors plus riche qu’aujourd’hui ! 

Qui peuplait les continents avant les vertébrés ?

Les microorganismes ont été les premiers à coloniser la surface de la Terre. Les plantes et champignons ont ensuite pris racine sur les continents, il y a 410 millions d’années, avant d’être suivis des arthropodes comme les mille-pattes ou araignées. 

Des impacts météoritiques réguliers ?

Le terme « météorite » fait référence à tout objet solide extraterrestre atteignant la surface de la Terre. Si les impacts de météorites telles que celle qui a frappé Chicxulub sont très rares, l’arrivée de météorites bien plus petites est très fréquente. Sur un an, le flux de micrométéorites, des fragments de moins d’un millimètre, s’élève à plus de 5000 tonnes !

Les météorites plus massives, elles, représentent une dizaine de tonnes par an. Pour prévenir les risques, la NASA surveille les objets géocroiseurs qui pourraient potentiellement croiser l’orbite de la Terre avec la mission NEO Surveyor. Pour les objets d’une taille située entre 30 et 139 mètres, la probabilité d’impact est d’environ 1 tous les 100 ans. À partir du kilomètre, la fréquence d’impact se compte en millions d’années : peu de risque de subir la même fin que les dinosaures !

Il est possible pour tous et toutes de participer à la surveillance des météorites en France en rejoignant le programme de sciences participatives Vigie-Ciel : VIGIE-CIEL

Des hybridations entre espèces humaines ?

Le génome des Eurasiatiques d’aujourd’hui est issu de 1,5% à 4% de celui de l’homme de Néandertal : il témoigne d’une hybridation prouvée d’Homo sapiens avec Homo neanderthalensis. 

Or selon un des critères utilisés pour définir l’espèce, deux « espèces » différentes ne devraient pas pouvoir donner de lignées hybridées ! Cela reflète la difficulté de d’appliquer cette définition de l’espèce lorsqu’il s’agit de groupes très proches comme Homo sapiens et Homo neanderthalensis. Ces deux Homo devraient ainsi être conventionnellement réunis sous le même nom... 

De même, il a été retrouvé chez des populations océaniennes la présence de gènes partagés avec l’ancien Homo denisovensis, tandis qu’ils sont absents chez les autres populations actuelles.