University of California – Envoyer de la vie dans les étoiles

Les scientifiques envisagent de lancer de minuscules formes de vie dans l’espace interstellaire
Jeudi 6 janvier 2022

Non plus uniquement dans le domaine de la science-fiction, la possibilité d’un voyage interstellaire est apparue, de manière alléchante, à l’horizon. Bien que nous ne le voyions peut-être pas de notre vivant – du moins pas une version réelle du genre fictif à vitesse de chaîne, hyperconduite, pliage spatial – nous avons les premières conversations sur la façon dont la vie pourrait échapper à l’attache de notre système solaire, en utilisant une technologie qui est à portée de main.

Pour les professeurs de l’UC Santa Barbara Philip Lubin(le lien est externe)et Joël Rothman(le lien est externe), c’est un bon moment pour être en vie. Nés d’une génération qui a vu des progrès à couper le souffle dans l’exploration spatiale, ils portent l’optimisme débridé et l’étincelle créative du début de l’ère spatiale, lorsque les humains ont découvert pour la première fois qu’ils pouvaient quitter la Terre.

« Les voyages sur la lune d’Apollo ont été parmi les événements les plus importants de ma vie et les contempler m’épate toujours », a déclaré Rothman, professeur distingué au Département de biologie moléculaire, cellulaire et du développement, et un « geek de l’espace » auto-admis.

À peine 50 ans se sont écoulés depuis cette ère charnière, mais la connaissance de l’espace par l’humanité et la technologie pour l’explorer se sont considérablement améliorées, suffisamment pour que Rothman se joigne au cosmologue expérimental Lubin pour réfléchir à ce qu’il faudrait aux êtres vivants pour entreprendre un voyage à travers le grande distance nous séparant de notre plus proche voisin de la galaxie. Le résultat de leur collaboration a été publié dans la revue Acta Astronautica.(le lien est externe)

« Je pense que c’est notre destin de continuer à explorer », a déclaré Rothman. «Regardez l’histoire de l’espèce humaine. Nous explorons à des niveaux de plus en plus petits jusqu’aux niveaux subatomiques et nous explorons également à des échelles de plus en plus grandes. Un tel élan vers une exploration incessante est au cœur de ce que nous sommes en tant qu’espèce. »

Voir grand, commencer petit
Le plus grand défi des voyages interstellaires à l’échelle humaine est la distance énorme entre la Terre et les étoiles les plus proches. Le voyageur(le lien est externe)les missions ont prouvé que nous pouvons envoyer des objets à travers les 12 milliards de kilomètres qu’il faut pour sortir de la bulle entourant notre système solaire, l’héliosphère. Mais les sondes de la taille d’une voiture, voyageant à des vitesses de plus de 35 000 miles par heure, ont mis 40 ans pour y parvenir et leur distance de la Terre n’est qu’une infime fraction de celle de la prochaine étoile. S’ils se dirigeaient vers l’étoile la plus proche, il leur faudrait plus de 80 000 ans pour l’atteindre.

Ce défi est un objectif majeur du travail de Lubin, dans lequel il réinvente la technologie qu’il faudrait pour atteindre le prochain système solaire en termes humains. La propulsion chimique embarquée traditionnelle (alias carburant pour fusée) est supprimée ; il ne peut pas fournir suffisamment d’énergie pour déplacer l’engin assez rapidement, et son poids et les systèmes actuels nécessaires pour propulser le navire ne sont pas viables pour les vitesses relativistes que l’engin doit atteindre. De nouvelles technologies de propulsion sont nécessaires – et c’est là qu’intervient le programme de recherche énergétique dirigé par l’UCSB pour utiliser la lumière comme « propulseur ».

« Cela n’a jamais été fait auparavant, pour pousser des objets macroscopiques à des vitesses approchant la vitesse de la lumière », a déclaré Lubin, professeur au département de physique. La masse est une barrière si énorme, en fait, qu’elle exclut toute mission humaine dans un avenir prévisible.

En conséquence, son équipe s’est tournée vers les robots et la photonique. De petites sondes avec une instrumentation embarquée qui détectent, collectent et transmettent des données à la Terre seront propulsées jusqu’à 20-30% de la vitesse de la lumière par la lumière elle-même à l’aide d’un réseau laser stationné sur Terre, ou peut-être sur la lune. « Nous ne quittons pas la maison avec », comme l’a expliqué Lubin, ce qui signifie que le système de propulsion principal reste « à la maison » tandis que les engins spatiaux sont « tirés » à des vitesses relativistes. Le laser de propulsion principal est allumé pendant une courte période, puis la sonde suivante est prête à être lancée.

« Cela ressemblerait probablement à une plaquette semi-conductrice avec un bord pour la protéger du rayonnement et du bombardement de poussière lorsqu’elle traverse le milieu interstellaire », a déclaré Lubin. « Ce serait probablement la taille de votre main pour commencer. » Au fur et à mesure que le programme évolue, le vaisseau spatial devient plus gros avec une capacité améliorée. La technologie de base peut également être utilisée dans un mode modifié pour propulser des engins spatiaux beaucoup plus gros au sein de notre système solaire à des vitesses plus lentes, permettant potentiellement des missions humaines vers Mars en aussi peu qu’un mois, arrêt inclus. C’est une autre façon de répandre la vie, mais dans notre système solaire(le lien est externe).

À ces vitesses relativistes – environ 100 millions de miles par heure – le wafercraft atteindrait le prochain système solaire, Proxima Centauri, dans environ 20 ans. Atteindre ce niveau de technologie nécessitera une innovation et une amélioration continues à la fois de la plaquette spatiale, ainsi que de la photonique, où Lubin voit une « croissance exponentielle » dans le domaine. Le projet de base visant à développer une feuille de route pour réaliser un vol relativiste via une propulsion à énergie dirigée est soutenu par la NASA et des fondations privées telles que le programme Starlight et par les Breakthrough Initiatives comme le programme Starshot.

« Quand j’ai appris que la masse de ces engins pouvait atteindre des niveaux de grammes ou plus, il est devenu clair qu’ils pouvaient accueillir des animaux vivants », a déclaré Rothman, qui s’est rendu compte que les créatures qu’il étudiait depuis des décennies, appelées C. elegans, pouvaient soyez les premiers Terriens à voyager entre les étoiles. Ces vers ronds intensivement étudiés peuvent être petits et simples, mais ce sont des créatures expérimentalement accomplies, a déclaré Rothman.

« Les recherches sur ce petit animal ont conduit jusqu’à présent à des prix Nobel pour six chercheurs », a-t-il noté.

Les C. elegans sont déjà des vétérans du voyage spatial, ayant fait l’objet d’expériences menées sur la Station spatiale internationale et à bord de la navette spatiale, survivant même à la tragique désintégration de la navette Columbia. Parmi leurs pouvoirs spéciaux, qu’ils partagent avec d’autres voyageurs interstellaires potentiels que Rothman étudie, les tardigrades (ou, plus affectueusement, les ours d’eau) peuvent être placés en animation suspendue dans laquelle pratiquement toutes les fonctions métaboliques sont arrêtées. Des milliers de ces minuscules créatures pourraient être placées sur une plaquette(le lien est externe), mis en animation suspendue et volé dans cet état jusqu’à atteindre la destination souhaitée. Ils pourraient ensuite être réveillés dans leur minuscule StarChip et surveillés avec précision pour tout effet détectable du voyage interstellaire sur leur biologie, les observations étant relayées vers la Terre par communication photonique.

« Nous pouvons leur demander dans quelle mesure ils se souviennent d’un comportement entraîné lorsqu’ils s’éloignent de leur origine terrestre à une vitesse proche de la lumière, et examiner leur métabolisme, leur physiologie, leur fonction neurologique, leur reproduction et leur vieillissement », a ajouté Rothman. « La plupart des expériences qui peuvent être menées sur ces animaux dans un laboratoire peuvent être effectuées à bord des StarChips alors qu’ils traversent le cosmos. » Les effets de ces longues odyssées sur la biologie animale pourraient permettre aux scientifiques d’extrapoler aux effets potentiels sur l’homme.

« Nous pourrions commencer à réfléchir à la conception de transporteurs interstellaires, quels qu’ils soient, d’une manière qui pourrait améliorer les problèmes détectés chez ces petits animaux », a déclaré Rothman.

Bien sûr, pouvoir envoyer des humains dans l’espace interstellaire est génial pour les films, mais en réalité, c’est encore un rêve lointain. Au moment où nous arrivons à ce point, nous aurons peut-être créé des formes de vie plus adaptées ou des hybrides homme-machine plus résistants, a déclaré Lubin.

« C’est un programme générationnel », a-t-il déclaré. Les scientifiques des générations à venir contribueront idéalement à notre connaissance de l’espace interstellaire et de ses défis, et amélioreront la conception de l’engin à mesure que la technologie s’améliore. Le système de propulsion principal étant léger, la technologie sous-jacente est sur une courbe de croissance exponentielle, un peu comme l’électronique avec une capacité d’expansion semblable à la « loi de Moore ».

Protection planétaire et propagation extraterrestre
Nous sommes liés à notre système solaire pour un avenir prévisible ; les humains sont fragiles et délicats loin de notre planète natale. Mais cela n’a pas empêché Lubin, Rothman, leurs équipes de recherche et leurs divers collaborateurs, dont un spécialiste des radiations et un théologien formé en sciences, d’envisager à la fois les aspects physiologiques et éthiques de l’envoi de la vie dans l’espace – et peut-être même de la propagation de la vie dans espace.

« Il y a l’éthique », a expliqué Lubin, « de la protection planétaire », dans laquelle on réfléchit sérieusement à la possibilité d’une contamination, soit de notre planète à d’autres, soit vice versa. « Je pense que si vous commenciez à parler de propagation dirigée de la vie, qui est parfois appelée panspermie – cette idée que la vie est venue d’ailleurs et s’est retrouvée sur la terre par des comètes et d’autres débris, ou même intentionnellement d’une autre civilisation – l’idée que nous envoyer délibérément la vie soulève de grandes questions.

Jusqu’à présent, affirment les auteurs, il n’y a aucun risque de contamination directe, car les sondes proches de toute autre planète brûleraient dans leur atmosphère ou seraient effacées lors de la collision avec la surface. Étant donné que les wafercraft font un aller simple, il n’y a aucun risque qu’un microbe extraterrestre revienne sur Terre.

Bien qu’encore quelque peu marginale, la théorie de la panspermie semble attirer une attention sérieuse, bien que limitée, étant donné la facilité de propagation de la vie lorsque les conditions sont réunies et la découverte de plusieurs exoplanètes et autres corps célestes qui auraient pu être, ou pourrait être, favorable à la vie telle que nous la connaissons.

« Certaines personnes ont réfléchi et publié sur des idées telles que » l’univers est-il une expérience de laboratoire d’une civilisation avancée «  », a déclaré Lubin. « Les gens sont donc certainement prêts à penser aux civilisations avancées. Les questions sont bonnes mais les réponses sont meilleures. En ce moment, nous réfléchissons simplement à ces questions sans les réponses pour le moment. »

Une autre question actuellement envisagée dans la communauté plus large de l’exploration spatiale : quelle est l’éthique d’envoyer des humains sur Mars et d’autres endroits éloignés en sachant qu’ils ne rentreront peut-être jamais chez eux ? Qu’en est-il de l’envoi de petits micro-organismes ou d’ADN humain ? Ces enquêtes existentielles sont aussi vieilles que les premières migrations humaines et voyages maritimes, dont les réponses viendront probablement au moment où nous serons prêts à entreprendre ces voyages.

« Je pense que nous ne devrions pas, et ne supprimerons pas, le désir exploratoire qui est intrinsèque à notre nature », a déclaré Rothman.