P L A N È T E  G A Ï A 

L'Univers : Démesures

Dans l'univers, la taille a son importance. Qu'il s'agisse de notre vaste système solaire, de l'immense galaxie, du cosmos infini, "on imagine pas combien c'est immense", ou de la minuscule molécule et des atomes infinitésimaux. "L'atome est une unité minuscule, pourtant, il est à la base de toute matière". De l'infiniment grand à l'infiniment petit, l'univers est un carrefour de tailles extrêmes. "L'univers est vaste à un point qui nous dépasse". Vous croyez connaître la notion de taille, vous n'avez encore rien vu...

Penchons-nous d'abord sur l'infiniment grand, du Système Solaire à l'univers, en passant par la Voie Lactée. Puis faisons le point sur les minuscules particules de matière comme les molécules et les atomes. Ces particules s'assemblent pour créer tout ce qui nous entoure, que ce soit une étoile, une planète ou même un individu... Dans une telle immensité, c'est l'infiniment petit qui relie tout pour tisser cette toile cosmique que l'on appelle l'univers.

Imaginez une maquette du système solaire avec un petit soleil et neuf planètes accrochées autour : le problème c'est que cette représentation est fausse. "On a souvent une conception erronée du système solaire, je passe mon temps à l'expliquer aux gens, c'est une question d'échelle. Notre système solaire est immense", Pr Mike Brown, astronome, l'institut californien de technologie. Au cœur du système solaire se trouve le Soleil. Une étoile de près d'un million et demi de kilomètres de diamètre autour duquel les planètes sont en orbite. "On trouve ce genre de maquette à l'école primaire, le Soleil est placé au milieu et ça c'est exact. Les planètes sont suffisamment rapprochées pour toutes tenir, seulement, les proportions de distance ne sont pas du tout respectées", Pr David J. Helfand, astronome, université Colombia, New York.
À quel point cette maquette est-elle fausse ? À quelle distance devrait se trouver les planètes si le soleil avait vraiment la taille de la petite boule rouge ?
Même un terrain de football ne pourrait pas les contenir. Plaçons notre minuscule Soleil tout au bout de la zone de but.
- Mercure, la planète la plus proche, est en orbite à 58 millions de kilomètres. Sur le terrain, elle est à 2,40 m. Ce qui signifie qu'un mètre sur le terrain équivaut environ à 24 millions de km dans l'espace.
- L'orbite de Vénus se trouve à 108 millions de km, soit 4,50 m sur la maquette.
- Celle de la Terre est à 149 millions de km du Soleil, soit 6,20 m sur le terrain de foot.
- Mars a une orbite allongée à 225 millions de km du Soleil, ce qui place la planète rouge disant à 9,40 m.
Passons au système solaire externe :
- l'orbite de Jupiter se trouve ici à 32,40 m. Dans l'espace, ça correspond à 777 millions de km.
- Saturne est à 58 m sur le terrain, soit 1 400 millions de km du Soleil.
- Et 2,7 milliards de km pour Uranus. Sur le terrain Uranus est située dans l'autre zone de but à 112,50 m de notre petit Soleil.
- Et voici enfin Neptune, la dernière planète, elle n'est même pas à l'intérieur du terrain. Elle se trouve à 1,6 milliards d'Uranus, ce qui correspond à 66 m, autrement dit, au beau milieu du parking.
- Et Pluton ? Voilà qui mérite une explication car s'il est un cas où la taille à son importance, c'est bien celui-ci. "Quand j'étais petit, je trouvais que Pluton était une drôle de planète. Son orbite est allongée et penchée par rapport au reste. Je ne comprenais pas du tout pourquoi. C'était simplement une drôle de boule au bout du système solaire complètement isolée. Personne ne savait comment la qualifier", Pr Mike Brown. Pluton est une planète minuscule, encore plus petite que la Lune. Pendant très longtemps, elle restera ce que l'on voit de plus éloigné en orbite autour du soleil. Mais en 2005, l'astronome Mike Brown, repère autre chose en bordure du système solaire... Un objet plus gros que Pluton mais deux fois plus loin... à 4,8 milliards de km de Pluton. Les scientifiques lui donnent le nom d'Eris.
Cette découverte pose une question intéressante aux astronomes. Quand il s'agit de planète, la taille compte-t-elle ? Vu leur petite taille, Eris et Pluton sont-elles autres choses que des planètes ? Des scientifiques se réunissent à Prague pour en débattre. Pluton finit par être exclu du système solaire. Les astronomes décrètent que Pluton et Eris n'ont pas une taille suffisante pour être des planètes, et les rangent dans la catégorie des planètes naines. "C'est la découverte d'un corps plus gros que Pluton qui a entraîné sa rétrogradation. Ça ne serait pas arrivé si je n'avais pas fait cette découverte", Pr Mike Brown. Il aurait peut-être mieux valu car Pluton à des amis. Récemment, des astronomes ont rebaptisé Pluton et Eris, ce sont des plutoïdes.

Pluton est de petite taille. C'est un paramètre qui compte dans le système solaire et quand il s'agit de gigantisme, rien ne rivalise avec le Soleil dans notre système solaire. Il est des centaines de milliers de fois plus gros que Mercure, Mars, Vénus et la Terre. Même Neptune, Uranus, Saturne et Jupiter ne font pas le poids. "Le système solaire, c'est avant tout le soleil. Plus de 99 % de la masse du système solaire réside dans le Soleil", Louise Hamlin, astronome, Jet Propulsion Laboratory.

Notre Soleil est une étoile, rien n'est plus gros dans un rayon de 39 000 milliards de kilomètres. Il pourrait contenir plus d'un million de fois notre planète. Mais cette boule de feu n'est pas si grosse par rapport à certains géants gazeux du cosmos. Du plus petit au plus grand on trouve, Sirius, Pollux, Arcturus, Rigel, Bételgeuse, Antarès, Erakis et enfin, VV Cephei...

Qui dit plus gros ne dit pas forcément mieux. Nous existons parce que la Terre est en orbite à la bonne distance, à 149 millions de kilomètres du Soleil. Qu'arriverait-il si la terre n'était pas là où elle est ? Si elle était plus près du soleil ou plus loin ? Louise Hamlin, scientifique à la NASA, y a longuement réfléchi : "dans le système solaire, où la planète doit-elle se trouver pour être porteuse de vie ? Les scientifiques ont donné à cette zone le nom de zone habitable. Ce feu est un bon exemple. Si je m'en approche trop, je me brûle, il fait trop chaud. Mais si je m'en éloigne trop, je vais mourir de froid. C'est pareil dans le système solaire. Pour exister, on a besoin d'une zone où le liquide coule sans cesse, où l'on n'est ni trop près ni trop loin du soleil".
En quoi la Terre serait-elle différente si son orbite déviait légèrement ? Si elle se rapprochait de 5 % du Soleil, la chaleur détruirait tout et la Terre deviendrait un désert. Si elle s'en éloignait de 10 %, notre planète se couvrirait de glace. "La Terre est pile au bon endroit pour avoir de l'eau liquide et être propice à la vie", Pr John Chambers, chercheur, institut scientifique Carnagie. C'est un heureux hasard. Il y avait peu de chances pour que dans un système solaire aussi vaste notre planète soit exactement dans la zone viable.

Ce qui nous entoure nous paraît immense mais par rapport à la taille de notre galaxie ou de l'univers, notre système solaire est minuscule. "En comparaison avec la galaxie ou l'univers, on a la taille d'un minuscule grain de poussière", Louise Hamlin. Quand on sort de notre système solaire, les distances deviennent si importantes qu'on ne peut plus compter les kilomètres. Les astronomes utilisent donc une autre unité, l'année-lumière (al). "La lumière se déplace à 300 000 km/s. Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en une année. 300 000 km/s x 60 secondes, par 60 minutes, par 24 heures et par 365 jours, ça fait environ 9 460 milliards de kilomètres par an", Pr David J. Helfand. Cela signifie qu'en une année-lumière, la lumière peut faire plus de 230 millions de fois le tour de la terre.

9 460 milliards, c'est énorme. Même avec l'année-lumière, on a du mal à appréhender les distances dans le cosmos. "Les étoiles les plus proches sont à des années-lumière. Les galaxies les plus proches, à des millions d'années-lumière et l'univers est encore plus vaste", Pr Mike Brown. La distance entre le Soleil et Neptune, la planète la plus éloignée, est de 4,5 milliards de kilomètres. Mais les étoiles les plus proches se trouvent à des années-lumière. Et la Voie lactée mesure 100 000 années-lumière de diamètre. L'univers est encore plus grand. Il s'étend sur des dizaines de milliards d'années-lumière. On a du mal à concevoir une telle étendue. C'est pour cette raison que pendant longtemps on n'a pas pris conscience de l'immensité du cosmos. "Il y a 80 ans, on pensait que la galaxie constituait l'ensemble de l'univers", Pr David J. Helfand. À l'époque cela semblait logique. "Imaginez que vous êtes à un bout de la galaxie où nous vivons, avec une torche très puissante. Vous allumez cette torche, il faudrait 100 000 ans pour que la lumière traverse la galaxie d'un bout à l'autre", Pr John Chambers. Vu la taille de notre galaxie, rien d'étonnant à ce que l'on ait cru qu'elle représentait tout l'univers. Mais aujourd'hui, on sait que ce n'est qu'une galaxie parmi 100 milliards d'autres dans le cosmos. Il en existe tellement que si elle se transformait en petits pois, il y aurait de quoi remplir un stade. Et dans chacune de ces galaxies se trouvent des centaines de milliards d'étoiles... L'univers en compte un nombre inimaginable.

"À quel point l'espace est-il vaste ? La plage peut nous aider à répondre. Prenons l'exemple des grains de sable, dans chaque poignée que je ramasse, il y a 8 millions de grains. Sur toute la planète, on estime qu'il y a 10 millions de milliards de grains de sable. Mais ce n'est rien comparé à l'espace. On sait qu'il y a environ 200 milliards de galaxies et que chaque galaxie abrite 200 milliards d'étoiles. L'espace contient donc plus d'étoiles qu'il n'y a de grains de sable sur toutes les plages de la planète", Louise Hamlin.

La plupart de ces étoiles sont comme notre Soleil. Pourrait-il exister une forme de vie sur une planète en orbite autour de l'une de ces étoiles ? Mais pour que la vie existe, il faut une planète, et jusqu'à récemment, on n'en avait trouvé aucune en dehors de notre système solaire. "Dans les années 90, on avait découvert aucune autre planète autour des autres étoiles. On se demandait si notre système solaire était une bizarrerie cosmique", Pr Geoffrey Marcy, astronome, université de Berkeley, Californie. Les planètes n'ont rien de rare. Les astronomes en ont découvert plus de 300 en orbite autour d'autres étoiles. Et personne n'a trouvé plus de planète extrasolaire que Geoffrey Marcy. "On a commencé à découvrir les premières planètes en orbite autour d'autres étoiles grâce à une astuce. On observe l'étoile et on remarque qu'elle oscille", Pr Geoffrey Marcy. Plus la planète est grosse, plus l'oscillation est importante. Les astronomes peuvent aussi déduire la rapidité de l'orbite de la planète grâce à la fréquence du mouvement d'avant en arrière d'une étoile. Plus l'orbite est rapide, plus l'étoile oscille. Mais cette méthode a ses limites, elle ne permet pas de détecter des petites planètes comme la terre, et les grosses sont souvent des géant gazeux peu propice à la vie. Les astronomes peuvent maintenant commencer à chercher une petite planète comme la nôtre. Selon les scientifiques, ce sont celles qui ont le plus de chances d'être porteuse de vie.

La mission Kepler, lancé en mars 2009, est un télescope conçu pour chercher des planètes de la taille de la terre autour d'étoiles comparables au Soleil. Équipé de détecteurs de lumière ultrasensible, la sonde observera le cosmos en quête de petits mondes semblables aux nôtres. Ce télescope propose une approche nouvelle. Il étudiera les variations de luminosité d'une étoile, étant donné qu'une planète bloque en partie la lumière sur son passage. "Pour trouver de petites planètes comme la Terre, le meilleur moyen est de regarder ce qui se passe lorsqu'une planète passe devant son étoile. La lumière provenant de l'étoile diminue et une fois que la planète est passée, l'étoile se remet à briller", Pr John Chambers. À partir de ces légères variations, les scientifiques pourront évaluer la taille de la planète et son orbite. Les chercheurs seront capables d'estimer la température à la surface de ces planètes, et de voir si elles réunissent les conditions nécessaires à la vie... Kepler enthousiasme les astronomes. La mission ne nous dira pas si on est seul dans l'univers, mais nous montrera où chercher la réponse. "On va sûrement apprendre plein de choses sur notre environnement. Ça représente moins de 10 % de notre galaxie et il en existe des centaines de milliards. Selon moi, il y a 100 % de chances qu'il y ait d'autres planètes comme la Terre", Pr David J. Helfand.

Sommes-nous seuls ? C'est la question que l'on se pose à propos de l'univers. Et nous cherchons la réponse dans les étoiles. Mais il y a une question plus cruciale encore. Comment l'univers est-il apparu ? Cette fois la réponse se trouve dans les minuscules particules de matière qui sont à l'origine de tout. La taille de l'univers est inimaginable. Mais tout objet géant est constitué de minuscules morceaux de matières. Ce sont les atomes. En termes de taille, l'atome est à l'orange ce que l'orange est à la Terre. Pour comprendre l'infiniment grand, il faut étudier l'infiniment petit. Chaque atome contient des clés qui ouvrent les mystères de l'univers.
"L'atome est une minuscule unité de matière. Pourtant c'est ce qui constitue la base de toute matière. Pour appréhender l'univers, il faut comprendre le comportement de la matière à très petite échelle : comme l'atome par exemple". Dans l'Antiquité, les Grecs ont été les premiers à affirmer que tout était fait d'une seule et irréductible unité de matière. C'est ce que l'on appelle aujourd'hui l'atome. Une entité tellement petite, qu'il faut en accumuler des centaines de milliers avant d'y voir quelque chose. "Le cheveu humain est ce qu'on peut voir de plus fin. Pourtant, ce cheveu a l'épaisseur de 300 000 atomes. Si l'atome était assez gros pour qu'on le voit, ce cheveu ferait donc 16 km de diamètre", Pr David J. Helfand.
Il y a une multitude d'atomes dans l'univers. Et ils sont très petits, mais ils sont eux-mêmes constitués de particules encore plus petites.

"Au centre de l'atome, se trouve le noyau. Celui-ci se compose d'une combinaison de particules appelées proton et neutron. Autour de l'atome, on trouve plusieurs couches et combinaisons d'électrons", Pr Steve Jacobs, pédagogie des sciences. Ces particules se présentent en nombre différent selon les éléments.

L'atome le plus simple, l'hydrogène, comporte un proton et un électron. Si on double le tout et qu'on ajoute deux neutrons, on obtient un atome d'hélium. En triplant, on obtient un atome de carbone. Et ainsi de suite, jusqu'à l'élément le plus lourd, le plutonium.

94 éléments ont été observées dans le milieu naturel sur notre planète. Ils constituent la base de tout, même de la vie.

Dans un corps humain, les atomes sont au nombre de 7 quadrillards, soit 7 suivis de 27 zéros. On devrait donc bien les connaître, et pourtant non.

La plupart des gens pensent que l'atome à une structure compacte, des électrons très proches du noyau autour duquel ils sont en orbite. Mais comme pour notre conception du système solaire, c'est totalement faux. "Imaginons que c'est le noyau de l'atome (la boule noire), il y a des petits électrons autour comme les planètes autour du Soleil. En fait, l'atome se compose à 99,99 % de vide", Pr David J. Helfand.

James Trefil, professeur de physique, nous parle de l'antimatière : "quand on a commencé à étudier l'atome, on l'imaginait comme une boule de bowling, quelque chose de solide. L'atome dont on vous a parlé à l'école ressemble sûrement à ça, une sorte de boule d'électricité avec un noyau centre et des électrons en orbite autour, comme un système solaire miniature. Mais c'est faux". Si un atome avait la taille d'une cathédrale le noyau aurait seulement la taille d'une mouche. Les électrons les plus éloignés seraient en orbite le long des murs, et il y aurait rien au milieu. Il en va de même pour chaque atome. Même ceux qui constituent les tissus et les organes du corps humain. "L'atome est essentiellement composé de vide. Par conséquent l'univers aussi, et vous aussi. Mais lorsque les atomes se mettent à se bousculer, ils donnent la substance de tout ce qu'on voit, tout ce qu'on sent, tout ce qu'on touche", Pr James Trefil.

Si un atome est constitué en grande partie de vide, qu'est-ce qui lui donne sa substance ? Pourquoi lorsqu'un batteur frappe une balle de base-ball, la batte ne traverse-t-elle pas la balle ? Pourquoi ces particules ne glisse-t-elle pas à l'une à travers l'autre dans le néant du monde atomique ? "Autour de chaque atome se trouve une couche d'électrons. Ces électrons ont une force de répulsion très puissante. Imaginez un joueur de base-ball frappant la balle avec sa batte. En fait ce n'est pas la balle qu'il frappe, mais le champ magnétique des électrons autour de la balle", Pr Steve Jacobs. Cette force électromagnétique empêche la batte et la balle de se toucher. "Quand le joueur réussi son coup et qu'il frappe vraiment la balle, ce sont des électrons qui viennent heurter d'autres électrons". Cette force s'exerce en permanence. Elle nous empêche de vraiment toucher quoi que ce soit. "Quand je frappe des mains, on a l'impression qu'elles se touchent. En fait, il y a un très léger espace dû à la répulsion magnétique des électrons sur les molécules de la surface de ma peau. Ce qui empêche un véritable contact", Pr Steve Jacobs.

Les atomes sont fondamentaux pour notre compréhension de l'univers. Mais on ne peut pas les tenir dans la main ou les observer au microscope. Alors comment font les scientifiques pour les étudier ? Ils utilisent des collisionneurs de particules. Ceux-ci accélèrent les particules, une fois qu'elles atteignent une vitesse proche de celle de la lumière, elles se décomposent en d'autres particules. Les collisions créent de fortes quantités d'énergie et une foule d'autres particules qui tournoient dans tous les sens. Ces structures complexes en disent long sur le monde subatomique. Un peu comme lorsqu'on casse une tirelire avec un marteau. "Ça ressemble peut-être une tirelire, mais pour moi c'est un noyau d'atomes. Il y a quelque chose à l'intérieur du noyau, je l'entends et je me demande ce que c'est. Je vais donc faire ce que la plupart des scientifiques essaient de faire, diviser le noyau à l'aide d'un projectile. J'ai fait des dégâts mais je peux en tirer une leçon : les pièces se séparent en fonction de leur masse. Les pièces les plus lourdes tombent assez près et les autres sont regroupés plus loin.
Le phénomène que l'on constate pour ses pièces reflète ce qui se produit avec un accélérateur de particules. Lorsqu'une particule en heurte une autre et que des morceaux se détachent, on peut en déterminer leur masse à la façon dont il se déplace après la collision", Pr Steve Jacobs. Ces collisions ont permis aux scientifiques de découvrir les secrets du monde subatomique. Elle prouve qu'à l'intérieur de chaque proton et de chaque neutron, il y a des particules encore plus petites : les quarks. Pour les scientifiques, le quark est la seule chose qui existait au commencement de l'univers. Mais ces accélérateurs ne servent pas qu'à élucider les mystères de l'univers. Les collisions ont aussi donné naissance à de nouvelles technologies comme les scanners, qui permettent aux médecins de voir à l'intérieur du corps pour diagnostiquer et traiter une maladie. Grâce à elles, les chercheurs ont aussi pu apprendre à manipuler l'atome pour créer des substances qui pourraient révolutionner notre monde.

L'atome est la composante de base de l'univers. Il se trouve littéralement au cœur de tout. Le comprendre, c'est comprendre le cosmos et le monde dans lequel on vit. Les particules constituant les atomes, proton, neutron et électron, se présentent en nombre différent pour donner des atomes aux propriétés chimiques uniques. Ce sont les éléments. Il en existe 94 sur terre. Ils se combinent pour créer des molécules. Le mariage d'un solide volatile comme le sodium et d'un gaz toxique comme le chlore donne du sel. Deux des éléments les plus inflammables de la nature, l'hydrogène et l'oxygène s'allient pour donner le meilleur extincteur au monde : l'eau. En s'assemblant, les éléments forment des molécules à l'origine de tout ce qui est lié à la vue, l'odorat, le toucher, le goût.
Pour comprendre une telle variété de substances, prenons un exemple. "L'univers est un endroit complexe. Les atomes s'assemblent pour former des molécules et les molécules composent tout ce qui nous entoure. C'est compliqué mais on peut voir sa plus simplement. Imaginez que l'univers est une bibliothèque. Qu'est-ce qu'une bibliothèque ? Comment la construire ? Quelle est la base d'une bibliothèque ? Poser cette question et la plupart des gens répondront les livres. Mais ce n'est pas si simple. Il suffit d'ouvrir un livre pour s'en rendre compte. On s'aperçoit qu'un livre est constitué de mots. Et chaque livre de cette bibliothèque est composé des mêmes mots placés dans des ordres différents. Quand on regarde les mots, on voit qu'ils sont constitués de lettres, 26 lettres dans notre alphabet. Alors quelle est la base d'une bibliothèque ? C'est la lettre ! À partir de la lettre, on fait des mots. À partir des mots, on fait des phrases, les phrases donnent des livres et les livres constituent la bibliothèque. C'est pareil pour l'univers. Lui aussi est composé de blocs de base. Tout ce qui nous entoure est fait de molécules. Les molécules sont constituées d'atomes, et les atomes sont composés de particules élémentaires. Ces particules sont faites d'éléments encore plus petits. Cette quête est sans limite. Notre univers est constitué d'une multitude d'éléments", Pr James Trefil.

Depuis des siècles, on sait associer les éléments pour créer des substances comme le bronze, l'acier ou le plastique. Mais nous entrons maintenant dans une ère où les scientifiques sont capables de manipuler les atomes et les molécules, pour créer des outils pouvant révolutionner notre monde.Bienvenue dans le domaine de la nanotechnologie. "1 nanomètre (nm) correspond à 1 milliardième de mètre (1 000 000 000e). Nos ongles poussent d'un nanomètre par seconde. Quand j'aurai fini ma phrase mon ongle aura poussé de 5 nm", Pr Jill Johnsen, physicienne, université d'East Bay, Californie. Travailler à cette échelle nous ouvre les portes d'un monde nouveau.
La nanotechnologie peut améliorer notre quotidien, notamment avec des matériaux ultrarésistant, ultraléger ou des textiles anti-taches. Mais c'est surtout en médecine que la nanotechnologie peut avoir un profond impact. Le Pr Dean Ho, chercheur en médecine, étudie les nanodiamants pour remplacer les injections et les cacher dans le traitement d'une maladie : "mon groupe développe les nanodiamants. Ce sont des particules de diamants de 4 ou 5 nm chacune. Elles peuvent être utilisées pour administrer un traitement". Le Pr Ho et son équipe étudie ces diamants en tant que mode de traitement du cancer. Le processus consiste à regrouper des diamants puis à les enrober de substances anticancer. Les diamants sont alors équipés de récepteur de protéines. Une fois dans le sang, ces nanodiamants se dirigent directement vers la cellule cancéreuse. "Les protéines en forme de Y sur les nanodiamants s'adaptent mieux aux protéines triangulaires sur les cellules cancéreuses. Les nanodiamants sont absorbés par les cellules cancéreuses et par la tumeur elle-même. La substance peut alors être libérée et la tumeur est tuée", Pr Dean Ho. Le recours aux nanodiamants pour soigner le cancer serait un progrès considérable. Il éviterait les effets secondaires pénibles de la chimiothérapie traditionnelle. "Le problème c'est que pour optimiser le traitement, les cancérologues doivent avoir fréquemment recours à la chimiothérapie par injection. Celle-ci a des effets néfastes sur les tissus sains du corps". La chimiothérapie ne distingue pas les cellules cancéreuses des cellules saines. Elle attaque les deux, ce qui affaiblit le patient. "Si on peut administrer le traitement grâce à des nanodiamants, cela lui permettra de circuler plus longtemps dans tout le corps. Les patients éviteront donc des injections répétées. Le traitement est plus efficace s'il se fait par le biais des nanomatériaux et la nanotechnologie réduit les effets secondaires pour le patient. L'avant-garde de la nanotechnologie est un domaine passionnant. Plusieurs disciplines entrent en jeu pour créer de nouvelles fonctions, par exemple, des cliniciens collaborent avec des ingénieurs et des scientifiques pour créer des technologies nouvelles qui permettront de transformer l'exercice de la médecine", Pr Dean Ho.

La nanotechnologie semble relever de la science-fiction. Elle existe pourtant depuis plus longtemps que nous. La nature travaille à cette échelle depuis la nuit des temps. Et c'est la nature qui a donné des idées aux chercheurs. Regardez cette feuille qui repousse l'eau. Les scientifiques s'en sont inspirés pour inventer un pantalon bien particulier. "Nous utilisons la nanotechnologie dans le domaine du textile", William Ware. Avec son équipe, il a mis au point un pantalon qui résiste à toutes les taches. Ware utilise des molécules complexes appelées polymères pour recouvrir le tissu de nanofibres qui repoussent n'importent quel liquide. Que ce soit du café ou de l'eau, le liquide ne pénétrera pas le tissu qui restera impeccable. Comment est-ce que cela fonctionne ? Le revêtement implante des nanofibres qui maintiennent le liquide en suspension au-dessus du textile. Il reste bien des inconnus dans le monde de la nanotechnologie. Mais la faculté de travailler à l'échelle atomique a le potentiel de changer notre vie.

L'univers excelle dans le recyclage. Toute la matière du cosmos a été créée à la naissance de l'univers il y a 13,7 milliards d'années. Depuis, aucun atome n'a été créé ou détruit. Ils s'assemblent dans un cycle de création sans fin. À un moment très lointain de notre histoire, nous avons eu la chance qu'une étoile meure de façon spectaculaire et apporte à notre petit coin de galaxies ce dont on avait besoin : fer, carbone, calcium et oxygène. Tous les éléments qui des milliards d'années plus tard seront à l'origine de la vie.
"L'univers est une machine à recycler très perfectionner. Presque chaque atome de notre corps a commencé sa vie dans une étoile", Pr John Chambers. Tout ce qui nous compose et nous entoure provient d'une étoile. Ces étoiles sont à l'origine des éléments lourds qui s'assembleront plus tard pour créer les molécules à l'origine de tout ce que nous voyons, y compris les individus. "Nous sommes constitués d'atomes recyclés, c'est la vérité", Louise Hamlin. Le même recyclage se produit sur Terre. Les atomes ayant formé la planète sont réutilisés pour créer tous les organismes vivants. "Quand on prend un verre d'eau et qu'on boit des atomes d'oxygène, on absorbe en fait les vestiges de l'explosion d'une étoile. Bien entendu depuis l'arrivée des atomes d'oxygène sur terre, ils ont été largement recyclés. On boit donc aussi des particules de dinosaures et de tous les gens célèbres dont on a entendu parler", Louise Hamlin. "Chaque fois qu'on inspire, des milliers de milliards d'atomes entrent dans nos poumons. Ces atomes se sont mélangés dans l'atmosphère terrestre avec le temps. Mais les atomes d'azote et d'oxygène sont toujours les mêmes. À chaque inspiration, on ingère des atomes expirés par Galilée, Copernic, ou même encore par Socrate il y a 500 ans ou 2000 ans", Pr David J. Helfand. Tous les atomes ont commencé leur voyage dans une étoile. Depuis, ils ont fait de nombreuses escales. Que ce soit dans des montagnes, des rivières, des arbres, des brins d'herbe, des champignons, des biches, des jonquilles ou des dinosaures. Quand ces atomes en ont fini avec nous, ils se recombinent avec autre chose. C'est ainsi depuis le début, un processus perpétuel de création...

L'univers est dominé par les tailles extrêmes. L'infiniment grand et l'infiniment petit semble séparé par des différences inimaginables. Pourtant ils sont assez similaires. "Il y a quelque chose qui m'intrigue en tant que scientifique. La structure de l'infiniment grand ressemble beaucoup à celle de l'infiniment petit. Étudier les atomes, c'est un peu comme étudier l'univers", Louise Hamlin. Dans l'univers, la taille est une énigme. Ce n'est qu'en observant à la fois l'infiniment grand et l'infiniment petit, qu'on peut trouver des réponses sur la naissance de l'univers et son évolution. "Ceux qui étudient l'infiniment grand, et ceux qui étudient l'infiniment petit, s'intéresse en fait à la même chose", Pr James Trefil. Avec un télescope ou un microscope, les scientifiques cherchent des réponses aux mêmes questions. Comment sommes-nous arrivés là ? Les secrets de la vie se cachent dans un labyrinthe de tailles extrêmes. Il nous reste beaucoup à apprendre sur l'univers.

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Pr Mike Brown, astronome, l'institut californien de technologie.
Pr David J. Helfand, astronome, université Colombia, New York.
Louise Hamlin, astronome, Jet Propulsion Laboratory.
Pr John Chambers, chercheur, institut scientifique Carnagie.
Pr Geoffrey Marcy, astronome, université de Berkeley, Californie.
Pr Steve Jacobs, pédagogie des sciences.
Pr James Trefil, physicien, université George Mason, Virginie.
Pr Jill Johnsen, physicienne, université d'East Bay, Californie.
Pr Dean Ho, ingénieur en biométrie, université du Northwestern, Illinois.

L'Univers : Démesures - FRANCE 5 > Mars > 2011

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