L'Univers : les Limites du Cosmos |
La variété des formes de vie dans l'univers nous dépasse. On s'aventure dans des endroits qui paraissent inaccessibles, comme l'espace lointain et les profondeurs de l'océan. Les mystères les plus obscurs de la science vont peut-être s'éclaircir bientôt. On se demande ce qui a provoqué le big-bang. Est-ce qu'il y a moyen de savoir comment ça s'est passé ? C'est l'ultime frontière à franchir.
Malgré la réussite de la fission de l'atome, de l'exploration de la Lune et le décryptage de la carte du génome humain, on ne peut pas dire que l'on a tout compris. Il nous reste des lieux à découvrir, des frontières au-delà desquelles tout nous est inconnu. Explorer les confins de l'espace et de l'océan : certaines découvertes ont bouleversé ce que l'on sait de notre système solaire et du monde inconnu des océans. Et ces endroits, apparemment si différents, ont en fait beaucoup de points communs. Les nouvelles hypothèses sur la naissance de notre univers sont plutôt surprenantes.
L'espace est qualifié d'ultime frontière pour une raison : sa taille qui nous empêche de le connaître. "L'univers est tellement vaste que parler de sa taille n'a presque aucun sens. Toutes les étoiles que l'on voit dans la galaxie se trouvent à des centaines ou des milliers d'années-lumière", Pr Mike Brown, astronome. Mais peu à peu, on trouve des moyens de couvrir ces grandes distances grâce à des outils comme le télescope. Ces merveilles optiques ont mis l'espace dans notre champ de vision et nous ont révélé des aspects extraordinaires de notre système solaire. "Avant, on pensait que Pluton était la limite de notre système solaire. Mais il s'avère que Pluton fait parti d'une famille d'objets situés dans la Ceinture de Kuiper", Michelle Thaller, Centre Spatial Goddard, NASA. Jusqu'à récemment, on croyait que notre système solaire commençait avec le Soleil et se terminait avec Pluton. Au-delà de Pluton, on considait que l'espace était vide. Mais dans les années 90, les astronomes ont vu des choses au-delà de Pluton, dans une zone totalement inconnue du système solaire appelé Ceinture de Kuiper. "La Ceinture de Kuiper est un ensemble de corps glacés et rocheux au-delà de Neptune. Il y en a un certain nombre et de taille", Pr Mike Brown, astronome.
"La ceinture de Kuiper nous a appris une chose. Le système solaire est bien plus grand qu'on ne le pensait. Laissez-moi vous expliquer. Imaginons que ce ballon de basket en représente le Soleil, le vrai mesure environ 1,4 millions de kilomètres de diamètre. Je place ce ballon en un coin de rue à Los Angeles et je pose la question. À quelle distance se trouve la Ceinture de Kuiper ? Ça fait vraiment loin. Mais à quel point ? C'est ce qu'on va voir. La Terre se trouve à environ 150 millions de kilomètres du Soleil, ce qui correspond à peu près à ce point, à 30 m du ballon. Mais la Ceinture de Kuiper est encore très loin... On est à 8 pâtés de maison du ballon, soit un peu plus de 800 m, mais c'est là qu'on trouve Pluton, c'est-à-dire le point de départ de la Ceinture de Kuiper. Jusqu'où doit-on aller pour trouver la fin ? Il faut continuer à marcher... Ici, on se trouve à la limite de la ceinture de Kuiper, on se trouve à 12 pâtés de maison du ballon qui représente le Soleil. En réalité, ça correspond à 8 milliards de kilomètres, ce qui signifie donc que le système solaire est donc deux fois plus vastes que ce que l'on croyait autrefois", Juna Kollmeier, astronome, Observatoires Carnegie.
a Ceinture de Kuiper a quasiment doublé la taille du système solaire tel qu'on le connaissait. Elle commence à 4 milliards 800 millions de kilomètres du Soleil. Et elle s'étend jusqu'à 8 milliards de kilomètres. Ce qui fait plus de 3 milliards de kilomètres à étudier pour les astronomes. Aucun astronome n'a davantage étudier la Ceinture de Kuiper que Mike Brown. Ces observations ont redéfini notre système solaire. C'est parce qu'il a découvert un objet baptisé Eris que Pluton a perdu son statut de planète. Mais aujourd'hui, il se trouve à l'observatoire de Palomar (->) pour étudier sa dernière découverte. Un objet de 1600 km de diamètre situé à près de 6,5 milliards de kilomètres. Il s'agit d'Haumea. "Cette nuit précisément, un de ses satellites passe juste devant. Si on réussit à l'observer et à le mesurer au moment exact où ça se produira, on sera tout sur Haumea". Cette nuit, Mike Brown espère assister au déplacement d'une minuscule lune appelée Namaka, le long d'Haumea. En chronometrant le trajet et en mesurant le changement de la luminosité d'Haumea, il pourra dresser une carte de ce monde lointain. Cette observation est délicate et ne peut être réalisée que cette nuit. Haumea est aligné pile au bon angle pour qu'on puisse assister à cet événement. Dresser la carte de la surface, aidera Mike Brown à comprendre de quoi Haumea est fait. Ce qui est important, vu que les objets situés dans la Ceinture de Kuiper sont des vestiges de matériaux qui n'ont jamais atteint des planètes. Connaître leur composition donnerait aux scientifiques une perspective sans précédent sur les fondements originels de notre système solaire... "Ce que l'on voit ressemble très peu à la situation d'il y a 4,5 milliards d'années. Mais si on sort quelque chose du congélateur au bout de 4,5 milliards d'années, ça donne une bonne idée de ce que l'on avait au départ". Si cette observation n'est pas réalisée cette nuit, il faudra attendre 300 ans pour que l'événement se reproduise. "On a travaillé un an pour calculer précisément le moment où ça aurait lieu et l'endroit sur Terre où il faudrait se trouver. On savait donc que cette nuit à l'observatoire de Palomar, les conditions seraient réunies". Mais juste au coucher du soleil, un épais brouillard s'installe... Mike Brown a peut-être perdu la bataille, mais ces observations nous aident à mieux connaître l'espace.
Les scientifiques pensent que notre système solaire ne s'arrête pas à la Ceinture de Kuiper. "Au-delà de la Ceinture de Kuiper, à une distance 100 000 fois supérieure à celle qui sépare la Terre du soleil, se trouve le Nuage d'Oort. Cet ensemble contient des trillions de corps glacés, des comètes, vestiges de la naissance du système solaire", Pr David J. Helfand. Le Nuage d'Oort est incroyablement éloigné. Sa limite interne se situe à plus de 149 milliards de kilomètres du Soleil, 30 fois plus loin que la Ceinture de Kuiper.
"Vous vous souvenez de l'exemple du ballon en guise de Soleil et de la Ceinture de Kuiper à 12 pâtés de maison ? Le Nuage d'Oort est encore bien plus loin, il me faut une voiture pour y aller. En route ! Nous sommes maintenant à 6 km... 25 km et on est pas encore arrivé... 50 km, on y est presque... On est enfin arrivé. C'est la limite interne du Nuage d'Oort, on est à environ 55 km du ballon qui représente le Soleil dans le centre-ville. Pour atteindre la limite externe du Nuage d'Oort ou la limite du système solaire, on devrait parcourir 2700 km de plus", Juna Kollmeier.
Le Nuage d'Oort forme une sphère autour du système solaire. Il est constitué de morceaux de glace appelées comètes. Mais ce nuage est tellement loin, et les objets sont tellement petits et sombres, qu'on ne l'a jamais vraiment vu. Alors comment sait-on où il se trouve ? De temps en temps, une comète passe dans le système solaire interne avec un type d'orbite qui ne peut provenir que d'un endroit situé bien après la Ceinture de Kuiper. "Il y a des trillions de comètes dans le Nuage d'Oort au loin du Soleil. Comme il y a parfois une interaction gravitationnelle entre elles, l'une d'elles peut se retrouver projetée dans le système solaire interne", Pr David J. Helfand.
Dans ce cas, l'objet glacé bridant le ciel et offre un feu d'artifice cosmique, comme la comète de Haley en 1997. Mais les comètes ne nous proposent pas seulement un spectacle céleste. Elles peuvent aussi nous révéler des choses importantes sur la Terre. C'est probablement grâce à ses comètes que notre planète possède des océans.
En sciences, franchir des frontières signifie explorer de nouvelles théories révolutionnaires. On a découvert que notre système solaire s'étendait sur des milliards de kilomètres, jusqu'à un ensemble glacée appelée Nuage d'Oort. Des scientifiques ont étudié cette région peuplée de comètes et ont eu une idée très originale. "Une des grandes questions que l'on se pose c'est : d'où provient l'eau qui est sur terre ? Nous sommes certains qu'elle provient d'ailleurs. Comment de l'eau peut arriver de l'espace ? Grâce à une comète", Michelle Thaller. "On sait que les comètes contiennent 
beaucoup d'eau, notamment sous forme de glace. Et les comètes sont très nombreuses. Si on calcule le nombre de comètes qui ont percuté la Terre pendant sa formation, on s'aperçoit qu'il y a autant d'eau dans ses comètes que dans les océans", Phil Plait, astronome.
Il y a des milliards d'années, lors de la formation du système solaire, des comètes ont percuté la Terre et y ont laissé de l'eau. "L'idée qu'un impact de comète ait donné naissance à nos océans n'est pas si bizarre, si on voit la comète comme une bombe à eau. Une comète peut contenir plus de 100 millions de tonnes d'eau. Quand elle percute la Terre, encore et encore, pendant des millions ou des milliards d'années, on comprend facilement que nos océans puissent provenir de comètes", Pr Steve Jacobs. Selon cette théorie, toute l'eau des océans, des fleuves et des lacs de la planète seraient arrivée par le biais des comètes. Pourquoi certains scientifiques y croient-ils ? L'analyse chimique de quelques comètes, prouve que l'eau qu'ils contiennent, possède la même signature chimique que l'eau sur Terre.
Cette théorie peut expliquer la présence de nos océans, mais on n'en sait peu sur l'environnement qui couvre les trois quarts de notre planète. La majeure partie de nos océans est encore inexplorée, tout simplement parce que les profondeurs marines sont aussi hostiles que l'espace. "Les êtres humains respirent de l'air. Ils aiment la Terre et le Soleil. Nous ne sommes pas conçus pour plonger dans un monde éternellement obscur, glacé, avec une pression mortelle pour nous", Robert Ballard, océanographe. Nous n'avons exploré que 5 % des océans de notre planète. Pourtant, ceux-ci recouvrent 71 % de la terre. Autant dire que nous en savons très peu sur notre berceau. "La Terre est très vaste, on a du mal à imaginer à quel point on la connaît mal. Prenons un exemple concret. Si on connaissait autant de cette maison que la terre, ça correspondrait à ce carré de 3m/3m, ce qui fait très peu. Voyons ce qui nous échappe... On ignorerait l'existence de cette pièce et du canapé, et cette cheminée serait un mystère complet. On ne serait pas qu'il y a une cuisine. Ce qui prouve qu'en connaissant aussi peu les océans, on connaît très mal la Terre", Juna Kollmeier.
La pression des profondeurs est ce qui rend leur exploration si difficile. L'eau est étonnamment lourde. Au fond d'une piscine, la pression de l'eau peuvent être gênante. Mais au fond de l'océan, cela devient dangereux. "Si on plonge à 4500 m, la pression est supérieure à 400 kg/cm². Si on ne respire pas à la même pression que l'eau qui nous entoure, on est écrasé", Robert Hurt, astronome, institut polytechnique de Californie. Imaginez que vous êtes au fond de l'océan, à plus de 11 km de profondeur dans la fosse des Mariannes. Cela revient à être sous six avions énormes. Si on a des cartes plus détaillée de la Lune et de Mars que du fond des océans, c'est à cause de la pression de l'eau. "La plupart de nos océans ont plus de 4000 m de profondeur et on a vu qu'une infime partie de ces profondeurs", Robert Ballard. Mais peu à peu, les scientifiques se mettent explorer le fond des océans. Pour cela, ils s'inspirent d'une des inventions les plus ingénieuses de la nature. "Vous vous êtes déjà demandés pourquoi les sous-marins étaient ronds ? En fait, ils sont conçus d'après l'une des inventions les plus résistantes de la nature : l'œuf. Pour vous le prouver j'ai fait venir quelqu'un de bien plus fort que moi. Il va tenter d'affronter l'œuf. Voici un œuf cru, à vous de jouer. Bizarrement, la forme courbe de l'œuf lui permet de répartir la force sur toute sa surface, ce qui le rend très dur à casser. C'est pour cette raison que les sous-marins résistent à l'énorme pression des profondeurs", Michelle Thaller.
Les formes et les technologies adaptées donnent aux scientifiques un accès sans précédent aux profondeurs. Il nous offre un aperçu de paysages plus impressionnants et majestueux que ceux qui sont à la surface de la Terre. "Les plus grandes chaînes de montagnes de notre planète se trouvent sous la mer. Les canyons les plus profonds aussi", Robert Ballard.
À la surface, on s'émerveille devant l'Himalaya où les Andes. Mais ces sommets ne sont rien comparés à ce qui se cache sous l'eau. "Le plus grand phénomène géologique de la planète est une chaîne volcanique de 64 000 km de long", Chris German, institut océanographique de Woods Hole. Il s'agit de la ride Medio océanique. Cette chaîne volcanique s'étant sur 64 000 km. "Elle prend naissance dans l'océan Arctique et passe entre l'Amérique du Nord et l'Europe, va jusqu'à l'océan Indien puis continue jusqu'au fond du Pacifique, au sud de l'austral-asie. On la retrouve sur les côtes du Chili, puis elle s'étend vers l'Oregon et l'État de Washington avant de disparaître", Chris German. C'est le long de cette ride que de nouvelles terres apparaissent. La roche fendue s'écoule par cette gigantesque faille pour renouveler lentement la croûte terrestre. "C'est comme si la Terre subissait un lifting permanent, c'est pour ça qu'elle est si belle", Robert Ballard.
La ride Medio océanique nous a aussi ouvert les yeux sur un univers d'étranges créatures qui ont bouleversé ce que l'on savait de la vie sur notre planète. Il y a un siècle, on pensait qu'il n'y avait pas de vie dans l'océan. On croyait que la vie avait forcément besoin de la lumière du Soleil. Cette lumière va seulement jusqu'à 1000 m alors que la profondeur moyenne de l'océan est de 4000 m. Dans cet environnement sombre, froid et pressurisé, pas étonnant que les scientifiques ait pensé qu'il n'y avait pas de vie. Mais l'océanographe Robert Ballard a fait une découverte qui a bouleversé la biologie et notre perception de la vie sur Terre. "Je suis surtout connu pour avoir découvert le Titanic. Mais on savait qu'il existait. Alors que la découverte des monts hydrothermaux a révolutionné la biologie. C'est une expédition aux Galapagos qui nous a permis de découvrir un nouvel écosystème sur notre planète". C'est dans un conduit volcanique très chaud, à plus de 3 km de profondeur, que Robert Ballard a découvert, non seulement de la vie, mais tout un écosystème florissant peuplé de créatures semblant 
venir d'autres planètes. Crevettes aveugles, crabes albinos, palourdes énormes... "Les formes de vie que l'on a découverte nous ont vraiment sidéré. C'était bizarre, on n'avait jamais vu de créatures pareilles. Un des organismes dominants est le vers tubicole, il peut atteindre deux à 3 m de long et possède du sang comme les humains". La science ignorait tout de ses énormes vers tubicole, on n'avait jamais rien vu de tel. Mais c'était surtout la preuve irréfutable que la vie pouvait prospérer dans un environnement qui semblait inhospitalier. "Ça prouve que la vie est bien plus créative que ce que l'on pensait. La probabilité de la rencontrer ailleurs, pas seulement dans notre univers, mais dans notre système solaire, a radicalement augmenté". Non seulement la découverte de Ballard a bouleversé ce que l'on savait de la vie sur Terre, mais elle a fourni des indices sur les endroits où chercher. La découverte d'un écosystème dans l'environnement hostile des profondeurs à ébranler le monde de la science. Cela nous rappelle qu'il ne reste beaucoup à apprendre sur la Terre. Pour comprendre la terre, il faut d'abord l'observer. Et comme la majeure partie se trouve sous l'eau, on doit les sous la mer pour comprendre la Terre".
Jusqu'ici, on a découvert 200 000 espèces végétales et animales dans l'océan. Mais certains scientifiques estiment qu'il en reste 25 millions à découvrir. "On a fait de grandes découvertes, mais la plupart du temps c'était par accident. On cherche une chose et on n'en trouve une autre. Alors imaginez un peu ce qui nous attend", Robert Ballard. Pendant des années, on ne pouvait étudier la vie sous-marine qu'en la hissant à la surface. Cela nous permettait d'observer une espèce mais ne nous apprenait pas grand-chose sur son environnement d'origine et son mode de vie. Aujourd'hui, à des 
kilomètres des côtes californiennes, des chercheurs testent une nouvelle sonde conçue pour étudier les minuscules organismes qui vivent au fond de l'eau. "En va tester un matériel qu'on a mis cinq ans à construire", Chris Scholin, institut de recherche aquarium de la baie de Monterey. Durant cinq ans, il a mis au point cette sonde d'échantillonnage environnemental. C'est un laboratoire biologique à distance qui collectera des micro-organismes et établira leur identité génétique. Cette sonde donnera aux scientifiques des informations en temps réel sur ce qui vit au fond de l'océan, ainsi que d'autres données comme la température ou la pression. Elle transmettra aussi tous ces renseignements au centre de commande du bateau où les scientifiques analyseront les résultats. "Personne n'a encore pu placer un laboratoire de biologie moléculaire au fond de l'océan. Pour nous, c'est vraiment une occasion unique d'accomplir tout ça. C'est une première, et on est ravi de tenter l'aventure". Mais il faut que la sonde résiste à une plongée de 700 m dans un canyon sous-marin de Californie au large de BigSir. Cinq ans de travail se résument à ce moment... Tandis que la sonde descend, Scholin et son équipe suivent sa progression sur un écran. Cette sonde représente une approche révolutionnaire de l'exploration sous-marine. Lors de futures missions, le but serait de la plongée à 1 ou 2 km dans un conduit volcanique au large de l'Oregon et de la laisser toute une année. Pour la première fois, des scientifiques pourront observer en permanence sur écran la vie au fond des océans. Et comme les micro-organismes sont à la base de tout écosystème, on devrait découvrir que l'océan est encore plus vivant qu'on le pensait.
Cela pourrait même nous donner un moyen de savoir si la vie existe ailleurs dans l'univers. Car la Tterre n'est peut-être pas le seul monde doté d'océan. "Encelade est un satellite de Saturne. On a remarqué que sa surface était assez lisse et faite d'eau gelée", Pr David J. Helfand. Encelade a toujours intrigué les scientifiques. Ce satellite d'à peine 500 km de diamètre est couvert de glace. D'énormes failles de 120 km de long parcourent sa surface. En 2005, des scientifiques ont découvert le long d'une de ces failles, quelque chose qu'ils croyaient impossible. "Grâce à la sonde Cassini, on a fait une découverte inattendue : une éruption d'eau liquide à la surface", Pr David J. Helfand. Trois ans après la découverte de ces jets d'eau, Cassini a été envoyé à 22 km de la surface de ce lointain satellite, au cœur de l'une de ces éruptions. "La sonde a traversé ses jets et trouver de l'eau ainsi que des particules de poussière. On a la preuve qu'il y a des composés organiques", Phil Plait. On a découvert que l'eau contenait du benzène et de l'éthane, ainsi que différents composés nitreux. Selon les scientifiques, ces composés seraient à l'origine de la vie sur terre. Une question se pose. Est-ce que ce monde de glace situé à seulement 1 200 millions de kilomètres de la terre, pourrait être un oasis de vie ? La réponse pourrait ne pas tarder. "Je pense qu'on trouvera que l'eau d'Encelades contient des bactéries. Cela a l'air de la science-fiction, pourtant, la science-fiction d'aujourd'hui est la base des recherches de demain", Phil Plait, astronome.
Mais comment faire ? Explorer l'océan d'Encelade signifie creuser sur des kilomètres de glace. Cela semble impossible. Pourtant, la solution se trouve peut-être dans notre poche. Placez une pièce de monnaie sur de la glace, elle finira par s'enfoncer, parce que les métaux sont conducteurs de chaleur et accumulent l'énergie de l'atmosphère qui les entoure. Ce concept peut être utilisé pour traverser la glace d'Encelade. On pourrait envoyer une sonde qui resterait juste au-dessus du point de congélation. Le poids de la sonde l'aiderait à s'enfoncer dans la glace. On pourrait ensuite envoyer un laboratoire à distance dans ces eaux extraterrestres pour y chercher la vie. Là aussi, l'expédition de Scholin peut s'avérer utile. "On offre un moyen d'abriter des capteurs qui rechercheraient la vie sur d'autres planètes. Notre rôle est aussi de tester ce matériel en prévision d'un vol spatial". Savoir si la vie existe ailleurs dans l'univers est une des grandes questions de l'humanité. Mais il reste d'autres mystères à élucider. Nous essayons de combler une lacune concernant la connaissance de l'univers et pour cela nous faisons preuve d'imagination.
Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont exploré les océans et sondé l'espace. Mais il reste de nombreuses énigmes à résoudre et les obstacles sont de taille. Surtout dans l'immensité de l'espace...
"Si le Soleil avait la taille du point d'un i sur une page de texte, notre galaxie aurait environ la taille des États-Unis. Alors imaginez la taille d'un point sur un i dans l'immensité de l'espace", Michelle Thaller. Et il s'agit seulement de notre galaxie... Il en existe au moins 100 milliards d'autres et elles sont toutes très éloignées. Notre galaxie et les autres sont peuplés de milliards d'étoiles. Mais nous n'avons jamais pu nous en approcher. "L'étoile la plus proche est le Soleil, à 150 millions de kilomètres. C'est trop loin pour y aller et en rapporter un échantillon. On ne peut pas prendre une étoile dans le ciel, la mettre dans un laboratoire et modifier sa température, sa composition chimique, sa pression. On ne peut pas faire d'expérience sur des objets cosmiques".
À moins que nous puissions. "Et si on arrivait à réaliser une expérience ici, si on pouvait construire une supernova au cœur de cette salle". Des scientifiques comme Ed Moses sont en train de mettre la touche finale à un dispositif qui 
permettra de fabriquer des étoiles sur Terre... "On concentre beaucoup d'énergie dans un très petit espace pendant un laps de temps très court. On recrée les conditions existant à l'intérieur des objets astrophysique comme le centre du Soleil". Pour y parvenir, 192 des lasers les plus puissants du monde seront braqués à l'intérieur de cette boule de métal géante. Les lasers mettront le feu à une petite boule d'hydrogène gelée et déclencheront une réaction de fusion qui transformera l'hydrogène en hélium. C'est ce processus qui fait fonctionner notre Soleil et toutes les étoiles de l'univers. "C'est le miracle du laser. On peut le concentrer sur de très petits espaces pendant de courtes périodes et obtenir des températures très élevées : jusqu'à 450 millions de degrés". Les scientifiques espèrent pouvoir utiliser ces lasers pour étudier le cycle de vie d'une étoile : de sa formation en passant par sa lente évolution jusqu'à sa mort explosive sous forme de supernova. "Je trouve que c'est une perspective passionnante et prometteuse. On apprendra comment l'univers fonctionne et on le connaîtra mieux". Ce travail nous donnera un aperçu sans précédent des objets les plus lointains de l'espace, mais il ne nous permettra pas de découvrir l'espace.
Et dans cette immensité réside l'une des plus grandes énigmes qui soit : l'univers est en expansion et nous ignorons pourquoi. "L'univers s'étend chaque jour, et on sait que cette augmentation s'accroît de jour en jour. L'expansion de l'univers s'accélère. Paradoxalement, plus le temps passe, même si l'univers prend de l'ampleur, plus la partie que l'on en voit diminue", Phil Plait. Comment l'univers peut-il s'étendre ? C'est une des plus grandes questions de la science d'aujourd'hui. "Il y a quelques années, on a essayé de mesurer le ralentissement de l'expansion de l'univers au fil du temps. C'est logique vu que le big-bang s'est produit il y a très longtemps", Michelle Thaller. Les scientifiques pensaient qu'il y aurait un ralentissement et que la gravité remettrait les choses en place. Mais ce n'était pas ce qu'il constatait dans le cosmos. "Pour les astronomes, l'expansion de l'univers semble s'accélérer. On ne sait pas pourquoi, alors je vais vous dire un secret. Quand les astronomes ne savent pas quelque chose, ils optent pour le noir : l'énergie noire".
Les scientifiques sont perplexes mais ils savent que cette énergie noire représente 70 % de ceux qui se trouvent dans le cosmos. Elle est plus puissante que la gravité et peut-être plus puissante que les forces qui maintiennent les atomes. "Mon corps est maintenu par l'électromagnétisme de mes atomes. Mais imaginons que l'expansion de l'espace s'accroisse, s'accélère et surpasse ses forces : on appelle ça le big rip. Même si on ignore si cela se produira, il se peut que l'expansion prenne assez de puissance pour morceler les atomes et notre corps. Même la matière explosera", Michelle Thaller.
L'énergie noire laisse les scientifiques perplexes mais il existe une autre substance mystérieuse : la matière noire. "La matière noire est très étrange. Elle n'est pas constituée d'atomes. Nous sommes faits de matières mais cela n'a rien à voir avec la matière noire. Ce n'est pas quelque chose que l'on peut toucher ou sentir. Il n'y a pas d'interaction possible, si on sait qu'elle existe c'est uniquement grâce à la gravité", Michelle Thaller. On sait que la matière noire existe grâce à son impact sur la gravité. Sans matière noire, les étoiles lointaines de la galaxie s'envoleraient dans l'espace intergalactique. Elle joue donc un rôle crucial dans le maintien de la galaxie. "On sait que la matière noire pénètre notre galaxie. Ce n'est pas quelque chose de lointains, elle est là tout près de nous et en ce moment même nous somme attirée par sa gravité. Mais comment isoler une particule de matière noire ? De quoi est-elle vraiment constituée ?", Michelle Thaller. Trouver la réponse au mystère de la matière noire et de l'énergie noire est devenue la quête suprême de la science. "Peut-être que notre capacité à voyager plus vite que la lumière ou à puiser d'énormes quantités d'énergie dans l'univers dépend de notre compréhension de l'énergie noire et de son fonctionnement".
L'énergie noire est une énigme. Mais les mystères les plus complexes de l'univers sont aussi les plus étranges. Prenons par exemple la forme de l'univers. Étant donné que l'on est limité par ce que l'on peut voir, on ne peut pas être certain de la forme de l'univers. Pour la plupart des scientifiques, il est plat. Mais pour d'autres, il a la forme d'une bouée. Et pour certains, il est sphérique. Vu notre position dans le cosmos, c'est difficile d'avoir une vue d'ensemble. "Je me trouve dans un champ de maïs. Tout semble plat. Ce qui peut me laisser penser que toute la région est plate ou que le monde entier est plat. Mais si je changeai de point de vue, je me rendrai compte que la région est courbe. Et que je me trouve sur une sphère. C'est peut-être le cas de l'univers. On ne peut voir qu'à 13 ou 14 milliards d'années-lumière et l'univers est peut-être plus vaste. S'il est plus vaste il peut avoir une autre forme", Pr Steve Jacobs. Franchir des frontières exige une ingéniosité sans précédent et une technologie de pointe. Mais lorsqu'il s'agit de grandes questions cosmiques telle que la naissance de l'univers, on doit se plonger dans la théorie. Et essayer d'élucider ces énigmes est un véritable casse-tête.
On veut apprendre beaucoup de choses sur l'univers mais une question emporte : comment l'univers est-il né ? Selon la théorie du big-bang, l'espace, le temps et tout le reste, proviennent d'une explosion phénoménale qui a eu lieu il y a plus de 13 milliards d'années. Mais on n'en sait peu sur ce qui l'a déclenché. "La théorie du big-bang est extrêmement puissante. Elle explique très bien pourquoi notre univers a cet aspect, pourquoi les composés chimiques sont ce qu'ils sont. Mais ce n'est pas satisfaisant. L'idée que quelque chose naisse à partir de rien, ne peut pas être juste. Ce n'est pas une réponse valable. On s'interroge donc sur ce qui a déclenché le big-bang", Michelle Thaller.
Les idées sur cette explosion ne manquent pas. Mais une théorie est retenue l'intérêt des cosmologistes. Le big-bang se serait produit lors du choc de deux univers... "On pense que l'univers est né lorsque deux branes multidimensionnelles se sont réunies, créant ainsi notre espace à quatre dimensions. Brane vient du mot membrane", Pr David J. Helfand. "On utilise le mot membrane pour décrire un univers. Si on fait une maquette de l'univers sous forme de feuille, on peut appeler cela une membrane. Il existe peut-être d'autres feuilles. Certaines interagissent peut-être avec nous et dans ce cas, elles fournissent de l'énergie à notre univers. Il se peut que le big-bang ressemble à ça : l'interaction de deux univers, de deux membranes et cela aurait fourni la chaleur et la pression nécessaire à l'expansion de notre univers et la création de l'espace et du temps", Michelle Thaller. Le big-bang de notre univers serait donc le résultat d'un carambolage multidimensionnel. "Quand on parle de cosmologie, on aborde des sujets qui dépassent la compréhension à l'échelle humaine. Aucun scientifique ne maîtrise totalement ces concepts", Michelle Thaller. À moins d'être expert en bulle... "Imaginons que l'univers que nous voyons se trouvent confinés à la surface d'une bulle de savon ou membrane. En plus de notre membrane, il en existe un autre que l'on ne voit pas. Parfois ces bulles entrent en collision. À ce moment-là l'univers se trouve rempli d'une extraordinaire quantité d'énergie. Cela pourrait expliquer le big-bang", Juna Kollmeier.
Mais il existe une théorie qui paraît encore plus incroyable. Et si on ne vivait pas dans un univers, mais dans un multivers. "En fait, l'univers pourrait être une partie de ce que l'on appelle un multivers. Peut-être une infinité d'univers dotés chacun de leurs propres lois physiques", Pr Robert Hurt. Si un de ces théories est exact, alors tout ce que l'on voit dans le cosmos n'est qu'une petite partie d'un ensemble bien plus vaste. Et si c'est le cas, les frontières de la science sont largement repoussées. "Le mot Univers était censé désigné tout ce qui pouvait exister. Tous les endroits où on pouvait aller. Mais les scientifiques commencent à se demander s'il n'y a pas d'autres univers", Michelle Thaller. Le fait que les scientifiques se posent la question est à l'image de notre époque. Nous sommes sur le point de répondre à quelques-unes des plus grandes questions qui soient sur le cosmos et sur notre planète. On vit une époque merveilleuse d'exploration et il nous reste encore plein de réponse à trouver", Michelle Thaller. Les scientifiques s'apprêtent à plonger dans l'inconnu. Au fond de l'océan, ils découvriront peut-être les mystères de la vie sur terre. Et dans l'espace, ils élucideront peut-être l'énigme de la naissance de l'univers. Nous en apprenons de plus en plus sur le monde qui nous entoure, mais ces connaissances entraînent de nouvelles questions. Au lieu de satisfaire notre curiosité, chaque découverte la décuple. C'est dans la nature humaine, nous cherchons toujours à repousser les frontières.
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Michelle Thaller, Centre Spatial Goddard, NASA.
Juna Kollmeier, astronome, Observatoires Carnegie.
Phil Plait, astronome.
Robert Ballard, océanographe.
Robert Hurt, astronome, institut polytechnique de Californie.
Chris German, institut océanographique de Woods Hole.
Chris Scholin, institut de recherche aquarium de la baie de Monterey.
Pr Louis Bloofield, physicien, université de Virginie.
Pr Franklin Chang-Diaz, physicien et astronaute, Ad Astra Rocket Company.
Pr Greg Chavers, ingénieur aérospatial, NASA.
Pr Steven Jefferts, physicien nucléaire, institut national des standards et des technologies.
Pr Sean Carroll, physicien, institut polytechnique de Californie.
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 Carnegie.
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.
Pr Paul Doherty, physicien, Exploratorium de San Francisco.
Pr Jay Melosh, professeur d'astronomie.
Pr Elisabetta Pierazzo, Planetary Science Institute.
Pr Louis Friedman, directeur exécutif The Planetary Society.
Pr Conel Alexander, Institut des sciences de Carnegie.
Chuck Andraka, Laboratoire national de Sandia.
Pr Don Jennings, astrophysicien, NASA Goddard Space Fight Center.
Pr Robert Goldston, astrophysicien, université de Princeton.
Pr Rene Org, astronome, UCLA.
Pr Robert Hurt, astronome, Institut polytechnique de Californie.
Pr Richard Perley, chercheur, NRAO.
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