Un astronome a calculé que la vie intelligente de la Terre est probablement «rare». Voici ce que cela signifie.

Si nous nous réunissions tous et recommençions la Terre, remontant le temps au moment où la terre s'est refroidie à cause du magma chaud et des pluies de météores géantes arrêtées de dévaster la planète, la vie ressusciterait-elle sur cette planète? Et cette vie deviendrait-elle un jour intelligente? 

Un nouvel article publié le 18 mai dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences offre une réponse: la vie apparaît probablement rapidement et facilement dans des conditions semblables à celles de la Terre. Mais la vie intelligente est probablement rare et lente à émerger, ce qui suggère qu'elle pourrait ne pas réapparaître.

Certains rapports suggèrent que cet article traite des chances qu'une vie intelligente émerge au-delà de notre planète - la vie extraterrestre et les civilisations extraterrestres. Mais l'auteur, David Kipping, un astronome de l'Université Columbia, s'est concentré sur la Terre elle-même. Son article laisse sans réponse les questions sur les autres planètes. Il a utilisé une méthode statistique appelée analyse bayésienne pour étudier la poignée de points de données disponibles, aboutissant à la conclusion que nous avons probablement de la chance d'exister..

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Que signifie `` analyse bayésienne ''

Il existe deux approches principales des statistiques, a déclaré Pauline Barmby, astronome à l'Université de Western Ontario qui n'était pas impliquée dans l'article de Kipping: fréquentiste et bayésienne. Lorsque les réseaux d'information annoncent qui vient de remporter une élection présidentielle, les météorologues prédisent la météo et les responsables de la santé publique estiment les taux d'infection à coronavirus à partir d'échantillons limités, ils utilisent généralement des approches fréquentistes. En d'autres termes, ils utilisent les informations limitées dont ils disposent pour juger de la vérité sur le monde la plus probable. L'analyse bayésienne ressemble davantage à la façon dont les êtres humains pensent réellement.

"L'analyse bayésienne est juste un moyen de décrire et de mettre à jour les croyances - ou le contenu de l'information - lorsque vous voyez des données", a déclaré Will Farr, astrophysicien à l'Université Stony Brook à New York, qui n'était pas non plus impliqué dans l'article de Kipping.

Par exemple: quelle est la probabilité que je fasse un lancer franc cette fois, étant donné que j'ai raté les 20 dernières fois que j'ai essayé? Et si j'ai raté les 50 derniers? L'approche oblige les chercheurs à examiner les hypothèses impliquées dans les questions qu'ils posent et leur confiance dans ces hypothèses, a déclaré Barmby..

Nous sommes très chanceux

L'article de Kipping a pris la poignée de points de données qui ont été collectés sur le temps qu'il a fallu à la vie et à l'intelligence pour émerger sur Terre, ainsi que des estimations de la durée de vie de la Terre en fonction du cycle de vie du soleil. Il a ensuite utilisé une approche bayésienne pour déterminer les chances de savoir si chaque événement est un «processus rapide» ou un «scénario lent et rare».

Si l'émergence de la vie à partir de choses inanimées («abiogenèse») était rapide, nous nous attendrions à ce que sur une Terre rembobinée et relancée, la vie se produise probablement à un moment donné dans les milliards d'années habitables de notre planète, a écrit Kipping. Mais si cette émergence était lente, la vie aurait pu être une chance. Les mêmes mises en garde s'appliquent à l'émergence de l'intelligence.

Kipping a fonctionné avec quelques points de données: 

• Nous savons que la Terre est devenue habitable il y a environ 4,21 milliards d'années. C'est après que la planète perdue Theia (et peut-être un autre impacteur connu sous le nom de "Moneta" 40 millions d'années plus tard) a percuté l'ancienne proto-Terre il y a 4,51 milliards d'années, détruisant la surface et formant notre lune. Il a fallu environ 300 millions d'années après ce cataclysme pour que l'eau liquide et une atmosphère reviennent.
• Des preuves solides de la vie sur Terre - des microfossiles dans les roches - remontent à 3,465 milliards d'années, soit environ 745 millions d'années après que la planète soit devenue habitable. Il y a aussi un indice de vie plus controversé - des morceaux de carbone avec des isotopes manquants dans les gisements de zircon - remontant à seulement 304 millions d'années après l'habitabilité, selon Kipping.
• La vie intelligente - les humains, dans l'article de Kipping - est venue beaucoup plus tard. Homo sapiens est apparu au cours des derniers demi-millions d'années, si récemment que nous ne sommes qu'une erreur d'arrondi sur cette échelle de temps de 4,21 milliards d'années.
• Nous vivons probablement dans le dernier cinquième de l'histoire habitable de la Terre. Les astronomes pensent que dans les milliards d'années à venir, le soleil deviendra si brillant que l'énergie qui en résultera accélérera la vitesse à laquelle les roches retirent le dioxyde de carbone (CO2) de l'atmosphère (certaines roches le font aujourd'hui, juste plus lentement). Une fois que le CO2 atmosphérique tombe en dessous de 10 parties par million, les plantes mourront, la chaîne alimentaire s'effondrera et seuls les microbes survivront. À ce stade, Kipping supposait que si la vie intelligente n'avait pas encore émergé, il aurait été trop tard. 

Isabelle Winder, biologiste, archéologue et experte en évolution des primates et des humains à l'Université de Bangor au Royaume-Uni - qui n'était pas impliquée dans les recherches de Kipping - a déclaré que son histoire de la vie sur Terre est fondamentalement correcte.

Pourtant, ce n'est pas beaucoup de données, certainement pas assez pour une analyse fréquentiste. (Nous n'avons mené qu'une seule expérience «Terre» et n'avons pas encore d'autres planètes similaires auxquelles nous comparer.) Mais une analyse bayésienne offre une certaine clarté.

En utilisant un modèle qui, selon Farr et Barmby, semblait bien conçu et rigoureux, Kipping est arrivé à certains chiffres: il y a mieux que 3 contre 1 que «l'abiogenèse est en effet un processus rapide par rapport à un scénario lent et rare», écrit Kipping, "mais 3: 2 chances que l'intelligence soit rare."

Répétez l'histoire de la Terre et il y a un changement décent que nous, ou des créatures comme nous, n'émergeons jamais.

Et alors? "Ce que vous avez, c'est: la vie a émergé quelques centaines de millions ou peut-être presque un milliard d'années après que la Terre a cessé d'être bombardée d'objets massifs. Les humains sont apparus près de la barre des 4 milliards d'années. Et la Terre sera probablement habitable pendant encore un milliard d'années. ou alors ", a déclaré Farr. "Ce sont des informations absolument utiles. Vous pourriez demander, si ces nombres sont restés les mêmes, mais que la Terre était en orbite autour d'un type d'étoile différent, [comment cela changerait-il les choses?]"

Cela est pertinent pour un débat en cours en astronomie autour des étoiles "M-naines", a déclaré Farr - des étoiles d'un type beaucoup plus commun que celui de notre soleil, qui pourraient supporter des planètes habitables pendant des dizaines de milliards d'années de plus que notre soleil. Ces étoiles M-naines, cependant, sont peut-être aussi trop sujettes aux éruptions radioactives qui pourraient probablement sabler la vie sur les surfaces de ces planètes..

Pourtant, Farr a déclaré que l'article de Kipping devrait être compris comme principalement sur la Terre, pas sur la vie extraterrestre. 

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"Si vous voulez généraliser sur les extraterrestres, vous devez faire beaucoup de travail qui n'est pas fait dans le journal, et explicitement évité dans le journal pour une bonne raison; c'est beaucoup plus spéculatif", a déclaré Farr. «Vous m'avez demandé si certains des chiffres dans le journal sont subjectifs ou s'ils sont objectifs. Et pour faire ce travail, pour généraliser aux extraterrestres, vous allez introduire beaucoup de choses subjectives.

Mais l'article de Kipping est une très bonne analyse statistique des informations très limitées dont nous disposons sur notre planète seule, a déclaré Farr..

Le sens de la vie

Bien que l'article de Kipping formule des hypothèses et des simplifications raisonnables sur le fonctionnement de la vie, il est important de reconnaître qu'il s'agit d'hypothèses et de simplifications, a déclaré Winder. Bien sûr, la vie intelligente ne peut émerger que quelque temps après la vie elle-même, et la vie elle-même nécessite probablement une planète habitable, etc..

Mais l'article de Kipping ne regarde que quand la vie a émergé et quand l'intelligence est apparue pour la première fois après que la planète soit devenue habitable, a déclaré Winder. Le journal ne se soucie pas de savoir si la vie et la vie intelligente ont émergé plus d'une fois, bien qu'elles aient pu. Le papier ne se soucie pas non plus de la forme que prennent ces formes de vie. C'est raisonnable aux fins de l'élaboration d'un modèle mathématique, a-t-elle dit. Mais les détails de ce à quoi ressemblent l'habitabilité, la vie et l'intelligence sont plus délicats que le suggère le document, a-t-elle déclaré..

Avant l'explosion cambrienne il y a 541 millions d'années, la vie était relativement simple. Pendant des milliards d'années, les archives fossiles suggèrent que la Terre n'était habitée que par des cellules individuelles ou de petites colonies. Puis, lors de l'explosion cambrienne, la vie s'est rapidement diversifiée. En des dizaines de millions d'années, presque tous les plans corporels actuels des animaux (y compris celui des vertébrés) ont émergé.

Et des hordes de créatures avec des plans corporels totalement différents de tout ce qui est vu aujourd'hui ont également prospéré, suggérant des itinéraires d'évolution alternatifs et d'apparence extraterrestre que la vie aurait pu emprunter. Ensuite, un événement d'extinction massive il y a 488 millions d'années a anéanti une grande partie de cette diversité de vie, réduisant la vie animale à ce que nous voyons aujourd'hui..

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L'article de Kipping aborde le problème en l'abstruisant, a déclaré Winder. Quelle que soit la manière dont l'intelligence se développe dans une rediffusion de la Terre, son modèle ne se soucie que de la première fois qu'il émerge. Et cela suppose que jusqu'à présent sur cette Terre, cela ne s'est produit qu'une seule fois, avec des humains. Très probablement, dit-elle, les ancêtres communs des humains et des autres singes pourraient répondre à nos définitions de l'intelligence. Et nous ne savons pas avec certitude, dit-elle, que l'intelligence n'est apparue qu'une seule fois sur Terre. Si la Terre était réexécutée, les résultats pourraient être si différents de notre réalité actuelle que nous aurions du mal à reconnaître «l'intelligence».

"Mon impression en regardant l'évolution et l'histoire de la vie est que très rarement vous n'arrivez qu'une seule fois", dit-elle. "Vous avez des origines multiples pour les yeux, par exemple. Vous avez plusieurs façons de gagner votre vie. Vous avez peut-être plusieurs taxons qui sortent de l'eau sur la terre. Je pense que la probabilité que cela se reproduise de la même manière que de manière disparue petit."

Elle a souligné que l'article définit plus ou moins une espèce intelligente comme une espèce capable d'écrire des articles comme celui-ci. Les astronomes en général, a déclaré Barmby, ont tendance à définir la vie intelligente comme «d'autres astronomes» - des espèces qui pourraient envoyer des signaux radio dans l'espace, par exemple, et chasser elles-mêmes les ondes radio..

Il existe des définitions raisonnables de l'intelligence, a déclaré Winder, qui suggèrent qu'elle est apparue plus d'une fois parmi les créatures vivantes aujourd'hui sur Terre, chez des créatures telles que les dauphins, les baleines et les céphalopodes, ou les calmars, a-t-elle déclaré.

Des traits tels que la langue, l'utilisation des outils et la capacité de penser à soi ne sont pas propres aux humains. Chaque fois que les scientifiques définissent certains types de capacités mentales comme étant uniquement humaines, on trouve finalement un animal qui possède ces capacités..

Il serait intéressant, a-t-elle dit, de voir comment le modèle de Kipping changerait s'il devait tenir compte de cette complexité, a-t-elle déclaré. Dans ce modèle, l'intelligence serait traitée comme quelque chose qui a émergé plus d'une fois sur Terre à des degrés divers et un nombre inconnu de fois. Elle a également demandé comment le modèle changerait s'il traitait l'intelligence comme ayant émergé plus tôt dans l'histoire de l'évolution de l'humanité qu'aujourd'hui..

Ce deuxième point - la date exacte de l'intelligence apparaissant dans l'histoire humaine - n'a pas beaucoup d'importance pour son modèle, a déclaré Kipping. Donnez ou prenez quelques centaines de millions d'années, les conclusions sont à peu près les mêmes - tout comme elles ne changent pas beaucoup en fonction du débat sur le moment précis où la vie est apparue dans l'histoire de la Terre.

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Quant à savoir si cela changerait son modèle pour introduire une incertitude sur le nombre de fois où l'intelligence a évolué, il a dit: "Ici, cela importera, et franchement, je ne peux pas vous donner une réponse simple sans répéter une série compliquée d'intégrations numériques."

Mais étant donné que les chances d'émergence de l'intelligence ne sont pas si longues, Kipping a déclaré que cela ne devrait probablement pas avoir beaucoup d'importance..

"Je veux dire que c'est une légère préférence, mais évidemment pas une préférence de signification slam dunk, donc quelle que soit la définition de l'intelligence, elle restera assez ambiguë et diffuse", a-t-il déclaré..

Quant à savoir si la vie intelligente est ailleurs dans l'univers, cela reste un «grand mystère», écrit-il dans le journal. 

Son article n'a pas abordé, par exemple, si les civilisations intelligentes qui émergent ont tendance à survivre ou à se tuer rapidement. (Le nôtre n'est pas assez vieux pour offrir des réponses d'une manière ou d'une autre.) La meilleure chose à faire, a déclaré Kipping, est de continuer à chercher des indices de vie intelligente là-bas..

Mais il n'est pas clair que nous le reconnaîtrons quand nous le verrons, a déclaré Winder.

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