Comment fonctionnent les extraterrestres

Vers tubicoles hydrothermaux. En savoir plus Images d'OVNI. Photo gracieuseté de NOAA / U.S. Département du commerce

Existe-t-il d'autres formes de vie dans l'univers? La recherche scientifique de formes de vie extraterrestres a été renforcée par deux découvertes récentes. Premièrement, la découverte de formes de vie dans des environnements exotiques sur Terre indique que la vie est très copieuse et peut s'adapter aux environnements les plus étranges et les plus hostiles. Deuxièmement, les astronomes ont trouvé des planètes en orbite autour d'étoiles à côté de notre soleil - plus de 50 planètes extrasolaires ont été découvertes en 2001. Existe-t-il des formes de vie extraterrestres sur l'une de ces planètes?

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-Si la vie extraterrestre existe, à quoi pourrait-elle ressembler? Serait-ce de simples formes de vie telles que des bactéries, des virus ou des algues, ou des créatures multicellulaires plus avancées, peut-être même des êtres intelligents? Les extraterrestres seraient-ils des animaux, des plantes ou auraient-ils des caractéristiques des deux? Auraient-ils des bras et des jambes et marcheraient-ils debout comme nous? Dépendraient-ils de la vision comme sens principal ou utiliseraient-ils une autre façon de recueillir des informations sur leur environnement? Souhaiteraient-ils "respirer" de l'oxygène ou un autre gaz?

Les spéculations sur les extraterrestres ont généralement été laissées aux auteurs de science-fiction, aux lecteurs de science-fiction et aux écrivains et réalisateurs hollywoodiens. Dans cet article, nous examinerons l'astrobiologie, la recherche scientifique de la vie extraterrestre. Nous appliquerons ce que nous avons appris sur la vie sur Terre pour spéculer sur ce à quoi pourraient ressembler les formes de vie extraterrestres.

Contenu

1. Salutations, bipèdes à base de carbone!
2. Qu'est ce que la vie?
3. La vie dans l'extrême
4. Quelques règles de base pour la vie extraterrestre
5. Spéculation: à quoi pourraient ressembler les extraterrestres?

La plupart d'entre nous imaginent la vie extraterrestre telle qu'elle est décrite dans les films, où les extraterrestres sont généralement décrits comme des formes humaines, car ils utilisent des acteurs soit pour jouer les rôles directement dans le maquillage, soit pour être des modèles d'animation générée par ordinateur. De plus, le public se rapporte mieux aux extraterrestres humains qu'aux créatures plus exotiques ressemblant à des monstres. Cependant, le plan du corps humain - symétrie bilatérale avec une tête, deux jambes et deux bras - découle de l'époque où les premiers amphibiens et reptiles ont colonisé les terres émergées de la Terre, et il semble peu probable qu'une telle forme évolue dans un monde extraterrestre. Alors oublions Hollywood pour le moment et regardons de près la vraie science de l'astrobiologie.

Astrobiologie est l'étude scientifique de la vie dans l'univers. Les astrobiologistes cherchent à comprendre (entre autres) comment la vie est née et a évolué sur Terre, ce qui régit l'organisation de la vie et ce qui rend une planète habitable..

L'astrobiologie combine les disciplines de la biologie, de la chimie, de la physique, de la géologie et de l'astronomie. Souvent, les astrobiologistes doivent utiliser les informations apprises sur la vie sur Terre comme un guide pour étudier la vie ailleurs. Examinons certaines des choses que nous avons apprises de la vie sur Terre.

Structures en forme de club de microbes sous-marins appelés stromatolites Photo gracieuseté de NOAA / U.S. Département du commerce

S'il est difficile de définir clairement la «vie», la plupart des biologistes conviennent qu'il existe de nombreuses caractéristiques communes aux êtres vivants. Si un objet répond à ces caractéristiques, il est considéré comme vivant:

• Organisé -Les êtres vivants sont constitués d'atomes et de molécules organisés en cellules. Les cellules d'un organisme peuvent être uniformes ou spécialisées pour diverses fonctions. Les cellules peuvent être davantage organisées en tissus, organes et systèmes. Les êtres vivants sur Terre sont assez divers quant à leur organisation et leur complexité.
• Homéostatique - Les êtres vivants remplissent des fonctions qui les maintiennent dans un état constant et relativement inchangé appelé homéostasie. Par exemple, votre corps a des systèmes qui maintiennent la température de votre corps constante - vous frissonnez si vous avez froid, transpirez si vous avez chaud.
• Reproduit - Les êtres vivants font des copies d'eux-mêmes, soit des copies exactes (clones) par reproduction asexuée, soit des copies similaires par reproduction sexuée.
• Grandit / se développe - Les êtres vivants grandissent et se développent à partir de formes plus petites et / ou plus simples. Par exemple, un humain commence sa vie comme un œuf fécondé, se développant en embryon, fœtus puis bébé. Le bébé devient par la suite un enfant en bas âge, un adolescent et un adulte.
• Prend de l'énergie de l'environnement - Rester dans un état relativement constant et organisé viole la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que le degré de désordre (entropie) de tous les objets augmente. Pour qu'un organisme vivant puisse maintenir son organisation, il doit absorber, traiter et dépenser de l'énergie. La façon dont les humains et les autres animaux le font est de manger de la nourriture et d'en extraire de l'énergie..
• Répond aux stimuli - Les êtres vivants réagissent aux changements de leur environnement. Par exemple, si un stimulus vous cause de la douleur, vous répondre en s'éloignant de cet objet. Si vous placez une plante près d'une fenêtre bien éclairée, les branches ou pousses poussent vers la lumière (phototropisme). Pour se protéger, certains animaux changent de couleur pour se fondre dans leur environnement (camouflage).
• Adapté à son environnement - Les caractéristiques d'un être vivant ont tendance à être adaptées à son environnement. Par exemple, les nageoires d'un dauphin sont plates et adaptées à la baignade. L'aile d'une chauve-souris a la même structure de base que les os de la nageoire d'un dauphin, mais a une fine membrane qui permet le vol.

Maintenant que nous avons une définition de ce qu'est la vie, nous devons regarder comment elle change sur de vastes étendues de temps. Les règles de base régissant la naissance, la vie, le maintien ou l'extinction des espèces sont celles de évolution par sélection naturelle comme proposé par Charles Darwin. La théorie de l'évolution de Darwin présente les points suivants:

• Des organismes similaires reproduisent des organismes similaires - un chien reproduit un chien, un pissenlit reproduit des pissenlits et un poisson reproduit un poisson.
• Souvent, le nombre de descendants est surproduit de telle sorte que le nombre qui survit est inférieur au nombre reproduit.
• Dans toute population, les individus varient en fonction d'un trait donné, comme la taille, la couleur de la peau, la couleur de la fourrure ou la forme du bec, et ces variations peuvent être transmises à la génération suivante..
• Certaines variantes sont favorables, en ce sens qu'elles rendent ces individus les mieux adaptés à leur environnement, et d'autres non. Ces organismes avec des variations favorables survivront et transmettront ces traits à leur progéniture; ces individus avec des variations défavorables mourront et ne transmettront pas leurs traits - c'est sélection naturelle.
• Avec suffisamment de temps, la sélection naturelle accumulera ces traits favorables. L'espèce évoluera.

Bien que la théorie de l'évolution de Darwin ait été proposée pour expliquer les changements dans les espèces terrestres, ses principes sont suffisamment généraux pour pouvoir être appliqués ailleurs dans l'univers également..

Hypothèse de terres rares

L'équation de Drake, développée par l'astronome Frank Drake et promue par Carl Sagan, est utilisée pour estimer le nombre de civilisations intelligentes dans l'univers. En revanche, le géologue Peter Ward et l'astronome Donald Brownlee de l'Université de Washington ont proposé une hypothèse - la Hypothèse de terres rares -- que la vie sur Terre est unique. Leur hypothèse affirme qu'une série d'événements ou de situations fortuits, comme vivre dans la zone habitable du soleil, avoir une planète de type Jupiter pour éliminer les débris de comètes et d'astéroïdes et avoir peu d'extinctions de masse, a permis à la vie de se développer sur Terre et il est peu probable que cela se produise ailleurs. Voir "Terres rares: pourquoi la vie complexe est rare dans l'univers" pour plus de détails.

Évent hydrothermal au fond de l'océan Photo gracieuseté de NOAA / U.S. Département du commerce

Jusqu'à il y a environ 30 ans, on croyait que toute vie sur Terre dépendait de l'énergie du soleil. De plus, on pensait que vous ne trouveriez probablement pas de vie là où les températures étaient extrêmement chaudes, comme dans les geysers ou les sources chaudes, ou extrêmement froides, comme dans le désert antarctique..

Ces idées ont changé lorsque les océanographes ont exploré les évents hydrothermaux, des ouvertures dans le fond de l'océan où de l'eau extrêmement chaude et riche en minéraux jaillit de la croûte. Les évents hydrothermaux sont situés à plusieurs kilomètres sous la surface, sur le fond de l'océan, là où l'eau environnante est au point de congélation ou presque, il fait absolument noir et la pression est élevée. Dans les communautés organisées autour de la base de ces évents, appelées fumeurs noirs, les scientifiques ont trouvé des palourdes, des crabes et des vers tubicoles géants exotiques mesurant 2 mètres de long. L'eau sortant de ces évents est de 230 à 662 degrés Fahrenheit (110 à 350 degrés Celsius).

Comment ces animaux peuvent-ils survivre si loin du soleil, dans ces conditions extrêmes? Dans l'eau, les scientifiques ont trouvé des espèces de bactéries qui séparent le sulfure d'hydrogène de l'eau pour obtenir de l'énergie pour fabriquer des composés organiques (chimiosynthèse). Les vers tubicoles ont des bactéries dans leurs tissus qui les aident à tirer de l'énergie de l'eau. Les palourdes se nourrissent des bactéries et les crabes se nourrissent des vers tubicoles.

La découverte de communautés hydrothermales a montré qu'il est possible pour la vie d'évoluer dans des endroits sans lumière du soleil, et dans d'autres mondes sans lumière suffisante de l'étoile mère. Compte tenu de la découverte d'évents hydrothermaux, il est possible que la vie existe sur Europe, une lune glacée de Jupiter, qui, selon les scientifiques, a un océan d'eau sous sa croûte glacée..

Vers tubicoles autour d'un évent hydrothermal Photo gracieuseté de NOAA / U.S. Département du commerce

La vie a également été trouvée dans d'autres environnements extrêmes. Les scientifiques ont découvert des microcolonies de lichens appelés cryptoendolithes dans des échantillons de roches du désert antarctique, où les températures chutent souvent à 100 degrés sous zéro et où il y a peu ou pas d'eau liquide. En revanche, thermophile Des bactéries (qui aiment la chaleur) ont été trouvées dans des sources chaudes où les températures dépassent le point d'ébullition de l'eau.

Cryptoendolithes vivants (lignes vertes, noires, vert-bleu) dans un échantillon de roche de l'Antarctique (à gauche) et une bactérie thermophile en forme de bâtonnet (environ 1 micron de long) provenant d'une source chaude du parc national de Yellowstone (à droite) Photos courtoisie de la NASA Cryptoendolithes vivants (lignes vertes, noires, vert-bleu) dans un échantillon de roche de l'Antarctique (à gauche) et une bactérie thermophile en forme de bâtonnet (environ 1 micron de long) provenant d'une source chaude du parc national de Yellowstone (à droite) Photos courtoisie de la NASA

Si la vie peut évoluer dans des environnements extrêmes sur Terre, il semble possible que la vie puisse exister dans les environnements extrêmes d'autres mondes tels que Mars.

Batfish Photo gracieuseté de NOAA / U.S. Département du commerce

En utilisant ce que nous avons appris de la vie sur Terre, que pouvons-nous dire sur la vie extraterrestre? Bien qu'elle soit probablement très différente de la vie sur Terre, la vie extraterrestre adhérerait probablement à certaines directives universelles, comme le fait la vie très variée sur Terre. Ces directives ou règles de base comprennent les éléments suivants:

La vie extraterrestre serait régie par les lois de la physique et de la chimie.

La vie extraterrestre serait basée sur un certain type de chimie (éliminant le concept de science-fiction des êtres à énergie pure).

• Solvant - Sur Terre, le solvant de tous nos produits biochimiques est l'eau liquide. D'autres produits chimiques peuvent également être des solvants, tels que l'ammoniac, le méthane, le sulfure d'hydrogène ou le fluorure d'hydrogène.
• Température - La vie extraterrestre peut nécessiter des températures auxquelles son solvant peut rester liquide.
• Pression - La vie extraterrestre peut nécessiter des pressions environnementales (et des températures) qui permettent aux solvants d'exister dans trois états de la matière (solide, liquide, gaz).
• Source d'énergie - Les êtres vivants ont besoin d'énergie pour rester organisés. Cette énergie peut provenir d'une étoile ou d'une énergie chimique ou géothermique (comme dans les évents hydrothermaux et les sources chaudes). Sur n'importe quel monde extraterrestre, il devrait y avoir une source d'énergie pour maintenir la vie.
• Molécules complexes - Les êtres vivants sur Terre sont organisés et constitués de molécules complexes à base de carbone qui remplissent des fonctions biochimiques. Le carbone est un atome polyvalent qui peut former des liaisons avec jusqu'à quatre autres atomes, sous de nombreuses formes, pour fabriquer des molécules. Bien qu'il ne soit pas aussi polyvalent que le carbone, le silicium peut également former jusqu'à quatre liaisons avec d'autres atomes et a été proposé comme base pour des molécules de vie extraterrestre (des molécules hybrides silicium-carbone ont également été proposées). Il est probable que les formes de vie extraterrestres auraient un type de molécule complexe pour exécuter des fonctions similaires.
• Molécule d'information - Dans les organismes terrestres, acide désoxyribonucléique (ADN) est une molécule complexe qui porte des informations génétiques et dirige la formation d'autres molécules afin que la vie se reproduise et fonctionne. Parce qu'une caractéristique de la vie est qu'elle se reproduit, il semble probable que les formes de vie extraterrestres auraient également un certain type de molécule d'information..

Les êtres extraterrestres plus gros que les microbes auraient un équivalent de cellules. Lorsqu'un organisme grossit, son volume interne (fonction cubique) croît plus vite que sa surface (fonction carrée). Cela impose une limite à la taille de l'organisme, car les substances provenant de l'extérieur de l'organisme doivent passer dans et à travers l'organisme par diffusion, qui dépend de grandes surfaces, de courtes distances et de différences de concentrations. À mesure qu'un organisme grandit, la distance par rapport à son centre augmente et la diffusion ralentit. Pour maintenir des distances de diffusion réalisables, un organisme doit avoir plusieurs petites cellules au lieu d'une seule grande cellule. Ainsi, un extraterrestre serait multicellulaire s'il est plus gros qu'un microbe. (Nous ne nous attendrions pas à trouver un organisme unicellulaire de plusieurs années-lumière comme celui décrit dans l'épisode original de Star Trek "Le syndrome d'immunité".)

La vie extraterrestre évoluerait et s'adapterait à son environnement par la théorie de l'évolution comme expliqué précédemment.

La composition physiologique d'un extraterrestre multicellulaire serait la plus adaptée à son environnement. Les systèmes organiques seraient adaptés aux conditions environnementales telles que la température, l'humidité et la gravité.

• L'étranger aurait un moyen d'apporter des solides, des liquides et des gaz à l'intérieur de son corps, les distribuer à chaque cellule et éliminer les déchets (équivalents de cœur, de vaisseaux sanguins et de reins, par exemple).
• L'étranger serait capable d'absorber l'énergie de son environnement, d'extraire l'énergie et d'éliminer les déchets.
• L'étranger aurait des sens (comme la vue, le son, le toucher) pour obtenir des informations de l'environnement et répondre aux stimuli (alors que nous utilisons la vision comme notre sens principal, cela peut ne pas être vrai pour les extraterrestres). Ils auraient également un type de cerveau ou de système nerveux pour traiter les informations.
• L'étranger aurait des moyens de reproduction, soit sexuels, soit asexués.

Les organismes exotiques auraient probablement des structures écologiques similaires à la vie sur Terre.

• La taille des populations serait limitée en raison de la prédominance de la nourriture, des prédateurs, des maladies et d'autres facteurs environnementaux.
• Les formes de vie extraterrestres existeraient dans les chaînes alimentaires et les réseaux alimentaires dans leur environnement d'origine, comme la vie sur Terre. Les producteurs fabriqueront des aliments, les consommateurs mangeront les producteurs et / ou d'autres consommateurs et les décomposeurs recycleront les atomes et les molécules d'organismes morts dans l'environnement.
• Les formes de vie extraterrestres seront intégrées à leurs habitats et écosystèmes, comme la vie sur Terre.

Comme vous pouvez le voir, la vie de toute nature est intimement liée à son environnement, de sorte que les caractéristiques de la planète seraient extrêmement importantes pour déterminer les caractéristiques de la forme de vie..

Avec ces règles de base à l'esprit, et puisqu'aucune forme de vie extraterrestre n'a été découverte de manière concluante, la physiologie extraterrestre est dans le domaine de notre imagination. Les auteurs de science-fiction, en particulier les «durs» qui tentent de se conformer strictement à la vraie science, le font depuis des années. Ils conçoivent ou construisent d'abord un monde, en élaborant soigneusement ses caractéristiques physiques, astronomiques et écologiques. Ensuite, ils travaillent quel type d'extra-terrestre pourrait exister dans ce monde. Un exemple d'un tel exercice de construction du monde peut être trouvé au projet Epona, où plusieurs auteurs de science-fiction se sont réunis pour créer un monde appelé Epona, avec des plans planétaires, géologiques et écologiques données. Un artiste, Steven Hanly, a créé des créatures Epona.

Pour son roman «Mission of Gravity», Hal Clement a créé un monde appelé Mesklin qui entoure une étoile double. Mesklin tourne une fois toutes les dix-huit minutes et a une forme aplatie causée par sa rotation. La gravité de Mesklin varie de trois fois la gravité de la Terre, à l'équateur, à sept cents fois aux pôles. Mesklin a une atmosphère d'hydrogène et des océans de méthane. Les mesklinites, l'une des formes de vie de la planète, sont de petites créatures ressemblant à des mille-pattes faites d'une protéine squelettique d'insecte appelée chitine. Ils ont 18 paires de pattes qui se terminent par des pieds en forme de ventouse, des pinces avant pour la préhension, un système circulatoire puissant et absorbent l'hydrogène à travers leur coquille. Ils sont immensément forts - parce qu'ils vivent dans un monde à haute gravité, mais ils ont peur d'être ramassés car une chute d'une petite hauteur pourrait être fatale avec une gravité aussi élevée. (Voir le «Guide de Barlowe sur les extraterrestres» et «La science des extraterrestres» pour des descriptions des Mesklinites et d'autres vies extraterrestres.)

À, nous avons imaginé un monde extraterrestre et des formes de vie extraterrestres. Dans notre monde, la planète tourne autour d'une étoile brillante. Seulement 10 pour cent du monde est recouvert d'eau de surface, mais sur toute la masse terrestre, il y a des poches d'eau qui s'accumulent sous les sables à cause des rares précipitations. L'environnement est chaud et aride et le soleil est brillant. La planète est massive et sa gravité est cent fois plus forte que celle de la Terre. L'atmosphère est un mélange d'air semblable à la Terre d'hélium, d'oxygène et de dioxyde de carbone.

Les deux formes de vie extraterrestres que nous envisageons pour ce monde sont des animaux - des prédateurs mobiles qui vivent autour des quelques petites masses d'eau de surface de la planète. Les deux extraterrestres sont petits, environ 30 centimètres de haut, avec des membres épais pour supporter leur poids contre l'immense gravité. Les deux ont des revêtements ou des peaux épais pour minimiser l'évaporation et conserver l'eau. Pour recueillir des informations, l'un s'appuie principalement sur la vision, tandis que l'autre utilise les sens chimiques (goût et odeur).

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Le Lashlarm, un animal extraterrestre

le Lashlarm est notre premier prédateur extraterrestre. Cela ressemble à une cuvette de toilette qui marche. La partie buccale est soutenue par trois pattes de tige reliées à un socle plat. Sous le piédestal se trouvent de nombreuses échelles, de sorte que le piédestal glisse sur la surface du sable comme un serpent se déplace sur le sol. Il possède plusieurs appendices sensoriels qui lui permettent de localiser ses proies par des moyens chimiques. Il chasse près des petits plans d'eau de surface, se sent le long du bord de l'eau et goûte le sable et l'eau pour d'autres animaux. Après avoir localisé sa proie, le Lashlarm s'accroupit et glisse vers elle. Le Lashlarm ouvre alors sa grande gueule et jaillit sur la proie, l'avalant en entier.

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La Nirba, un prédateur extraterrestre

le Nirba est légèrement plus grand que le Lashlarm. Il vit dans l'eau, près du bord, un peu comme un crocodile ou un alligator mais n'est pas entièrement aquatique. La Nirba sort pour attaquer d'autres animaux qui descendent à l'eau, en particulier le Lashlarm. Il a une grosse tête avec des narines situées sur le dessus de son nez afin qu'il puisse respirer tout en étant principalement submergé. La Nirba a une peau épaisse, pour éviter la déshydratation lorsqu'elle est hors de l'eau sous le soleil brûlant, et de grandes pattes avant musclées avec de grandes griffes pour tuer sa proie. Une longue queue l'aide à nager dans l'eau et l'extrémité en «pointe de flèche» aide à la chasse et à la défense territoriale.

Pour plus d'informations sur la vie extraterrestre et des sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.

Références de spéculation extraterrestre

• "La science des extraterrestres"
• "Le guide de Barlowe sur les extraterrestres"
• «Aliens and Alien Societies»
• "Construction du monde"
• "Partager l'univers: perspectives sur la vie extraterrestre"

Liens connexes

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Plus de liens intéressants

• PBS: La vie au-delà de la Terre
• Biologie planétaire
• Astrobiologie: l'univers vivant
• Page d'accueil de l'Institut d'astrobiologie de la NASA
• Institution océanographique de Woods Hole: Plongez et découvrez - Expéditions sur le fond marin
• Introduction aux archées: les extrémistes de la vie…