1) LE BIG BANG : LE COMMENCEMENT DE TOUTE CHOSE
Si nous voulons donner un sens à la place que nous occupons dans l’univers, nous devons remonter jusqu’à son origine.
Quand nous allumons une lampe, la lumière qu’elle produit met un certain temps à arriver à nos yeux. Cependant, ce temps est tellement infime que nous ne pouvons pas nous en apercevoir, mais il est bien réel. En effet, la lumière ne se téléporte pas, elle voyage à une vitesse de 3*10^8 m/s. Nous voyons donc le soleil tel qu’il était il y a 8 minutes et une étoile dont la distance qui nous sépare est égale à 10 années-lumières telle qu’elle était il y a 10 ans. De ce constat, nous pouvons affirmer que plus nous regardons loin, plus ce que nous voyons s’est passé il y a longtemps. Jusqu’à un moment où nous ne voyons plus rien, à une distance d’environ 13.8 milliards d’années-lumières (en prenant en compte l’expansion de l’univers, la limite se trouve en réalité à plus de 40 milliards d’années lumières). D'où la théorie du “Big Bang”.
Depuis la découverte d’un “Univers”, l’Homme n’a cessé de se demander quelle était son origine. En 1915, la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein va instaurer les bases de la cosmologie moderne. Dans les années 1930, l’expansion de l’Univers était un fait avéré, grâce aux travaux de Georges Lemaître et d’Edwin Hubble de 1927, qui affirmaient que les galaxies s’éloignaient. Mais même après cela, les physiciens restent perplexes quant à la signification de cette trouvaille. Quelques années plus tard, on en déduira que, puisque l’Univers est en expansion et qu’il garde sa masse, il devient donc moins dense. Et, à partir de l’observation du mouvement des galaxies et grâce aux équations de la cosmologie moderne, il est possible de constater que l’Univers était, à une époque, une sphère de la taille de notre système solaire très chaude et très dense que Georges Lemaître nommait l’ “atome primitif”. Mais si ce scénario est correct, la matière n’était pas dans l’état qu’on lui connaît actuellement.
Pour commencer, il n’existait que 2 éléments : l’hydrogène et l’hélium ; mais surtout, les atomes n’existaient pas en tant que tel. Prenons l’exemple de l’atome d’hydrogène. Normalement, il est constitué d’un proton et d’un électron. Mais cette association est stable jusqu'à une certaine température. Au delà de 3000°C, l’électron peut se retrouver arraché du proton. Et donc, à l’époque des premiers instants du Big Bang, il y avait bien des protons et des électrons, mais la température était tellement élevée qu’ils étaient dissociés les uns des autres et formaient ce qu’on appelle un plasma. Or, lorsqu’une matière est chaude, elle émet des rayonnements qui dépendent de la température. Ce rayonnement lié à la température est appelé “rayonnement de corps noir”. Et c’est ce type de rayonnement qui était émis par le plasma primordial. Sauf que la lumière ne peut pas sortir d'un plasma car elle interagit très fortement avec les particules chargées : les protons et les électrons. Et donc les photons qui composent le rayonnement de corps noir sont en permanence diffusés et absorbés dans le plasma. Les ondes lumineuses étant emprisonnées dans le plasma, on disait de la matière qu’elle était opaque.
Donc, cet atome primitif instable, chaud, dense et opaque, aurait soudainement explosé, entraînant une expansion explosive de l’Univers et la création de tout ce qu’il contient, ce qui a conduit à une baisse progressive de la densité et de la chaleur (lorsque la température est descendue en dessous de 3000°C, les atomes ont pu se former et la lumière a commencé à se propager dans cet Univers, il n’est donc plus opaque). Cette expansion explosive, qu’on estime aux alentours de 380 000 ans après l’hypothétique naissance de l’Univers, porte deux noms : si on parle de la formation des atomes, on parle de “recombinaison”, alors que si on parle de la propagation de la lumière, on parle de “découplage”. En faisant cette découverte, Georges Lemaître jette les bases de ce qui deviendra par la suite la célèbre théorie du Big Bang. Mais malgré cela, et comme toute découverte novice, la théorie du Big Bang a du mal à se faire accepter par la majorité de la communauté scientifique. Il faudra une dernière preuve pour valider définitivement cette théorie : le fond diffus cosmologique.
Ce sont Ralph Alpher et Robert Herman, deux astrophysiciens, qui, en 1948, supposent que le cosmos baigne encore dans un rayonnement fossile, vestige des lueurs originelles de l’Univers. Ce serait un fond diffus de micro ondes, vestiges d’une ère révolue de l’Histoire de notre Univers. Il faudra attendre 1964 pour que Penzias et Wilson, deux physiciens américains, découvrent par hasard lors des essais de leur toute nouvelle antenne, un grésillement incessant qui les gênait dans leur entreprise. Ils n’arrivent pas à avoir un son clair et entendent continuellement un bruit de fond parasite. Ce sont trois physiciens de l’université de Princeton travaillant sur le fond diffus cosmologique, qui font le rapprochement entre l’objet de leurs recherches et le bruit de fond parasite de l’antenne de Penzias et Wilson. Peu de temps plus tard, l’existence d’un fond diffus cosmologique est prouvée et, par la même occasion, la théorie du Big Bang est acceptée.
Après le Big Bang, l'univers n'est que nuage d'hydrogène. La contraction de ce gaz va former des étoiles. La phase suivant ce phénomène nous est plus familière car elle concerne des événements qui se produisent encore aujourd’hui et qui constituent la vie des étoiles. Mais les plus grandes avancées sont faites grâce à l’explosion de supernovas qui génèrent une force considérable et qui contribuent grandement à la dissociation et à l’unification de débris interstellaires. Au milieu de ce chaos, des poussières interstellaires vont s’associer pour former ce qui s’appellera par la suite, la planète Terre.
2) LA FORMATION DE LA TERRE
Il y a 5 milliards d’années, la Terre n’était que poussières dans l’Univers. Désormais c’est une planète abritant la seule forme de vie intelligente connue à ce jour. Par quel processus presque magique en sommes-nous arrivés là ?
Il y a 5 milliards d’années, seules les poussières cosmiques vagabondaient autour du soleil. Or, l’effet des forces de gravitation fera que les poussières se réuniront pour former de petits morceaux de roches. La gravitation fait son effet et le processus se poursuit pendant 500 millions d’années pour aboutir à la Terre, un brasier infernal en orbite autour du soleil dont la température dépasse les 1200°C. Pendant sa formation, elle se fait heurter par une planète de la taille de Mars nommée Théia. Les débris résultants de cet impact forment la Lune.
Il faudra attendre environ -4 milliards d’années pour que la température descende sous les 90°C et que l’eau, qui était jusqu’alors à l’état gazeux, devienne liquide. A partir de là, il va pleuvoir des millions d’années durant. A cette époque, la Terre a une atmosphère qu’on qualifie de primitive; elle est composée de 80% d’eau (H2O), 15% de dioxyde de carbone (CO2) et 5% de diazote (N2). La Terre va être sujette à une incessante pluie de météorites qui criblent la croûte terrestre encore fragile et créant la tectonique des plaques. La croûte terrestre brisée en plusieurs morceaux, ces derniers s’éloignent ou se rapprochent les uns des autres, laissant passer les eaux jusqu’au magma de la croûte terrestre produisant un processus chimique à la base de la vie.
3) L'APPARITION DE LA VIE SUR TERRE
La Terre n’est alors, à sa surface, qu’un mélange de terre et d’eau. Une eau pour le moins spéciale, car, depuis la formation des plaques, l’eau s’est infiltrée au niveau des fosses et a donné naissance à un mélange chimique appelé “soupe primitive”. On y trouve de l’hydrogène, du carbone, de l’oxygène et de l’azote. Sous l’effet des rayons UV du soleil (car il n’y avait pas de couche d’ozone protégeant des UV) et des incessants orages qu’il y avait, de simples molécules vont former la vie. Du moins, c’est la théorie fortement approuvée par la communauté scientifique. Nous sommes en droit de nous demander quelle forme de vie est apparue il y a de cela 3.5 milliards d’années dans cette soupe primitive.
Le contact des éclairs fréquents avec les gaz ambiants aurait créé des molécules organiques nécessaires à la vie. Cette théorie fut approuvée en 1953 grâce à l’expérience de Miller-Urey, réalisée par Stanley Miller, un élève de l’université de Chicago et son professeur, Harold Urey. En se basant sur les travaux de Charles Darwin et Alexandre Oparine, ils voulaient prouver que la vie provenait de la matière inerte. Cependant, le but de cette expérience n’était pas de créer la vie, mais plutôt de tester la première étape du modèle d’Alexandre Oparine: peut-on, à partir de simples molécules, obtenir des molécules organiques à la base de toute forme de vie? Stanley Miller eu alors l’idée de reproduire les conditions de la terre primitive au moment où l’on pensait que la vie était apparue et observer ce qu’il se passait. Pour cela, les deux scientifiques devaient reproduire à la fois dans le même montage:
-Le cycle de l’eau primitif ;
-Les gaz présents en majorité (méthane, hydrogène et ammoniac) ;
-Une source d’énergie (ici les éclairs).
L’expérience avait pour but de combiner tous ces facteurs et d’observer les résultats de leur interaction. Le montage final ressemblait à cela:
Au bout d’une semaine d’expérience, l’eau a pris une teinte foncée se rapprochant du marron. Des analyses détaillées révélèrent que suite à une série de réactions, des molécules organiques ont été produites dont des acides aminés, une molécule que l’on pensait pouvoir être produite seulement dans des organismes vivants.
Cependant, l’expérience de Miller-Urey possède des failles dues à l’incertitude des scientifiques sur l’environnement de la terre primitive (gaz présents, puissance des éclairs...etc). Elle reste néanmoins en majeure partie validée par la communauté scientifique.
Toutefois, ce n’est pas la seule prouvant que la vie provient de la matière inerte. Depuis 1953, beaucoup de scientifiques se sont penchés sur le sujet et des expériences similaires ont été réalisées. Il a été prouvé que les molécules organiques peuvent se former dans un vaste panel de milieux différents, à partir de gaz et de sources d’énergie différentes. On a même trouvé des acides aminés sur une météorite. Cela suggère que des molécules organiques se sont formées dans tout notre système solaire voire maintenant dans tous les recoins de l’Univers.