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8 mai 2009 5 08 /05 /mai /2009 23:46





L'IMPACTISME INVISIBLE 2

Extrait du livre
LA TERRE BOMBARDEE

de Michel-Alain Combes

Son site



 



Les colères du Soleil


Nous nous limiterons ici à deux aspects importants de cette colère solaire permanente, aspects d'ailleurs tout à fait complémentaires.


Les éruptions solaires


Les éruptions solaires (20) se traduisent essentiellement par une émission à partir de la chromosphère de trois composants principaux :


– des ondes électromagnétiques (radio, visible, rayons UV et X) qui atteignent la Terre en 8 minutes seulement, ce qui veut dire qu'elles voyagent quasiment à la vitesse de la lumière.


– des protons qui atteignent la Terre en 1 à 5 heures.


– un nuage de plasma, beaucoup plus lent à atteindre la Terre puisqu'il lui faut de 20 à 50 heures.


On en retrouve la trace sur la Terre à de nombreux niveaux dans le cas de phénomènes de grande ampleur qui se produisent à une fréquence que l'on peut estimer à la dizaine d'années en moyenne.


dans la basse atmosphère (jusqu'à 80 km d'altitude), c'est-à-dire la troposphère, la stratosphère et la mésosphère, où des effets météorologiques, biologiques et sur la couche d'ozone ont été notés.


– dans le champ magnétique terrestre,
avec des orages magnétiques.


dans les diverses couches de l'ionosphère (baptisées E, D, F1 et F2 et situées entre 80 et 500 km), qui sont très sensibles à ces orages magnétiques, avec des perturbations importantes dans les télécommunications (21).


dans la haute atmosphère (de 500 à 1000 km), qui est sous la dépendance directe du flux solaire et qui est donc très sensible aux variations de ce flux. On a noté un réchauffement des gaz de l'atmosphère se traduisant par des variations de densité (phénomène qui peut, nous l'avons dit, accélérer ou retarder la rentrée des véhicules spatiaux), des phénomènes lumineux dus à l'excitation et à l'ionisation des molécules et des atomes (aurores polaires, luminescence du ciel nocturne).


dans l'exosphère, partie la plus externe de l'atmosphère (au-dessus de 1000 km), et qui est donc déjà un milieu très dilué où se trouvent les ceintures de Van Allen.


Le vent solaire


Le vent solaire (22) est l'une des manifestations les plus spectaculaires du Soleil. Son existence a été envisagée en 1951 par l'astrophysicien allemand Ludwig Biermann (1907-1986) pour expliquer un phénomène qui intriguait les astronomes depuis très longtemps : pourquoi la queue des comètes se dédouble-t-elle ? Cette queue est formée de gaz et de poussières et s'étend sur des distances pouvant atteindre plusieurs millions de kilomètres. Elle a la particularité d'être toujours orientée dans la direction opposée au Soleil. Biermann comprit qu'une partie des gaz est formée de matière neutre et s'oriente sous l'effet de la pression de la lumière solaire (la pression de radiation).


Une autre partie est constituée de matière ionisée par le rayonnement ultraviolet du Soleil. Biermann montra que la pression de radiation était insuffisante pour orienter la queue ionisée et qu'un autre mécanisme était obligatoire, généré par un flux de particules chargées en provenance du Soleil lui-même : le vent solaire.


Cette découverte a été totalement confirmée, et depuis le vent solaire a donné lieu à de multiples travaux, en liaison avec ceux concernant la couronne solaire, surtout depuis l'ère spatiale et l'envoi d'engins spatiaux spécialisés. Ceux-ci étant débarrassés de l'obstacle que constitue l'atmosphère, ils peuvent étudier le Soleil et ses diverses manifestations en direct.


Le vent solaire est un flux de particules chargées, essentiellement des protons, des électrons et des noyaux d'hélium (avec aussi des traces infimes d'ions d'éléments plus lourds comme l'oxygène et le carbone) qui s'échappent en permanence de la couronne solaire et qui pénètrent le milieu interplanétaire avec des vitesses considérables, comprises en général entre 200 et 900 km/s, vitesse qui peut dépasser 1500 km/s lors de très fortes éruptions. Certains protons peuvent posséder alors une énergie de dix milliards d'électrons-volts. Son extension est étroitement contrôlée par le champ magnétique du Soleil.


On estime que la masse éjectée sous forme de vent solaire est d'environ une mégatonne par seconde, ce qui est insignifiant à l'échelle du Soleil. Une de ses caractéristiques est son extrême irrégularité, liée au fait que l'évasion de la matière varie considérablement selon la température de la haute atmosphère qui est elle-même directement commandée par l'ensemble des phénomènes de surface constituant l'activité solaire. Ainsi l'intensité du vent solaire peut varier dans un rapport de 1 à 50, ce qui est considérable, selon que le Soleil est en période calme ou agitée, alors que sa vitesse varie dans le même temps d'un facteur 10 (de 200 à 2000 km/s).


Une remarque importante a été faite par les spécialistes du Soleil. La température de la haute atmosphère n'a rien à voir avec celle de sa surface qui ressort en moyenne à 6000 K seulement, valeur typique pour une étoile de type spectral G2. Par contre, c'est en millions de degrés que se mesure la température de la haute atmosphère, ce qui peut paraître incompréhensible pour les non-spécialistes. Cela a des conséquences très importantes sur la nature de cette atmosphère. Sa composition ressort en gros à 87 % d'hydrogène, 12,9 % d'hélium, le reste des éléments se partageant le 0,1 % restant, avec des traces d'oxygène (0,025 %) et d'azote (0,02 %). Compte tenu de la température, ces éléments n'existent pas sous la forme d'atomes complets, mais sous la forme d'atomes ionisés (c'est-à-dire ayant perdu un ou plusieurs électrons) et d'électrons libres. Et surtout, l'atome d'hydrogène ayant perdu son unique électron, il se trouve réduit à un simple proton.


Ainsi, le vent solaire ne se présente pas comme un gaz classique, mais comme un plasma qui émet principalement en rayons X. Il s'échappe de la couronne solaire dans toutes les directions et baigne l'ensemble du Système solaire jusqu'à la fin de sa zone d'influence (appelée l'héliosphère) que l'on situe entre 100 et 150 UA.


On comprend donc qu'en période de crise, quand le vent solaire devient "tempête", le Soleil largue dans l'espace une quantité énorme de matière ionisée heureusement canalisée au niveau de la Terre par la magnétosphère, notre premier et principal paravent "antiradiations", le second, encore assez efficace pour certains rayonnements, étant l'atmosphère elle-même.


Mais nous avons vu plus haut qu'il n'en faut pas beaucoup pour perturber la machine humaine, qui paraît bien fragile, aussi bien au niveau physique que psychique. La technologie aussi, de plus en plus souvent au fur et à mesure qu'elle se développe, va souffrir des caprices du Soleil et les quelques alertes de ces dernières années donnent à réfléchir.


La tempête magnétique du 10 janvier 1997


Nous avons eu un excellent exemple de "tempête" magnétique le 10 janvier 1997 (23), lorsqu'un gigantesque nuage magnétique solaire est venu frapper la magnétosphère terrestre. Et pourtant, il faut le signaler, à l'époque le Soleil était dans la période de creux de son cycle d'activité, dans une période de Soleil calme donc. Cet événement, rare par son intensité, a été enregistré par les satellites SOHO et WIND, spécialisés dans l'étude du Soleil et son environnement. C'était la première fois qu'un événement de cette nature a pu être suivi dès sa naissance et pendant son extension et sa propagation dans le Système solaire, d'où son intérêt tout particulier pour les chercheurs qui en ont disséqué toutes les phases pour affiner leurs modèles.


Ce nuage de particules de plusieurs milliards de tonnes de matière a été éjecté du Soleil le 6 janvier. On pense que les lignes du champ magnétique solaire se sont "débobinées" (selon le terme des spécialistes) et l'énergie magnétique s'est en grande partie transformée en énergie cinétique. Le nuage, qui était en fait une véritable "bulle de particules", a atteint la Terre quatre jours plus tard, avec une vitesse encore égale à 450 km/s, ce qui est considérable quand on sait l'importance du facteur vitesse dans toute collision. Heureusement que la magnétosphère était bien en place pour faire son travail de bouclier. Au niveau du sol, seuls des aurores polaires et des orages magnétiques (moins violents d'ailleurs que ceux de 1989 lors du pic de l'activité solaire) furent enregistrés.


Le diamètre du nuage, qui s'est progressivement dilaté en s'éloignant du Soleil, était de 26 MK en nous atteignant, diamètre là encore considérable. Le choc a été sévère avec la magnétosphère, et celle-ci s'est, semble-t-il, sérieusement comprimée pour amortir l'énergie cinétique. Tant et si bien que certains chercheurs se sont demandé si la frontière interne de la magnétosphère n'était pas descendue au-dessous de 36 000 km de la surface terrestre, distance à laquelle gravitent, on le sait, les satellites géostationnaires.


Lorsqu'un événement de ce type se produit, les satellites ne sont plus protégés (tout au moins extérieurement) par le bouclier magnétique et sont exposés directement aux particules cosmiques. Gare si le blindage externe est insuffisant ! Ingénieurs et techniciens redoutent cela comme la peste, car ils savent bien que l'accumulation de particules très énergétiques peut percer certains blindages déficients et ainsi endommager très sérieusement les circuits électroniques, au point parfois de les rendre inutilisables.


Ce n'est probablement pas une coïncidence si le satellite américain de communication Telestar 401 a cessé d'émettre le lendemain de la tempête magnétique, le 11 janvier 1997. On a calculé que le courant électrique déchargé dans la magnétosphère a dépassé le million d'ampères. Heureusement qu'en général le blindage des satellites est à toute épreuve, sinon cela aurait pu être une véritable débâcle technologique (et financière). Les jours suivants, tout est redevenu calme, la tempête était passée...


La matière interplanétaire


Sous ce titre générique, on regroupe l'ensemble des gaz et des poussières qui se trouvent entre les planètes et le Soleil. Le milieu interplanétaire est un milieu très hétéroclite et très actif, associant une densité de matière très faible à une étonnante diversité de composition, diversité due évidemment à l'origine multiple de ses composants.


Nous allons étudier sommairement ces différents composants, mineurs mais bien réels, qui sont en mesure d'avoir une interaction avec la Terre et de participer à l'impactisme invisible, sous forme de poussières déposées sur la surface terrestre après avoir séjourné plus ou moins longtemps dans l'atmosphère.


La lumière zodiacale


Elle apparaît comme l'une des manifestations visibles de la matière interplanétaire, et est aussi connue sous le terme de gegenschein ou lumière anti-solaire. Déjà connue dans l'Antiquité, elle fut décrite en 1803 par le naturaliste allemand Alexander von Humboldt (1769-1859) comme une tache lumineuse faible située à l'opposé du Soleil. De nombreuses observations ultérieures ont conclu plus précisément à l'existence d'une bande lumineuse appelée le pont zodiacal qui s'étend tout au long de l'écliptique et joint la lumière zodiacale de l'ouest et de l'est en passant par le gegenschein. Celui-ci résulte de la diffusion de la lumière solaire par un nuage de poussières situé à environ 1,6 MK de la Terre dans la direction opposée au Soleil où l'attraction combinée de la Terre et du Soleil crée des conditions particulières et piège la matière qui s'y trouve (les astronomes appellent ce point particulier le point Moulton, du nom de l'astronome qui l'a mis en évidence).


Les diverses origines de la poussière interplanétaire


Ces poussières sont évidemment de nature différente. La plus grande partie est constituée par la désintégration des comètes (24). Nous avons vu que le dégazage progressif libère une infinité de petits blocs de matière qui eux-mêmes s'émiettent pour redevenir poussière en se répandant tout au long de l'orbite du corps parent. C'est l'origine classique des essaims de météores (et éventuellement de météorites) qui donnent lieu chaque année à des pluies d'étoiles filantes près des points de croisement avec l'orbite terrestre.


L'autre source principale est constituée par les résidus de la fragmentation et de l'émiettement postérieur des astéroïdes, qui comme les comètes redeviennent poussière. Nous avons dit au chapitre sur les astéroïdes que l'émiettement s'accélère, du fait d'un nombre sans cesse accru de fragments mineurs. Chaque collision produit une multitude de nouveaux fragments et de la poussière. Ainsi le renouvellement est permanent et la lumière zodiacale est constamment réalimentée.


D'autres sources secondaires existent pour cette poussière interplanétaire inépuisable. Une petite partie pourrait être un résidu direct de la nébuleuse à partir de laquelle le Système solaire s'est formé et qui n'aurait pas participé à la formation des planétésimales dont sont issues les planètes rescapées. Une autre partie pourrait être d'origine galactique et avoir été capturée par l'attraction gravitationnelle du Soleil à l'occasion de la traversée des nuages interstellaires, dont nous parlons plus loin, liée au grand mouvement du Système solaire autour du centre de gravité de la Galaxie. Une dernière partie pourrait être liée à de la matière planétaire éjectée des grosses planètes ou de leurs satellites à l'occasion d'impacts importants ou même à partir de phénomènes internes (volcanisme).


On sait que toute cette poussière interplanétaire est fortement influencée et perturbée par la pression de radiation solaire. En principe, elle est condamnée à tourner sur des orbites héliocentriques de plus en plus petites et à finir capturée par le Soleil. Mais ce transfert des poussières dans des régions proches du Soleil est compensée par un renouvellement constant de la matière, comme nous l'avons vu pour les astéroïdes et les comètes. Ce renouvellement est global à tous les niveaux de la hiérarchie (c'est-à-dire de la masse des constituants), à partir d'objets en attente dans les parties extérieures du Système solaire, principalement nuage de Oort et disque de Kuiper.


Poussières et gaz interstellaires


Nous verrons dans les chapitres concernant les conséquences de l'impactisme et du catastrophisme que les éléments gaz et poussières peuvent s'avérer très important dans certaines circonstances. Il convient donc de connaître l'essentiel sur le sujet, en sachant surtout que les étoiles sont les constituants principaux des galaxies et que c'est surtout à partir d'elles que la matière interstellaire, les particules et les divers rayonnements sont issus (tableau 8-1). Les étoiles sont les creusets de la matière, mais aussi paradoxalement de la vie. Tout le monde en est bien conscient de nos jours (hormis les créationnistes) : nous sommes des poussières d'étoiles.


La nature des poussières interstellaires


La spectrographie a clairement montré que les nuages interstellaires sont composés pour partie de particules de nature solide qui forment la poussière interstellaire au sens propre. Leur forme ordinaire est celle de grains allongés de l'ordre de 0,5 micromètre en moyenne, c'est-à-dire une poussière fine. Ces grains seraient composés essentiellement de combinaisons de carbone (graphite ou diamant), oxygène, silicium, fer, magnésium, éléments courants dans l'Univers, souvent recouverts d'une pellicule de glace ou d'ammoniac. Ces grains de poussière ont la particularité d'avoir une densité très faible : environ 10-13 particules par cm³. Ils ne représentent que 1 % (2 % dans certains nuages) de la masse des gaz, et sans doute moins de 1/2000 de la masse totale de la Galaxie.


Ces poussières sont principalement formées lors des éjections gazeuses à partir d'étoiles vieilles ou en fin d'évolution. Elles sont aussi le résidu du vent stellaire généré par les géantes rouges. On pense que les atomes projetés dans le milieu stellaire froid s'associent en molécules qui se solidifient, puis se dispersent pour former ou pour rejoindre un nuage interstellaire. Les astrophysiciens ont noté depuis longtemps la présence de poussières dans les enveloppes gazeuses d'étoiles jeunes (types O et B) qui sont encore environnées de résidus protostellaires non encore dispersés.


Enfin, il faut signaler que ces différentes poussières interstellaires sont bien repérables en infrarouge puisqu'elles émettent un rayonnement thermique identifiable. Elles sont l'une des proies des radiotélescopes terrestres et orbitaux. Le satellite IRAS (Infra-Red Astronomical Satellite), qui était muni d'un télescope infrarouge de 60 cm de diamètre et de 62 détecteurs et qui a fonctionné durant l'année 1983, a repéré 250 000 sources (ce qui est tout à fait considérable), parmi lesquelles de longs filaments de poussière qui parsèment l'espace interstellaire et de disques de particules solides autour de certaines étoiles. La poussière est un constituant mineur (par sa masse totale) mais essentiel (par son importance) de l'Univers.


Les gaz interstellaires


Les gaz interstellaires sont un autre composant important de la matière de l'Univers. Ils se présentent principalement sous la forme de nébuleuses brillantes de types différents, depuis les immenses nuages d'hydrogène (comme la nébuleuse d'Orion qui a une masse de plus de 200 000 masses solaires et que l'on sait être une inépuisable pépinière d'étoiles en formation) jusqu'aux nébuleuses planétaires qui sont, au contraire, le résidu d'enveloppes stellaires et dont la masse est faible (nébuleuse de la Lyre par exemple).


Le gaz est principalement constitué d'hydrogène atomique neutre (dans les régions appelées H I) et d'hydrogène atomique ionisé (dans les régions H II) avec des températures et des densités variables. Bien sûr, leur interaction avec les poussières est continuelle, et partout gaz et poussières font bon ménage. On n’est même pas loin de penser qu’ils ont besoin l’un de l’autre.


Les nuages de molécules


Plus d'une centaine de molécules diverses et de radicaux libres ont été identifiés dans l'Univers, aussi bien minérales qu'organiques, certaines étant déjà fort complexes (alcools et éthers). Nous en reparlerons dans la partie " Conséquences " de ce livre, dans les chapitres consacrés à l'origine de la vie sur la Terre à partir du cosmos.


Enfin, il faut signaler la présence dans l'espace interstellaire de PAH (25) (pour les hydrocarbures polycycliques aromatiques), qui sont des molécules organiques complexes, construites à partir de composés de benzène (d'où leur nom) et d'atomes d'hydrogène. Il s'agit d'une nouvelle composante de cette matière interstellaire qui pourrait être particulièrement abondante et dont l'existence n'est pas vraiment une surprise, puisque l'on sait qu'à chaque nouvelle génération d'étoiles la matière se complexifie. Le milieu interstellaire s'enrichit progressivement mais sûrement d'éléments lourds, et la composition chimique initiale évolue avec le temps. Les PAH, qui sont de grosses molécules comportant de 20 à 200 atomes, jouent probablement un rôle essentiel dans toute la physique et la chimie de la matière interstellaire. On se demande, bien sûr, si elles ont joué un rôle dans l'apparition de la vie, la présence de carbone étant un a priori favorable.


Une autre source d'énergie invisible : l'antimatière


L'existence de l'antimatière dans l'Univers est soupçonnée depuis longtemps (26), le problème pour les astrophysiciens étant de la mettre en évidence sans ambiguïté. Là encore le satellite GRO a fait merveille en permettant d'une manière indirecte l'identification d'un gigantesque nuage d'antimatière près du centre de la Galaxie (27).


Cette antimatière a été trahie par son association étroite avec des émissions de rayons gamma observées par l'un des instruments de GRO appelé OSSE (Oriented Scintillation Spectrometer Experiment). Les spécialistes ont expliqué que la signature à 511 keV est caractéristique de l'annihilation en une fraction de seconde des électrons et positons lorsqu'ils se rencontrent. Comme nous vivons dans un univers de matière et non d'antimatière, celle-ci ne se laisse que très difficilement détecter, mais même si elle a un caractère terriblement éphémère, les accélérateurs de particules modernes arrivent à en produire en petite quantité.


L'antimatière est source de violence et le centre de la Galaxie paraît être un lieu particulièrement bien approprié pour la trouver. Les spécialistes pensent pouvoir associer l'origine des signaux enregistrés par OSSE, même si la localisation très précise de la source prête un peu à la polémique, avec la fameuse radiosource compacte (d’un diamètre de 20 UA seulement) Sagittarius A, qui émet principalement en radio, mais également en infrarouge en X et en gamma, et qui est l'une des plus puissantes du ciel malgré son éloignement (30 000 années lumière). Pour cette radiosource, la quasi-totalité des spécialistes privilégient l'hypothèse du trou noir super massif situé très près du centre de gravité de la Galaxie et dont la masse pourrait approcher les trois millions de masses solaires.


Mais rien n'est encore vraiment définitif. Quelques chercheurs préfèrent l'hypothèse de l'explosion d'une supernova géante (cachée des regards terrestres par l'épaisseur de la matière interstellaire dans la direction du Sagittaire) pour expliquer les émissions de rayons gamma et d'antimatière. Ce qui est sûr c'est qu'il est presque obligatoire que des explosions d'étoiles de l'envergure des supernovae produisent de l'antimatière, tout au moins provisoirement.


Dans le cadre de la théorie de l'impactisme, on se pose la question suivante : " Quelles seraient les conséquences de la rencontre du Système solaire avec un nuage constitué d'antimatière ? " Certains modèles laissent à penser qu'une telle rencontre pourrait avoir lieu tous les 100 MA. Cette collision matière/antimatière devrait engendrer une source intense de rayons X et gamma, avec évidemment une aggravation considérable de l'irradiation subie par la Terre (et les autres planètes). Avec en fait les mêmes conséquences que d'habitude. L'antimatière est un moyen de créer la violence par l'intermédiaire des rayonnements X et gamma, mais c'est tout. Mais nous en sommes encore au niveau 1 de l'hypothèse qui s'apparente vraiment à un scénario de science-fiction.


Rencontre possible avec un nuage interstellaire


La possible interaction entre le Système solaire et certains nuages interstellaires a été étudiée dès 1939 (28) par deux astrophysiciens britanniques bien connus, Fred Hoyle (1915-2001), alors âgé de 24 ans seulement, et Raymond Lyttleton (1911-1995). Dès cette époque, ils avançaient comme conclusion à leur étude qu'une telle rencontre pourrait modifier les conditions climatiques de la Terre, avec les conséquences biologiques qui en découlent.


Il est évident que de telles rencontres sont chose courante à l'échelle astronomique, dans la mesure où notre Système solaire est proche de l'axe médian de la Galaxie et qu'il fait autour du centre de gravité de celle-ci une révolution en 240 ou 250 MA.


L'existence d'un gaz et d'une poussière interstellaire a été mise en évidence au début du XXe siècle. L'astrophysicien John Hartmann (1865-1936), en effet, a pu observer dans les spectres d'émission de certaines étoiles des raies d'absorption qui s'expliquaient par la présence d'un écran diffus de matière interstellaire froide entre ces étoiles et la Terre. Plusieurs générations d'astrophysiciens durant tout le XXe siècle ont déterminé progressivement la composition de ce milieu interstellaire et plus d'une centaine de molécules ont pu être identifiées.


L'une des premières remarques faites est que le milieu interstellaire est inhomogène, dans la mesure où les analyses spectroscopiques donnent des résultats très différents selon la direction observée. Cela signifie que la grande part de la matière est concentrée dans des nuages interstellaires plus ou moins vastes et irréguliers, la majorité se trouvant dans le plan médian de la Galaxie. Comme prévu, l'hydrogène est l'élément essentiel, mais on y trouve également, en proportions variables selon les nuages, de nombreux autres éléments et une quantité plus ou moins importante de poussière. Les nuages sont plus ou moins ionisés, suivant le flux ultraviolet dispensé par les étoiles voisines. On pense que la densité des nuages interstellaires est de l'ordre de 10 à 10 000 particule par cm³ et que leur température ordinaire est voisine de 50 K, c'est-à-dire une température très froide.


Les dimensions des nuages interstellaires observés sont extrêmement variables, allant de 3 ou 4 années lumière pour les plus petits à plusieurs centaines d'années lumière pour les plus grands. On se rend donc bien compte que le Système solaire peut parfois baigner dans un nuage pendant plusieurs milliers d'années.


La question que se sont posé les astrophysiciens est donc celle-ci : " Y a-t-il un nuage interstellaire proche de nous et quand se fera la prochaine rencontre ? ". Hoyle, dans la foulée de son travail de pionnier de 1939, a écrit un célèbre roman de science-fiction sur le sujet, Le nuage noir (29), dans les années 1950, mais il semble bien, en fait, que le Système solaire (et surtout la Terre) soit à l'abri d'une telle mauvaise rencontre pour les quelques milliers d'années à venir.


Certains astrophysiciens, suite aux observations faites par le satellite Copernicus dans les années 1970, ont cru pouvoir indiquer la présence proche d'un tel nuage interstellaire (30/31). L'hydrogène étant de loin l'élément principal du milieu interstellaire, on a essayé de calculer sa quantité totale intégrée le long de lignes de visée dans différentes directions par la trace laissée dans les spectres d'absorption (raies Lyman a). Cette densité moyenne de l'hydrogène dans la direction d'une dizaine d'étoiles proches situées de 1 à 80 années lumière est voisine de 0,02 atome/cm³ seulement, contre 0,1 atome/cm³ dans le Système solaire (soit cinq fois moins).


On considère que l'existence d'un "nuage" devient réelle à une densité critique de 0,4 atome/cm³ à une distance de 0,3 année lumière du Soleil. Les astronomes pour leur (pseudo-) nuage proche privilégient la direction du Scorpion dans laquelle ils ont détecté la présence bien réelle, elle, d'un grand nuage interstellaire dont la densité serait de l'ordre de 10 000 atomes par cm³ et l'épaisseur de 0,05 parsec.


Hoyle et Lyttleton ont noté que lorsqu'un nuage traverse le Système solaire, il subit une importante attraction gravitationnelle de la part du Soleil. Celui-ci est alors en mesure de capter à sa surface une partie de la matière opaque du nuage. L'importance de la matière capturée croît avec la densité du nuage et décroît avec la vitesse relative par rapport au Système solaire. Ces deux savants ont montré que ce phénomène peut s'accompagner d'une modification de la luminosité solaire, modeste mais suffisante pour affecter le climat de la Terre.


Certains chercheurs pensent que seuls des nuages très denses (densité de 100 000 particules/cm³) peuvent réellement affecter le climat, surtout du fait de l'écran partiel existant entre le Soleil et la Terre. D'autres sont d'un avis contraire, estimant qu'une densité de 100 à 1000 particules/cm³ suffirait à faire écran au vent solaire. Cette fourchette paraît quand même bien faiblarde. On a calculé que pour une densité de 1000 atomes par cm³ et une vitesse de 20 km/s, conditions considérées comme moyennes et nullement exceptionnelles, la Terre balaierait chaque seconde 1028 (10 milliards de milliards de milliards) d'atomes, réunis sous forme de grains de silice ou de graphite de quelques millièmes de millimètre de diamètre. La collecte pourrait atteindre une petite dizaine de tonnes par an et cela durant plusieurs milliers d'années. La présence d'un nuage interstellaire, même très ténu, pourrait (donc a pu dans le passé) modifier l'effet de serre et provoquer un refroidissement sensible de la Terre avec pour conséquence une période de glaciation.


D'une manière plus globale, les astronomes pensent que trois conséquences principales peuvent résulter de l'arrivée d'un nuage interstellaire dans notre secteur spatial :


– une modification de la composition des couches externes du Soleil du fait de l'apport d'éléments plus lourds (enrichis) ;


– une modification de l'abondance du deutérium dont le rôle est important dans les problèmes liés à la physique nucléaire, et donc une modification du rapport D/H (deutérium/hélium) qui a des conséquences directes sur la nature de l'Univers (univers ouvert ou fermé) ;


– une modification de la composition des comètes par l'accrétion à celles-ci de matière interstellaire.


Même si l'arrivée d'un nuage interstellaire de bonne taille n'est pas à l'ordre du jour à l'échelle humaine, il ne faut pas perdre de vue qu'il s'agit d'un phénomène astronomique banal et fréquent à l'échelle astronomique. Et surtout, rien n'empêche l'existence de mini-nuages de quelques heures lumière, trop petits pour être détectés, qui pourraient s'avérer tout aussi dangereux (à l'échelle humaine) que les gros dont l'action s'évalue à l'échelle astronomique.


Ces mini-nuages pourraient se présenter sous la forme de poches de matière et de gaz liés entre eux disséminées dans toute la Galaxie et devenues autonomes à la suite de la scission avec un nuage classique. Ces mini-nuages qui se situaient obligatoirement à la périphérie du nuage interstellaire auraient obtenu leur autonomie à la suite de perturbations stellaires qui les auraient définitivement séparé du nuage parent.

Quand on réfléchit sérieusement à la question, on se rend compte que de telles poches de gaz et de poussière autonomes, qui présentent les mêmes caractéristiques physiques que leur corps-parent, doivent être légion dans notre Galaxie (et aussi dans les autres). Plus petits et donc plus nombreux, c'est la règle dans l'Univers, et en principe indécelables de la Terre, sauf s'ils sont très proches et relativement denses. C'est la raison pour laquelle l'hypothèse de l'existence d'un mini-nuage proche dans la direction du Scorpion, et peut-être même originaire du grand nuage interstellaire du Scorpion, est loin d'être absurde.


En fait, le Système solaire peut être très souvent traversé par de petits nuages, parfois suffisamment denses pour diminuer quelque peu la chaleur du Soleil. On est en droit de se demander si quelques variations repérées dans le calendrier climatologique de l'Antiquité, et même dans un passé plus lointain des mini-glaciations non totalement expliquées d’une manière satisfaisante par la théorie de Milankovic, ne relèvent pas d'un tel phénomène.


Ces mini-nuages sont l'un des acteurs de l'impactisme invisible et peuvent jouer épisodiquement un rôle perturbateur au niveau de la biosphère et peut-être même, comme nous le verrons, avoir un rôle dans le "bruit de fond" des extinctions et accessoirement dans la panspermie microbienne.


L'explosion de supernovae proches


Aujourd'hui, une supernova est emblématique de la violence de l'Univers, et à juste titre. A son maximum d'éclat elle peut devenir aussi lumineuse que la galaxie dont elle est un membre anonyme en temps ordinaire. Sa luminosité est au paroxysme du phénomène environ 10 milliards de fois celle du Soleil. L'énergie libérée est colossale, de l'ordre de 1044 à 1046 joules (sans aucune comparaison avec des phénomènes générés ordinairement par une étoile comme le Soleil), et la matière est éjectée avec une vitesse de plusieurs milliers de km/s.


Il est donc logique que l'une des causes les plus souvent invoquées pour donner consistance à la théorie de l'impactisme invisible est l'explosion de supernovae proches (quelques dizaines d'années lumière). Qu'en est-il exactement ? Vu leur extraordinaire intérêt, les supernovae sont l'un des sujets d'étude préférés des astrophysiciens (32/33), mais on sait qu'elles sont rares à l'échelle humaine, et plusieurs générations d'astronomes (depuis l'époque de Kepler en 1604) ont dû s'en passer. Seules de nombreuses supernovae extragalactiques ont été observées depuis la fin du XIXe siècle, mais comme elles sont très lointaines (plusieurs millions d'années lumière), elles restent peu spectaculaires et même ignorées en dehors du cercle restreint des astronomes.


L'explosion de celle de 1987, même si elle a eu lieu dans le Grand nuage de Magellan, a donc été une véritable aubaine pour la communauté astronomique, et elle a été suivie avec passion dans tous les observatoires (34). Elle a permis aux spécialistes d'affiner leurs modèles théoriques.


Les historiens de l'astronomie ont répertorié seulement huit supernovae galactiques depuis 2000 ans, ce qui est très peu. Elles ont explosé en 185, 386, 393, 1006, 1054, 1181, 1572 et 1604. Aucune n'était réellement proche, semble-t-il, donc on n'a aucune trace terrestre de ces événements, si ce n'est leur mention en tant que "étoiles hôtes" dans les textes chinois. Celle de 1006, dans la constellation du Scorpion, fut particulièrement spectaculaire, son éclat atteignant celui "d'un quart de lune". Elle fut également observée par les Arabes et les Européens et alarma évidemment les populations totalement incapables d'expliquer la présence de cette étoile extraordinaire autrement que par un signe de Dieu. D'autant plus, paraît-il, que cette apparition miraculeuse fut contemporaine de calamités (mais à cette époque, les calamités étaient quasi permanentes). Et heureusement encore que le fameux an 1000 était déjà passé depuis quelques années...


Pour le passé relativement proche, on connaît les restes de l'explosion d'une supernova qui a dû être très spectaculaire, celle connue sous le nom de Vela X, dans la constellation australe des Voiles. En 1968, on a découvert l'un des premiers pulsars qui se trouve lié à cette étoile détruite. Ce pulsar a la particularité d'être très rapide (10 impulsions par seconde), ce qui prouve que l'explosion est récente (11 000 ans environ), dans la mesure où la vitesse des pulsars diminue avec le temps. Ainsi celle du pulsar du Crabe est de 33 tours par seconde (une impulsion correspond à une rotation complète) et elle diminuerait continuellement de 36 milliardièmes de seconde par jour. La supernova de Vela est associée à une nébuleuse spectaculaire et tentaculaire, produit de la dispersion de la matière de l'étoile originelle. Elle est connue sous le nom de nébuleuse Gum, du nom de l'astronome australien Colin Gum (1924-1960) qui l'a décrite le premier avec précision. Son extension atteint 35°, si bien que les filaments externes pénètrent dans la constellation voisine de la Poupe. On pense qu'elle est apparue environ 9000 ans avant J.-C. et que l'étoile mère était située à environ 1500 années lumière (distance du pulsar rescapé donc). Nous en reparlerons dans le chapitre " Fausses pistes ", car elle a été à la base d'une hypothèse fantastique basée sur des critères historiques troublants.


Les astronomes d'aujourd'hui sont bien conscients que la menace présentée par les supernovae, en fait, dépend uniquement des rayonnements de courte longueur d'onde (X et gamma) et plus encore des rayons cosmiques éjectés par l'étoile durant le cataclysme. Il est pratiquement certain qu'une grande partie de ces derniers sont des sous-produits de l'explosion de supernovae galactiques, mais aussi extragalactiques. Nous avons vu que les protons sont les constituants essentiels (90 %) des rayons cosmiques. Chacun de ceux-ci peut avoir une énergie d'une quinzaine de joules et leur nombre, sans être illimité, est très impressionnant par son nombre de zéros. On a calculé qu'une supernova explosant à 30 années lumière détruirait une partie substantielle de la couche d'ozone, ce qui serait embêtant pour les locataires de la biosphère, mais l'explosion d'une supernova si proche n'arrive que très rarement à l'échelle du million d'années. En fait, le danger existerait uniquement lors de périodes d'inversion géomagnétique.


Les supernovae ne constituent pas vraiment un danger dans le futur proche de la Terre, dans la mesure où il n'y a pas d'étoiles voisines candidates à l'explosion, même si ce thème est parfois utilisé dans des romans de science-fiction (35). Pour devenir supernova à la fin de sa vie, une étoile doit avoir une masse supérieure d'au moins 20 % à celle du Soleil, ce qui correspond à une luminosité absolue environ dix fois supérieure. Sirius, notre proche voisine la plus massive, n'est pas un danger avant plusieurs centaines de millions d'années, même si sa masse de 2,2 masses solaires la prédispose à devenir un jour (très lointain) supernova.


Pour avoir une comparaison utile, les astronomes ont calculé que Sirius supernova serait 5000 fois plus lumineuse que la Pleine Lune, mais elle resterait encore 100 fois moins lumineuse que le Soleil. Une supernova explosant à 30 années lumière aurait un éclat encore égal à près de 300 fois la Pleine Lune. Pour avoir l'éclat de la Pleine Lune, une supernova devrait exploser à 500 années lumière. On voit donc que la prochaine supernova galactique n'a que peu de chance de briller au firmament autant que la Lune, mais les astronomes s'en satisferont quel que soit son éclat.


Au chapitre 16, nous raconterons l’histoire de Geminga, dont on a compris le mécanisme dans les années 1980, après une longue période d’incertitude, due à la difficulté de mettre en évidence une contrepartie optique à la source gamma, très intense, repérée en 1972 dans les Gémeaux. Il s’agit d’une supernova qui a explosé à 100 années lumière de la Terre, il y a environ 350 000 ans.


Pour terminer cette section sur les supernovae, on peut dire qu'elles ne présentent pas de danger en tant que telles. Seuls les rayonnements issus de l'explosion, et surtout les rayons cosmiques, pourraient nous causer des misères, mais uniquement lors d'inversions géomagnétiques. Comme nous l'avons dit souvent, la magnétosphère est notre bouclier et elle fait fort bien son travail.


Notes

20. P. Lantos, Le Soleil (PUF, QS 230, 1994). Ce livre a remplacé dans la collection Que sais-je ? le suivant : R. Michard, Le Soleil (PUF, QS 230, 1966). Comme le reste, la connaissance du Soleil évolue sans cesse, surtout depuis l'ère spatiale et l'existence d'observatoires terrestres et spatiaux spécialisés.


21. Le 13 mars 1989, suite à une éruption solaire particulièrement violente, six millions d'Américains et de Canadiens furent privés d'électricité pendant neuf heures. Tout un réseau d'alimentation électrique disjoncta du fait de la détérioration de transformateurs liée à l'orage magnétique d'origine solaire. Cet événement, somme toute mineur, a montré l'extraordinaire faiblesse d'une civilisation avancée comme la nôtre, totalement tributaire de la technologie. Il laisse imaginer la panique qui pourrait suivre un impact important.


22. J.-L. Steinberg et P. Couturier, Le vent solaire, La Recherche, 161, pp. 1494-1502, 1984.


23. P. Barthélémy, Le Soleil frappe la Terre à la magnétosphère, Le Monde, 1er février 1997.


24. J. Crovisier et Th. Encrenaz, Les comètes. Témoins de la naissance du Système solaire (Belin - CNRS Editions, 1995 ; préface de R.-M. Bonnet).


25. A. Léger, Une nouvelle composante de la matière interstellaire, Science et Vie, HS 170, pp. 108-111, 1990.


26. M. Duquesne, Matière et antimatière (PUF, QS 767, 1982).


27. J.-F. Augereau, Une fontaine d'antimatière s'écoule près de centre de notre Galaxie, Le Monde, p. 21, 2 mai 1997.


28. F. Hoyle and E.A. Lyttleton, Proceedings of the Philosophical Cambridgian Society, 35, p. 405, 1939. Hoyle avait 24 ans seulement (il est né en 1915) quand il a eu cette idée du danger que représenterait un nuage de poussières cosmiques qui viendrait s'intercaler entre la Terre et le Soleil.


29. F. Hoyle, Le nuage noir (Dunod, 1962). Titre original : The black cloud (1957). C'est le premier roman de science-fiction écrit par le célèbre astrophysicien britannique, à partir de son idée de 1939.


30. A. Vidal-Madjar, J. Audouze, P. Bruston et C. Laurent, Un nuage interstellaire à la rencontre du système

Sources AstroSurf

Posté par Adriana Evangelizt

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commentaires

dolie 13/01/2010 00:44


C'est pas supposé être le 21 décembre 2012?