Hubert Reeves et Sciences et Avenir au bac de français cette année !

En 1609, Galilée observait pour la première fois les étoiles à travers une lunette. En cette année anniversaire, Hubert Reeves nous invite à redécouvrir notre place dans l'Univers.

Sciences et Avenir : Les Nations unies ont déclaré 2009 Année mondiale de l'astronomie. A quoi cela sert-il de regarder le ciel ?

Hubert Reeves : C'est d'abord une émotion. Il y a là un contact, essentiel pour l'homme, avec quelque chose de gigantesque qui le dépasse, l'oblige à sortir de lui-même. En même temps, regarder le ciel donne une autre dimension à notre humanité. Car nous savons aujourd'hui que les atomes dont nous sommes faits ont été forgés dans les étoiles, que nous faisons partie intégrante de l'histoire de l'Univers. Tous les événements qui s'y passent et s'y sont passés ont un rapport avec nous.

L'astronomie, science des astres, raconte une histoire qui est aussi la nôtre : l'apparition de notre Système solaire, puis celle de l'être humain en sont des chapitres. Les astronomes, qui travaillent à décrire la genèse des atomes, des molécules, des planètes, de la vie, de tout ce qu'il a fallu pour que nous soyons là aujourd'hui, sont en fait des préhistoriens de l'épopée humaine. Cette prise de conscience est pour moi le plus grand apport de la science du XX^e siècle.

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Galilée fut l'un des tout premiers à regarder le ciel avec une lunette. En quoi cela a-t-il jadis changé la pensée ?

Jusque-là, les hommes vivaient dans l'idée qu'il existait deux mondes : un monde sublunaire, le nôtre, soumis aux lois de la physique, au changement. Et un monde au-delà de la Lune, sorte de matière céleste parfaite, sans histoire, sans altération : chaque objet - le Soleil, la Lune... - étant une sphère, chaque orbite, un cercle. Cette conception de l'univers, énoncée par Ptolémée au II^e siècle après J.-C., mais qu'Aristote, six siècles auparavant, avait déjà formulée différemment, fut la pensée dominante durant 2000 ans.

Puis, un jour, Galilée a l'idée de tourner vers le ciel une lunette, un instrument qui servait jusqu'alors à surveiller les armées ennemies. Il découvre que le monde céleste n'est pas parfait, qu'il est soumis au changement. Ainsi la Lune : Galilée observe que des points apparaissent et grandissent au cours des heures dans sa partie non éclairée. Cela lui rappelle ce que l'on remarque en montagne, le matin : le Soleil touche d'abord les pics rocheux. Il en déduit qu'il y a des montagnes sur la Lune. Il y observe aussi des cratères. Elle n'est donc pas cette sphère parfaite qu'on imaginait.

Pour moi, cet épisode scelle la naissance de l'astrophysique car Galilée, le premier, affirme que le monde céleste et le monde d'en bas sont soumis aux mêmes lois, qu'il n'y a pas deux physiques. La Terre a des montagnes; la Lune est un astre; or la Lune a des montagnes, donc la Terre est un astre. Il y aura évidemment des résistances. Certains opposants à qui Galilée fait observer les montagnes lunaires iront jusqu'à prétendre que l'astre est entouré d'une couche de verre invisible, que les montagnes sont incluses dans le verre : la Lune demeure ainsi une sphère parfaite ! Ce combat d'arrière-garde montre combien ses idées choquaient à l'époque.

Est-ce parce qu'elles changeaient soudain la place de la Terre dans l'Univers ?

Les observations de Galilée apportent des preuves scientifiques à la découverte faite auparavant par Copernic, ce que Freud nommera «le choc astronomique» : la Terre, et donc l'homme, ne sont pas le centre du monde. En regardant les satellites de Jupiter, en observant leur passage d'un côté à l'autre de l'astre et en reconstituant ainsi leurs orbites, Galilée comprend que la planète géante et ses lunes sont en quelque sorte un modèle réduit du Système solaire décrit par Copernic. Son observation des croissants de Vénus en apportera une confirmation supplémentaire : ces phénomènes lumineux évoluent en effet à mesure que la planète tourne autour du Soleil.

Pourquoi la découverte que l'Univers n'est pas immuable est-elle déterminante pour l'homme ?

Parce qu'il s'agit d'une révolution... qui trouvera son accomplissement trois siècles plus tard ! Dans les années 1930, l'astronome américain Edwin Hubble montre en effet que les galaxies s'éloignent, que l'Univers est en expansion. Cela signifie que le cosmos change non pas à petite échelle comme le disait Aristote, mais dans son ensemble. Et s'il change, c'est qu'il a une histoire, où l'homme a aussi sa place.

Cela a-t-il modifié le rapport des astronomes à leur science ?

Souvenez-vous de l'astronomie telle qu'elle existait par exemple au temps de François Arago, il y a deux siècles : les étoiles que l'on observait à travers les télescopes semblaient appartenir à une réalité étrangère, loin de celle des humains. Mais si l'Univers a une histoire, cela change notre angle de vue : nous les regardons pour essayer de comprendre nos origines, comme nous tentons de le faire à travers la théorie de l'évolution. D'où venons-nous, pourquoi sommes-nous là, de quoi est fait notre passé ? L'homme est au coeur des recherches astronomiques.

L'un des objectifs de l'Année de l'astronomie est de faire comprendre au public que cette science le concerne au plus haut point, car elle lui parle de lui. Guy Béart ne chantait-il pas : «Parlez-moi de moi, il n'y a que ça qui m'intéresse»... Et pour cela, il faut des passeurs : il y a de plus en plus de chercheurs qui veulent communiquer, partager leurs recherches. L'astronomie est d'ailleurs à la jonction de deux domaines : la poésie et la science. Le ciel est à la fois un lieu d'émerveillement et un lieu de connaissance, de rationalité, à partir duquel on peut construire des théories, à l'instar de Galilée ou Einstein. Les phénomènes célestes exercent un attrait puissant sur les jeunes gens et peuvent les motiver pour l'étude des sciences.

Est-ce que, personnellement , le fait de regarder le ciel vous a amené à regarder la terre autrement ?

Etudier l'Univers donne un sens dramatique plus fort à ce qui se passe aujourd'hui sur Terre - je veux parler de la menace que nous faisons peser sur l'environnement par nos activités polluantes et destructrices.
Dans notre Système solaire, seule la Terre abrite de la vie. Il s'est passé ici quelque chose de spécial, que les scientifiques peinent à expliquer aujourd'hui encore. Lorsqu'elle est née, il y a 4,5 milliards d'années, notre planète était un monde stérile, une boule de lave incandescente. Et pourtant, seulement quelques centaines de millions d'années plus tard, la vie foisonnait déjà dans les océans. Ce n'était encore que des bactéries et des algues bleues, mais elles allaient donner naissance, au fil des millénaires, à toutes les plantes et les créatures que nous connaissons, y compris nous-mêmes.

Aujourd'hui, les activités humaines perturbent l'équilibre planétaire. Ce n'est pas la vie elle-même qui est menacée : elle est très robuste et pourra survivre sous certaines formes aux désordres qui s'annoncent. Mais l'homme, lui, est en péril. Il y a là quelque chose de dramatiquement ironique. L'espèce humaine a été capable de reconstituer le passé de l'Univers depuis le Big Bang, de montrer à quel point nous vivons sur un astre unique. Et c'est précisément elle qui est menacée de disparition - au moins d'une grave détérioration de ses conditions d'existence - par ses propres agissements !

Pour moi, l'astronomie et l'écologie sont les deux volets d'une même histoire. L'astronomie nous explique comment nous en sommes venus à être ici; l'écologie nous indique comment y demeurer dans des conditions convenables. Ces deux sciences portent ce message : regardons d'où nous venons, émerveillons-nous, mais faisons attention, car notre avenir sera peut-être moins beau.

"Réserve de ciel" pour revoir les étoiles
"Nos contemporains, pour la plupart, n'ont jamais vu la Voie lactée ni une belle lumière zodiacale, alors que nos grands-parents les connaissaient très bien", rappelle Hubert Reeves. En ville, on ne distingue plus en moyenne qu'une vingtaine d'étoiles, contre plus de 2000 à la campagne.
En cause : la pollution lumineuse. "Certes, l'éclairage nocturne a apporté de la sécurité dans les villes et sur les routes. Mais aujourd'hui, il est excessif. C'est un gaspillage d'énergie et il est nuisible aux oiseaux migrateurs. Surtout, il nous coupe du ciel et de l'émotion que procurent des myriades d'étoiles dans la nuit noire". Des clichés de la ville de Toulouse pris vers 1900 à partir du pic du Midi montrent une petite luminosité dans le lointain.
Les mêmes, aujourd'hui, font apparaître un immense dôme de lumière. Beaucoup d'objets célestes, noyés dans cette luminosité, ne peuvent plus être étudiés depuis le sol.
"Pour lutter contre cette pollution lumineuse et défendre le droit à un ciel noir, nous prévoyons de lancer le 11 juin 2009 au pic du Midi la création d'une 'réserve internationale de ciel étoilé'". Il s'agit de mettre en place une zone protégée destinée à sauvegarder l'observation de la voûte céleste. Car lorsque des communes et des municipalités regroupent leurs efforts, comme c'est le cas au Canada dans la région du mont Mégantic, près de la ville de Sherbrooke, quelques degrés de magnitude peuvent être rapidement regagnés. Et l'on profite à nouveau du spectacle de la nuit.

Quelles sont les découvertes récentes qui vous ont le plus frappé ?

Il y a tout d'abord la mise en évidence, en 1998, de l'existence d'une énergie sombre, une drôle de force répulsive qui donne un coup d'accélérateur à l'expansion de l'Univers. Cette découverte a pris tout le monde au dépourvu. Jusque-là, nous pensions avoir une bonne connaissance de la cosmologie. Et soudain, nous découvrons qu'il nous en manque un gros morceau de 70%, soit la proportion d'énergie sombre dans la composition de l'Univers. Un autre composant nous demeure inaccessible : c'est la matière noire.

Cette matière invisible et inconnue - qui représente pourtant plus de 25% de la composition de l'Univers ?- a été découverte en 1933 par l'astronome suisse Fritz Zwicky, grâce à ses effets gravitationnels sur les galaxies. Ces deux grandes inconnues - énergie sombre et matière noire, soit 95% de l'Univers - nous confrontent à notre ignorance : nous mesurons leurs effets, mais nous ne savons pas de quoi il s'agit. En fait, nous ne connaissons la nature que de 5% de l'Univers.

L'autre domaine très excitant de l'astronomie, c'est la découverte depuis 1995 de plus de 300 exoplanètes. Aujourd'hui, nous sommes à la veille d'observer la nature chimique de l'atmosphère de ces planètes, une étape fondamentale dans la recherche de signes de vie ailleurs que sur Terre. Si nous détections de l'oxygène dans l'atmosphère d'une de ces exoplanètes, cela pourrait indiquer qu'il y a de la vie à cet endroit. Dans le Système solaire, la Terre est la seule planète dont l'atmosphère contient de l'oxygène.

Pourtant, comme Vénus et Mars, elle ne disposait que de gaz carbonique à ses débuts. Ce sont les êtres vivants - les petites cellules, le plancton marin - qui, par leur respiration, ont changé la nature de notre atmosphère. Si la vie terrestre venait à disparaître, notre planète retrouverait une atmosphère de gaz carbonique. La présence d'oxygène dans une atmosphère est un état instable, qui doit être maintenu par la respiration. C'est donc un excellent indice pour rechercher la vie ailleurs.

La recherche d'une vie extraterrestre est-elle seulement fantasmatique ?

Cette interrogation est très présente dans toute la recherche astronomique depuis... l'Antiquité grecque, où l'on se posait déjà la question de la pluralité des mondes : sommes-nous seuls dans l'univers, y a-t-il d'autres planètes habitées, d'autres intelligences ? En fait, la recherche de la vie comporte deux volets. Elle peut nous mener vers des planètes habitées par des bactéries qui, sans doute, ne se posent pas beaucoup de questions. Mais aussi nous conduire vers des astres habités par des êtres capables de se poser des questions, de faire des recherches, de la science. Pour l'instant, du point de vue strict de la connaissance, nous n'avons aucune indication que cette vie existe sous une forme ou l'autre. Mais, personnellement, j'ai l'intuition qu'il y a beaucoup de planètes habitées.

Sur quoi se fonde cette intuition ?

Je vais recourir à une argumentation indirecte qui est celle des trois fenêtres : la petite, la moyenne et la grande. La petite fenêtre s'ouvre sur la dimension des atomes et des molécules. Les astronomes ont identifié dans tout l'Univers les mêmes atomes que ceux que nous connaissons ici. Il n'y a pas d'atome présent dans l'espace qui ne soit pas présent sur la Terre, et vice versa. De même, les molécules spatiales - dont certaines ont des structures importantes, jusqu'à 115 atomes - ne sont pas différentes des molécules terrestres. Les lois de la physique atomique sont les mêmes partout. La nature se structure de la même façon, que ce soit dans les quasars les plus lointains ou sur cette moquette.

La grande fenêtre s'ouvre, quant à elle, sur la dimension des galaxies et des étoiles, c'est-à-dire l'Univers visible. Tous ces astres se ressemblent. Certes, ils ne sont pas identiques, mais leurs structures, leur évolution sont globalement les mêmes. Là encore, la nature s'organise de la même façon, depuis notre Voie lactée jusqu'aux premières galaxies visibles.

Reste la fenêtre intermédiaire, c'est-à-dire la nôtre, celle des organismes vivants. C'est une dimension que nous ne pouvons pas voir aujourd'hui en dehors de la Terre. Mais si la nature se structure de la même manière dans la petite et la grande fenêtre, il est plausible qu'elle se structure également de la même façon dans la fenêtre intermédiaire. Mieux : il serait étonnant que la nature, s'étant structurée de la même manière à toutes les échelles, ait laissé un vide au milieu...

Ceux qui ne croient pas à une vie extraterrestre avancent souvent comme argument le paradoxe dit de Fermi. En 1950, le physicien italien Enrico Fermi posait la question suivante : s'il existe des êtres vivants partout, et donc des civilisations ayant atteint des niveaux de technologie supérieurs aux nôtres, comment se fait-il que ces extraterrestres ne soient pas venus sur Terre ? «Si les extraterrestres existent, demandait-il, où sont-ils donc ?» A mon avis, ce paradoxe a été mal interprété. Il faut se souvenir qu'à l'époque, on craignait une guerre nucléaire. L'ensemble de l'armement d'alors, notamment les bombes à hydrogène, aurait pu exterminer des milliers de fois l'humanité.

Dans ce contexte, l'argument de Fermi signifierait plutôt ceci : au moment où une civilisation atteint le niveau technologique suffisant pour aller visiter les autres planètes, elle découvre également l'énergie nucléaire et les bombes atomiques. Selon moi, Fermi ne voulait pas dire qu'il ne peut y avoir de vie développée dans la Galaxie, mais plutôt qu'il ne peut y avoir de vie développée durable. Cela, on ne peut le nier Pour passer «l'examen de Fermi», il faut être capable de coexister avec ses bombes à hydrogène !

L'astronomie s'intéresse à l'infiniment grand et la physique, à l'infiniment petit. Comment concilier ces deux extrêmes ?

Après 1965, à partir du moment où la théorie du Big Bang a été admise, les physiciens et les astrophysiciens ont partagé les mêmes domaines d'étude, liés à la physique des hautes énergies. Ils ont écrit ensemble le chapitre des premiers instants de l'Univers. Pour reproduire les températures extrêmes de cette époque, nous avons besoin d'accélérateurs comme celui du Cern, à Genève. Dans cette sorte de simulateur, nous allons essayer d'explorer le lointain passé de l'Univers, pour comprendre quelles lois physiques le gouvernaient et comment se comportait la matière à ces très hautes énergies. C'est important, car ces premiers instants vont influencer l'avenir du cosmos. Ce court-circuit temporel concrétise en quelque sorte l'union des deux extrêmes.

L'un des problèmes fondamentaux de la physique aujourd'hui, cependant, c'est de réunir ces extrêmes dans une même théorie, une théorie physique quantique de la gravité. Nous avons en effet la physique quantique, qui fonctionne très bien pour les particules, et la relativité générale - une théorie de la gravité -, parfaite aux grandes échelles. Ces deux théories, chacune dans son coin, font des choses formidables; mais c'est la jonction entre elles qui pose un problème. Pour remonter au tout début de l'Univers, il faut conjuguer les deux échelles. Or il ne peut pas exister deux théories.

Au-delà des théories et des équations, peut-on se demander si l'Univers a un sens ?

Ce ne peut être qu'une question personnelle, subjective, à laquelle la science ne sait pas répondre. Parce que la science n'est pas un langage de sens. La science nous dit comment sont les choses, mais ce n'est pas dans ses cordes de dire quelle est leur valeur; le bien et le mal ne sont pas de son domaine. Elle peut vous expliquer comment fabriquer des OGM, mais pas si vous devez en fabriquer ou non; idem pour la bombe atomique. Elle est du domaine explicatif, elle présente des faits, un dossier. Et avec ce dossier entre les mains, c'est à chacun d'affronter la question du sens. Les problèmes entre science et religion, notamment, sont toujours apparus lorsque l'une a tenté de pénétrer sur le territoire de l'autre. Pour ma part, je ne crois pas qu'il existe quelque part des tables de pierre sur lesquelles est gravé le sens de la vie. Je pense qu'il est du devoir de chacun de le trouver pour lui-même.

Savoir que nous nous inscrivons dans l'histoire de l'Univers est tout de même rassurant; beau ?

Oui, et très important... Mais qu'en faisons-nous concrètement ? Nous nous retrouvons tout de même face à bien des questions, des doutes, des surprises. Tel, par exemple, l'affrontement de deux aspects de la réalité : d'un côté, la beauté de l'Univers, de l'autre, les camps d'extermination. Il y a de quoi vous rendre, pour le moins, perplexe. Nous ne vivons pas dans un monde où le niveau de justice égale le niveau de beauté.