Stonehenge : la découverte qui bouleverse toutes les hypothèses sur le mystère de l’origine du monument mythique

Une équipe de chercheurs autrichiens et britanniques a récemment publié les conclusions d'une étude menée sur le célèbre site de Stonehenge, en Angleterre. Le lieu aurait ainsi été habité par l'homme dès 8820 av. J-C...

Découverte
Publié le 29 Août 2014 - Mis à jour le 1 Septembre 2014


C'est l'un des plus anciens mystères de la planète : à quoi servait le temple de Stonehenge, vestige préhistorique du sud de l'Angleterre ? Les scientifiques ont réalisé des progrès considérables ces dernières années pour parvenir à décoder ses secrets, mais un pas conséquent semble toutefois avoir été récemment accompli.
D'après les conclusions d'une étude menée par des chercheurs britanniques et autrichiens publiées mercredi 27 août, la zone dans laquelle se trouvent ces célèbres "pierres suspendues" abrite également plusieurs monuments néolithiques souvent méconnus, enterrés juste en-dessous de la surface du sol. Pour mener à bien leurs recherches, les scientifiques ont utilisé un radar et un laser 3D permettant de sonder le sous-sol sans avoir à creuser, évitant ainsi d'altérer les lieux. Ils ont alors réalisé que le site, initialement daté à 1848 av.J-C

 Grâce au carbone 14, aurait en fait accueilli une activité humaine en 8822 av. J-C...
Baptisée "Stonehenge Hidden Landscape Project", cette étude a permis aux chercheurs de découvrir 15 nouveaux monuments autour du site initial et d'identifier notamment des puits, des auges ou encore des tranchées. Une vaste fosse de 4,5 mètres a précisément retenu l'attention de Vince Gaffney, professeur à l'université de Birmingham, qui a co-dirigé cette étude : ce dernier pense que les hommes y mettaient le feu pour que le site puisse être aperçu de jour comme de nuit. "Il s'agit certainement d'un des sites les plus importants et les plus étudiés du monde (...) le lieu a été complètement transformé par cette étude, il ne sera plus jamais le même" a-t-il déclaré ce mercredi 27 août. 
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La fonction initiale des "cursus" a longtemps été un sujet de débat, voire de discorde entre les différents spécialistes. Les scientifiques affirment que les "cursus" étaient des routes utilisées pour des processions ; ces dernières suivent souvent l'alignement des planètes, comme à Stonehenge, où le "cursus" indique le lever du soleil le jour des équinoxes d'automne et de printemps selon plusieurs chercheurs. Contredisant certaines hypothèses formulées dans le passé, les 15 nouveaux monuments découverts à Stonehenge laissent ainsi penser aux scientifiques qu'il ne s'agissait pas d'un site isolé, fréquenté uniquement pour des occasions particulières, mais que le lieu était au contraire plutôt animé par une multitude d'activités.
Grâce à ces récentes découvertes, les chercheurs pourront bientôt élaborer une carte illustrant avec fidélité la géographie du site à l'ère néolithique. "Je pense que ce que nous sommes en train de prouver, c'est la présence d'un mouvement liturgique complexe (...) nous devrions désormais mieux comprendre la zone puisque nous savons où se situent les monuments" a précisé Vince Gaffney. L'histoire n'est jamais figée...

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De l’exobiologie à l’astrobiologie
Émergence et développement d’une nouvelle science interdisciplinaire
François Raulin

Dès qu’il a commencé à regarder et à observer le ciel, l’Homme a imaginé qu’il y avait dans ces lointains ailleurs d’autres mondes habités par d’autres vies, bien que souvent à l’image de la vie terrestre. François Raulin revient sur cette quête des mondes extraterrestres.
The Exobiology branch conducts research in Exobiology seeking to increase our knowledge of the origin, evolution, and distribution of life in the universe. To what extent did chemical evolution occur in the primitive bodies of the solar system? How did life originate on the Earth, and what role did minerals play? What evidence exists between biological and environmental evolution?

Plan
Une question de tous les temps
La naissance de l’exobiologie
Le champ s’élargit
La situation internationale
L’exobiologie en France
Le futur ?

Texte intégral
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Une question de tous les temps
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La question de l’existence et de la nature d’une éventuelle vie extraterrestre a été réservée pendant très longtemps à la littérature, qu’il s’agisse de textes philosophiques ou d’ouvrages de science fiction... L’idée est en effet présente dans de très nombreux écrits. En particulier les réflexions d’Anaximandre de Milet (610 à 546 av. J. C.), d’Empédocle (490 à 435 av. J. C.), de Démocrite (460 à 435 av. J. C.) et d’Aristote (384 à 322 av. J. C.) sur l’origine de la vie suggèrent fortement l’idée que ce phénomène est universel et que la vie est aussi présente ailleurs. De Giordano Bruno, qui périt sur le bûcher de l’église catholique et romaine en 1600, et son Infini, l’univers et les mondes, à Bernard de Fontenelle (1657-1757), et ses Entretiens sur la pluralité des mondes, ou plus récemment Camille Flammarion (1842- 1925) et ses nombreux ouvrages de vulgarisation, dont La pluralité des mondes habités, la notion d’une vie ailleurs, et même d’une vie intelligente, est largement développée.
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Toutefois, malgré quelques actions ponctuelles, comme la recherche de micro-organismes dans des météorites par Louis Pasteur, la science de la vie extraterrestre a tardé à apparaître. Les observations de la planète Mars pendant la deuxième moitié du XIXe siècle ont généré le long épisode des canaux martiens, et laissé croire, jusqu’au début du XXe, à la présence de canaux artificiels sur Mars (contribuant sans doute au mythe des petits hommes verts). Les observations ultérieures faites avec des télescopes plus performants ont conduit à abandonner totalement cette hypothèse. On a toutefois continué de penser que Mars pouvait être habitée. Jusqu’aux années 1960, les changements de couleur de la surface martienne observés par les astronomes étaient même interprétés comme la présence de végétation.
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En parallèle, le développement de la radioastronomie a ouvert de nouvelles possibilités pour rechercher une vie ailleurs, et, plus précisément, une vie intelligente : il « suffisait » d’écouter le cosmos et de détecter d’éventuels messages dans le domaine des ondes radio. Cette approche est appelée aujourd’hui « SETI » de l’acronyme Search for ExtraTerrestrial Intelligence (recherche d’intelligence extraterrestre). La première expérience SETI a été effectuée en 1960 par le jeune radioastronome Franck Drake. Des centaines d’écoutes de ce type ont été menées depuis, avec des outils de détection et de traitement de données plus adaptés, y compris en France au radiotélescope de Nançay sous l’impulsion de Jean Heidmann et François Biraud. Cependant, la systématique dans le domaine de la recherche de vie extraterrestre est issue d’une tout autre approche : l’exploration spatiale.
La naissance de l’exobiologie
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C’est pendant le développement du programme Apollo de la NASA que le mot « exobiologie » a été inventé. La NASA se préparait à envoyer des astronautes sur la Lune. Ils allaient y collecter des échantillons et les rapporter sur Terre. N’y avait-il pas là un risque que ces échantillons contiennent des micro-organismes lunaires, susceptibles d’interagir avec la vie terrestre et de la mettre en péril ? La NASA a alors constitué un groupe de travail pour étudier cette question. Un des membres de ce groupe, Joshua Lederberg1, lauréat du prix Nobel de médecine en 1958, introduisit le mot « exobiologie » pour désigner la science qui s’intéresse à la vie extraterrestre.
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Nous connaissons aujourd’hui les conditions hostiles qui règnent à la surface de la Lune, irradiée par les rayonnements très énergétiques émis par le soleil (UV et vent solaire) et les rayons cosmiques, incompatibles avec l’apparition et le développement de systèmes vivants. Aussi, l’hypothèse de la présence possible sur notre satellite naturel de micro-organismes vivants, y compris ceux que nous aurions pu y apporter lors des missions d’exploration, est-elle abandonnée. En revanche, l’exobiologie était née et ce nouveau domaine scientifique allait connaître une expansion très rapide. Six ans seulement après le premier pas de l’Homme sur la Lune, la NASA lançait la mission Viking vers Mars. Chacune des deux sondes Viking qui se posèrent à la surface de la planète rouge l’été 1976 incluait les premières expériences exobiologiques de l’exploration spatiale : trois instruments spécifiquement destinés à mettre en évidence une activité biologique dans le sol martien.
Le champ s’élargit
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Depuis, le domaine de l’exobiologie a largement évolué, sous l’impulsion de microbiologistes mais aussi de chimistes et d’astrophysiciens, comme Carl Sagan. Ce scientifique qui a travaillé avec Lederberg, a su marier de façon efficace et fructueuse les sciences physiques et sciences de l’Univers avec les sciences de la vie. Premier exobiologiste ayant une réelle approche pluri- et interdisciplinaire, il a su aussi promouvoir ce nouveau domaine par une activité de vulgarisation exceptionnelle. Aujourd’hui, l’exobiologie a largement repoussé ses frontières. Ce domaine englobe à présent l’étude de l’origine, de la distribution et de l’évolution de la vie dans l’Univers, ainsi que des processus et structures qui sont liés à la vie. L’exobiologie est donc devenue aujourd’hui l’étude de la vie dans l’Univers. En parallèle, la communauté des astronomes et principalement des radioastronomes s’intéressant aux expériences « SETI », a introduit au début des années 1980 l’appellation « Bioastronomie ». Elle a aussi convaincu l’Union astronomique internationale de créer une commission sur cette thématique. Cette communauté organise depuis une conférence internationale tous les trois ans.
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Plus récemment, au milieu des années 1990, la NASA a introduit le terme « Astrobiologie » pour désigner un domaine scientifique quasi identique (à la différence indiquée par l’agence américaine, que l’astrobiologie inclut le futur de la vie). Coïncidence ou stratégie, la NASA a lancé cette appellation alors qu’elle préparait son ambitieux programme d’exploration de Mars et avait besoin d’un soutien important du Congrès. Ce programme a pu être développé avec succès, en commençant par les lancements des missions Mars Global Surveyor et Mars PathFinder en 1996. Au même moment, la NASA créait son programme d’institut virtuel d’astrobiologie (NASA Astrobiology Institute ou NAI) qui réunit aujourd’hui seize centres aux États-Unis, avec de larges collaborations internationales.
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En fait, ces trois appellations (sans compter une quatrième, « Cosmobiologie », peu utilisée) sont quasi-synonymes et, grosso modo, désignent toutes l’étude de la vie dans l’Univers. Il s’agit d’un domaine faisant appel à de nombreuses disciplines, allant des sciences souvent considérées comme « dures », telles que la physique (et l’astrophysique), en passant par les sciences « moins dures » de la chimie, la géologie, la biologie et les sciences de la vie en général, et allant même jusqu’aux sciences de l’homme et de la société.
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Les approches sont nombreuses. Elles comprennent bien sûr la recherche de vie ou de signatures biologiques, présentes ou passées, ailleurs que sur Terre. Cette recherche peut se faire dans le système solaire par télédétection ou, depuis peu, grâce au développement des technologies spatiales, par mesures in situ. Elle peut aussi se faire hors du système solaire, par l’approche SETI et devrait pouvoir se faire dans un futur proche, par la détermination de la composition des atmosphères des planètes extrasolaires ou « exoplanètes », que nous savons détecter depuis plus de dix ans (près de 300 répertoriées à ce jour).
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Mais l’exobiologie (et ses synonymes) inclut aussi l’étude du seul exemple de vie dont nous disposions pour l’instant : la vie terrestre comme référence. Plus précisément, l’étude de son ou ses origine(s), de sa diversité, de son évolution et de la vie terrestre dans des conditions extrêmes. La vie sur Terre est l’aboutissement d’une évolution chimique de composés organiques (~carbonés) en présence d’eau liquide, et sous flux d’énergie. Aussi l’exobiologie comprend-elle également l’étude de la chimie organique dans des environnements extraterrestres.
La situation internationale
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La communauté exobiologique existait en fait avant l’invention de ce mot. On peut considérer qu’elle a commencé à se structurer au milieu des années 1950, et ce autour d’une nouvelle thématique : la chimie « prébiotique ». Stanley Miller venait de publier en 1953 dans la revue Science les résultats de son expérience, à présent célèbre. Il démontrait que l’évolution chimique de composés très simples dans des conditions simulant l’environnement primitif terrestre, peut conduire à des composés d’intérêt biologique, première étape vers la vie.
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Il montrait aussi l’importance de la chimie de composés organiques simples dans l’eau liquide. De nombreuses équipes de chimistes et physicochimistes dans le monde se sont alors lancées dans des études de cette chimie particulière que l’on appelle à présent « prébiotique ».
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Dès les années 1970, une société savante internationale est créée qui couvre tous les domaines liés à l’origine de la vie : l’ISSOL (International Society for the Study of the Origin of Life). Une conférence internationale sur l’origine de la vie (International Conference on the Origin of Life) est organisée tous les trois ans. La quinzième a eu lieu en août 2008 à Florence et a rassemblé près de 400 participants. Du fait des très forts recouvrements entre les questions traitées lors de cette conférence et celle de bioastronomie, il est prévu qu’en 2011 les deux soient combinées. La communauté exobiologique française a proposé de l’organiser à Montpellier, ce qui vient d’être accepté par les responsables des deux organismes.
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Le domaine de l’exo/astrobiologie est aussi présent depuis la fin des années 1960 dans les commissions scientifiques du COSPAR (Committee on Space Research), organisme international qui s’occupe de la recherche spatiale sous tous ses aspects. L’assemblée générale du COSPAR qui a lieu régulièrement depuis 1960 (tous les ans, puis tous les deux ans depuis 1980) réunit plusieurs milliers de scientifiques, dont de nombreux exo/astrobiologistes. Sa commission des sciences de la vie comprend d’ailleurs depuis 2004 une sous-commission d’astrobiologie.
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Le domaine a connu un accroissement très important depuis les années 1980, et les communautés exo/astrobiologiques se sont structurées dans de nombreux pays dans les années 1990. Aux États-Unis, cette structuration s’est effectuée, comme indiqué précédemment, avec la création du NAI en 1998. En France, au même moment le GDR Exobio est créé par le CNRS et va jouer ce rôle. De nombreux autres pays suivent ces exemples : Centre d’astrobiologie en Espagne (CAB), en Grande-Bretagne, Suède, Russie, Australie, Finlande, Japon et Mexique, entre autre. Malgré l’établissement de ces structures nationales, l’Europe n’est pas en reste. La société savante européenne d’astrobiologie (European Astrobiological Network Association, EANA) voit le jour en 2001, sous l’impulsion de nombreux exo/astrobiologistes responsables ou représentants des structures nationales citées ci-dessus, et avec le soutien de l’Agence spatiale européenne (ESA). L’un des principaux acteurs dans la création de l’EANA est un français, André Brack, qui en a assuré la présidence jusqu’en 2008.
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Parallèlement, le développement des activités spatiales en Europe et des missions d’exploration planétaire est en train d’ouvrir l’approche « recherche in situ » de l’exo/astrobiologie à une communauté scientifique de plus en plus large. L’appel à proposition de mission « Cosmic Vision, 2015-2025 » fait par l’ESA en 2006 a donné lieu à de nombreuses réponses de la communauté internationale, dont une quarantaine intéressant l’exo/astrobiologie.
L’exobiologie en France
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Dès les années 1970, plusieurs équipes travaillent en France sur l’origine de la vie (parfois appelée alors « Biogenèse »). Chimistes, biochimistes, biophysiciens osent se fourvoyer dans un domaine alors très éloigné des thèmes prioritaires soutenus par les grands organismes de recherche, dont le CNRS. Des expériences et/ou des concepts sont développés par les équipes de René Buvet, de Charles Sadron, d’Orcel, de Pulmann. De très jeunes (à l’époque) chercheurs sont attirés par ce domaine et rejoignent ces équipes. Certains parmi eux iront aussi effectuer des séjours de longue durée aux États-Unis : au début des années 1970, André Brack chez Leslie Orgel (chimie prébiotique des acides nucléiques) ; François Raulin chez Carl Sagan (synthèse prébiotique d’acides aminés), puis en 1979 chez Cyril Ponnaperuma (chimie organique extraterrestre en relation avec la mission Voyager). C’est à cette époque que la recherche spatiale a commencé à prendre de l’importance dans la communauté exobiologique, avec le développement d’expériences d’irradiation en orbite basse, et surtout de missions d’exploration planétaire.
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La thématique exobiologie est reconnue par l’agence spatiale française (Centre national d’études spatiales, Cnes) dès la fin des années 1970, du fait des expériences en orbite terrestre. Elle fait alors partie du domaine des sciences de la vie et est scientifiquement coordonnée par un biologiste : Hubert Planel. Dix ans plus tard, avec la perspective des missions d’exploration planétaire, l’exobiologie passe dans le domaine de l’exploration de l’Univers au Cnes.
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La communauté française est alors prête à se structurer. Coordonné par plusieurs d’entre eux, dont F. Raulin et A. Brack, et avec le soutien du CNRS et du Cnes, le premier colloque national d’exobiologie a lieu à Roscoff en 1997. Une demande de création de structure nationale d’exobiologie est envoyée au CNRS l’année suivante. Il en résulte en 1999 la création par le CNRS d’un Groupement de recherche en exobiologie (GDR Exobio) qui sera dirigé jusqu’en 2006 par F. Raulin, puis depuis 2007 par Frances Westall. Le GDR Exobio est en fait une fédération d’équipes qui a pour but de promouvoir et coordonner le développement de programmes en exo/astrobiologie en France, avec l’appui du CNRS (ex-SDU, actuellement MPPU) et du Cnes. Il concerne plusieurs dizaines de laboratoires et environ 200 chercheurs. Il lance un appel annuel à propositions, incite l’organisation de nombreux ateliers sur ses thématiques. Une école d’été d’exobiologie est organisée tous les deux ans (l’École de Propriano, coordonnée par Muriel Gargaud, de l’observatoire de Bordeaux). Enfin, il organise régulièrement un colloque national d’exobiologie (le dernier, fin mai 2008).
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En 2004, compte tenu de l’expansion du domaine, le Cnes décide de créer un groupe thématique d’exo/astrobiologie, analogue pour l’exobiologie de ce qu’est son groupe Système solaire pour l’exploration planétaire.
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Enfin, le CNRS crée en janvier 2007 un nouveau Programme interdisciplinaire « Origine des planètes et de la vie ». Le PID OPV avec un budget (500 kEuros/an) d’un ordre de grandeur supérieur à celui du GDR, devrait progressivement intégrer ce dernier. Son conseil scientifique comprend d’ailleurs de nombreux membres du GDR Exobio, dont Marie-Christine Maurel et F. Raulin, respectivement présidente et secrétaire scientifique du PID OPV. De plus, le PID OPV est dirigé par deux astrophysiciennes, Anne-Marie Lagrange et Maryvonne Gerin. Ce programme est un exemple d’interdisciplinarité : 50 propositions ont été reçues en réponse à son dernier appel d’offres, venant d’équipes appartenant à une large variété de départements du CNRS (MPPU, SC, SDV, SHS en particulier).
Le futur ?
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L’exobiologie est par essence même basée sur l’interdisciplinarité, faisant intervenir la plupart des grands champs disciplinaires classiques, des sciences dures, aux sciences molles... La chimie est quasiment située à la frontière entre ces deux grands domaines. Or, les chimistes ont été parmi les premiers exobiologistes en France, c’est sans doute une conséquence de cette place particulière.
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Mais il faut aussi noter le rôle clé joué par l’astrophysique et la planétologie dans le développement de l’exobiologie : la création du GDR puis celle du PID OPV en sont une illustration claire. L’interdisciplinarité, c’est l’avenir de la science. L’adaptation puis l’utilisation d’outils développés par d’autres champs disciplinaires peut être une source très riche de nouvelles découvertes. Le développement des recherches dans le monde des sciences de la vie et celui des sciences de l’environnement (atmosphère, climat) l’a déjà démontré. Ce devrait être encore plus exemplaire dans le cas de l’exobiologie, qui couvre toutes les sciences, des plus dures aux plus douces...
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Or, les grands organismes qui gèrent la recherche publique en France sont encore bien mal adaptés à ce besoin d’interdisciplinarité. Le découpage en départements et/ou en sections du CNRS rend parfois bien difficile les actions transdisciplinaires, telles que celles s’appuyant sur la chimie ou les sciences de la vie et la planétologie, dans le cadre de programmes tels que le PID OPV. Avec l’établissement de commissions interdisciplinaires, le CNRS a, en partie, résolu les problèmes.
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En revanche, ces problèmes persistent de façon très pénalisante pour les domaines tels que l’exobiologie en ce qui concerne l’enseignement supérieur, avec le découpage en sections du CNU dont les cloisonnements restent difficilement compatibles avec une réelle interdisciplinarité.
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Notes
1 Biologiste américain, professeur et directeur des laboratoires de médecine moléculaire à l’université Stanford, Joshua Lederberg est le fondateur de la génétique moléculaire.

Pour citer cet article
Référence électronique
François Raulin, « De l’exobiologie à l’astrobiologie », La revue pour l’histoire du CNRS [En ligne], 23 | 2008, mis en ligne le 03 janvier 2011, consulté le 15 mai 2015. URL : http://histoire-cnrs.revues.org/8883

Auteur
François Raulin
Ancien directeur du Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques du CNRS, François Raulin y est responsable du groupe de physico-chimie organique spatiale. Il est aussi le fondateur du GDR Exobio, une fédération de laboratoires du CNRS travaillant dans le domaine de l’exobiologie. Par ailleurs, il participe aux missions en cours ou en préparation d’exploration de la planète Mars, des comètes et du système solaire externe (Europe, Titan et Encelade).

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L’astronomie, une belle aventure humaine
Pierre Léna

Résumé
En jetant un regard vers le demi-siècle écoulé (1950-2000), il est passionnant d’observer les développements majeurs qu’a connus l’astronomie en France et dont ce numéro se fait l’écho. Des acteurs de premier plan y racontent quelques-unes des belles aventures scientifiques de ces années et leur étonnante fécondité.

Indexation
Mots-clés :astronomie, astrophysique


Il aurait fallu dix fois plus d’espace et de témoins pour rendre justice à cet effort collectif, qui a remis notre pays à la place qui avait été la sienne dans l’histoire de l’astronomie européenne, avant que les terribles guerres du XXe siècle ne le rabaissent presque jusqu’à l’abandon. Jean-Claude Pecker, qui vécut la renaissance de l’après-guerre, témoigne de ces premiers moments où la vitalité scientifique de l’Institut d’astrophysique du CNRS allait développer les liens des astronomes avec la physique française, elle-même en plein renouvellement.
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Le grand enjeu des années 1960-1970 fut celui des moyens d’observation, à toutes les longueurs d’onde du spectre. Dans notre pays, la volonté de redressement et l’intelligence des astronomes d’alors, conjuguées à de solides collaborations internationales, donnèrent naissance à la radioastronomie avec le radiotélescope de Nançay, aux débuts de l’aventure spatiale dans l’ultraviolet et l’infrarouge avec les fusées et satellites du Centre national d’études spatiales, à la construction d’un grand télescope optique moderne avec l’instrument CFH d’Hawaii.
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Dans le même temps, la dimension politique, si essentielle dans la science moderne quand elle fait appel à de grands équipements, prenait forme. Au sein du CNRS, la création de l’Institut national d’astronomie et de géophysique (Inag) dotait les astronomes français d’un outil de pilotage et de réalisation au sein duquel il devenait possible de confronter les objectifs, de concerter des décisions stratégiques engageant l’avenir, enfin d’offrir aux pouvoirs publics une position solidement élaborée. Il est réconfortant de noter que l’Inag, devenu Insu en étendant son périmètre à toutes les sciences de l’Univers, sert aujourd’hui de modèle au concept d’Institut adopté par le CNRS. C’est un même mouvement qui, après la loi Savary de 1984, rénova les liens entre universités et observatoires – devenus Observatoires des sciences de l’Univers (OSU) – sur bien des campus, de Bordeaux à Strasbourg, et enracina désormais la recherche astronomique dans la vie universitaire. La création de deux grands laboratoires nouveaux, sur les campus d’Orsay et de Grenoble, conforta ce mouvement qu’accompagna le Commissariat à l’énergie atomique par son puissant Service d’astrophysique.
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La renaissance de l’Europe scientifique, avec la création du Cern, allait servir de modèle à la création en 1962 de l’Observatoire européen austral (ESO), comme le raconte ici Catherine Cesarsky, qui dirigea récemment cette institution parvenue au premier plan mondial, tant avec le Very Large Telescope dans le domaine optique, qu’avec le projet Alma en radioastronomie, un projet qui doit tant aux compétences construites autour de l’Institut de radioastronomie millimétrique (Iram) bâti vingt ans plus tôt entre la France (CNRS), l’Allemagne et l’Espagne. Dans le VLT comme dans Alma, le rôle de l’astronomie française fut et demeure considérable.
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L’exploration du système solaire et de ses planètes ainsi que les observations stellaires, extragalactiques ou cosmologiques ont connu une extraordinaire floraison avec l’accès à l’espace qui s’est amplifié lors de la création de l’Agence spatiale européenne en 1975, et les collaborations de toutes espèces qui se nouèrent tant avec les États- Unis qu’avec l’Union soviétique d’alors. Deux acteurs de premier plan y font ici écho : Thérèse Encrenaz, qui tout au long de sa carrière a accompagné la floraison de missions spatiales vers les planètes et participé aux découvertes associées ; François Mignard, qui a vécu l’aventure européenne du satellite Hipparcos. Ce projet a entièrement renouvelé une science ancienne, l’astrométrie, que certains croyaient tombée en désuétude, et ouvert la voie à la magnifique mission Gaia, que l’Europe se prépare à lancer et dont cet auteur est un des acteurs majeurs.
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Si cette seconde moitié du XXe siècle fut l’âge d’or de l’astrophysique, ce qui se dessine à l’avenir n’est pas moins attirant : les grandes missions cosmologiques, telle la mission Planck lancée en 2009, s’attaquent à l’un des plus grands problèmes de la physique contemporaine révélé par l’astrophysique, celui de la matière noire. La découverte des planètes extrasolaires a conforté les premiers pas d’un nouveau champ de recherche, la bio-astronomie, qui s’interroge sur les conditions d’apparition de la vie sur Terre et l’éventuelle – ou probable ? – occurrence d’un phénomène analogue ailleurs dans l’Univers. François Raulin, qui fut parmi ces pionniers, décrit ici l’émergence de ce champ, et le rôle tout à fait éminent que la structure très interdisciplinaire du CNRS a joué dans celle-ci.
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Ce panorama, largement évoqué dans les pages qui suivent, serait incomplet s’il n’évoquait pas l’enthousiasme de jeunes et brillants apprentis chercheurs qui ont, année après année, apporté pendant ces décennies leur créativité dans nos laboratoires et les font vivre aujourd’hui. À raison de quelques dizaines de thèses soutenues chaque année – entre 50 et 80 environ pour toute la France – nos écoles doctorales ont su attirer une grande diversité de talents, tantôt plus mathématiciens, plus ingénieurs, plus expérimentateurs, plus observateurs, plus théoriciens. Ces écoles ont offert à beaucoup d’entre eux le marchepied qui leur a permis d’accomplir, souvent après moult difficultés, leur rêve : devenir chercheur en astronomie, que ce soit au CNRS, dans une université ou une organisation internationale.
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Pour citer cet article
Référence électronique
Pierre Léna, « L’astronomie, une belle aventure humaine », La revue pour l’histoire du CNRS [En ligne], 23 | 2008, mis en ligne le 03 janvier 2011, consulté le 14 mai 2015. URL : http://histoire-cnrs.revues.org/8583

Auteur
Pierre Léna
Pierre Léna est professeur émérite à l’université de Paris Diderot-Paris 7.

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 Le  Mètre


Le mètre (symbole m, du grec ancien μέτρον, métron mesure1) est l'unité de base de longueur du système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde2.


Au début de l'ère chrétienne, une relative uniformité des unités de longueur avait régné, dans le bassin méditerranéen, grâce à la suprématie de l'Empire romain qui avait imposé de fait le pied romain.
Avec la décadence puis le morcellement de l'Empire romain, chaque peuple a progressivement défini une unité de mesure de longueur adapté à sa région ou à son activité.
Plusieurs projets d'unification, lancés par divers monarques, n'ont pu mettre fin à ces pratiques locales3.
Prémices d'une définition universelle[modifier | modifier le code]
En 1668, John Wilkins publie la description d'une « mesure de longueur universelle », d'une unité de mesure dans le système décimal et qui serait la longueur d'un pendule qui oscille avec un battement d'une seconde, soit une période de 2 secondes. Sa longueur fondamentale est de 38 pouces de Prusse (1 pouce prussien = 26,15 mm), soit 993,7 mm. Dans ce même ouvrage, il en déduit la mesure du litre et du kilogramme, même si elles ne sont pas nommées ainsi4.
Sept ans plus tard, Tito Livio Burattini publie Misura Universale, ouvrage dans lequel il renomme la mesure universelle de Wilkins en metro cattolico (littéralement « mesure catholique » c'est-à-dire « universelle ») et confirme sa définition.
Il faudra cependant attendre plus d'un siècle pour que le mètre soit adopté et son usage généralisé par l'esprit des Lumières et de la Révolution française. Auparavant, les longueurs étaient mesurées en référence à l'humain (le pouce, le pied, la toise) ; comme chaque être humain est différent, on prenait souvent comme référence le roi, ce qui était un symbole monarchique fort. En pleine période révolutionnaire, en France, il fut donc décidé, afin de supprimer toute référence à un homme particulier et pour faciliter la diffusion du savoir, de choisir un étalon non humain unique et d'utiliser des multiples et sous-multiples de 10. Fini ainsi le pied qui valait 12 pouces.
Une longue série de tentatives va ainsi être concrétisée par l'adoption à l'Assemblée nationale, le 8 mai 1790, de deux décrets (signés par le roi Louis XVI, le 22 août) relatifs au projet d'unification des poids et mesures, proposé par Charles-Maurice de Talleyrand-Périgord, permettant le début des travaux d'une commission de l'Académie française des sciences5.
Première définition du mètre[modifier | modifier le code]
Le rapport de l'Académie des sciences du 19 mars 1791 — présenté par Nicolas de Condorcet — préconisait, parmi les propositions de Jean-Charles de Borda, que l'unité de longueur, baptisée mètre, soit basée sur une distance correspondant à une partie de l'arc du méridien terrestre5. Elle suggérait aussi que « l'on mesure, non pas tout un quart de méridien, mais l'arc de neuf degrés et demi entre Dunkerque et Montjuïc (Barcelone), qui se trouve exactement de part et d'autre du 45e parallèle et dont les extrémités sont au niveau de la mer5. »
Le mètre est défini officiellement le 26 mars 1791 par l'Académie des sciences comme étant la dix-millionième partie de la moitié de méridien terrestre (ou d'un quart de grand cercle passant par les pôles), ou encore le dix-millionième de la distance pour aller par le plus court chemin d’un pôle à un point donné de l’équateur3. Il s'avère que cette grandeur est quasiment identique au mètre du pendule défini à une latitude de 45° et au niveau de la mer, puisque celui-ci valait 0,993977 m de la nouvelle unité6,N 1.
Si ce n'est le corps humain, la nature restait donc la référence ; bien que la définition de Burattini aurait pu s'avérer plus précise, la définition du mètre par rapport à la longueur d’un chemin fut jugée plus compréhensible que celle d’un pendule liée à la définition de la seconde mais aussi à d'autres grandeurs comme la pesanteur6, N 2.
Toutefois, cette définition géophysique ne permettait pas de concrétiser le mètre pour le légaliser. En juin 1792, Jean-Baptiste Joseph Delambre fut chargé de mesurer la distance entre Dunkerque et Rodez pendant que Pierre Méchain mesura celle de Barcelone à Rodez. Ils devaient se retrouver à Rodez. Cela devait permettre d'établir précisément et concrètement la valeur du mètre.
En 1793, à Montjuïc près de Barcelone, Méchain détecta une incohérence entre les longueurs relevées et le relevé astronomique de la position des étoiles. La guerre franco-espagnole l'empêcha de réitérer ses mesures. Cet écart, qui n'était en fait pas dû à une erreur de manipulation mais à l'incertitude des instruments utilisésN 3, le plongea dans un profond trouble et il mit tout en œuvre pour éviter de devoir rendre compte de ses travaux à Paris.
En août 1793, la Convention nationale décréta que le système nouveau des poids et mesures se substituerait à l'ancien pour toute la République française.
C’est finalement la mesure de Delambre qui fut adoptée par la France le 7 avril 1795 comme mesure de longueur officielle7,6.

De février 1796 à décembre 1797, seize mètres-étalons gravés dans du marbre furent placés dans Paris et ses alentours, pour familiariser la population avec la nouvelle mesure. Aujourd'hui, il n'en subsiste que quatre :
    •    l'un est au 36 de la rue de Vaugirard, à droite de l'entrée ;
    •    le deuxième, replacé en 1848, est au 13 de la place Vendôme, à gauche de l'entrée du ministère de la Justice,
    •    le troisième est à Croissy-sur-Seine (Yvelines), dans un mur de la rue au MètreN 5,
    •    le quatrième à Sceaux (Hauts-de-Seine).
En 1799, Méchain se résigne à se rendre à une conférence internationale qui salue son œuvre scientifique. Il maquille alors ses résultats, ce qui rend le mètre-étalon de 1795 trop court de 0,2 mm par rapport à sa définition initiale de 1791 donnée par l’Académie des sciences. Ainsi en 1799, un nouveau mètre-étalon en platine fut créé à partir de cette définition et devint la référence (loi du 19 frimaire an VIII)8. La « fraude » de Méchain ne sera découverte par Delambre qu'en 1806, année où il réétudiera l'ensemble des résultats lors de la rédaction de Base du système métrique, sans pour autant renier ce nouveau mètre-étalon qui ne correspondait plus à la définition de 1791 de l’Académie des sciences. Ce second mètre-étalon (qui sera utilisé pendant 90 ans, soit la plus longue période légale pour ce mètre) ne correspondait donc déjà plus à la Terre.
Le système métrique décimal est officiellement adopté en France par la loi du 4 juillet 1837 qui favorise la connaissance à l'étranger de ce système. Avant même d'y être officiellement adopté, il est progressivement utilisé aux Pays-Bas en 1816, en Grèce en 1836, en Espagne en 1849, en Italie en 1850, aux États-Unis en 1866, en Allemagne en 1868, au Canada en 1871, etc.9
Le premier mètre étalon du BIPM[modifier | modifier le code]
En 1889, le Bureau international des poids et mesures (BIPM) redéfinit le mètre comme étant la distance entre deux points sur une barre d'un alliage de platine et d'iridium. Cette barre (la troisième concrétisation légale du mètre-étalon) est toujours conservée au pavillon de Breteuil à Sèvres10.
Cette concrétisation du mètre s'avérera vite assez peu compatible avec les progrès réalisés et avec les besoins de précision demandés par le milieu scientifique. Celui-ci s'inquiète déjà des conditions de conservation de ce mètre légal également difficile à reproduire en laboratoire, le mètre-étalon légal n’étant pas assez accessible pour permettre des mesures comparatives précises sans en même temps en altérer irrémédiablement ses propriétés physiques.
Définitions modernes[modifier | modifier le code]
En 1960, la 11e Conférence générale des poids et mesures (CGPM) redéfinit le mètre comme 1 650 763,73 longueurs d'onde d'une radiation orangée émise par l'isotope 86 du krypton11.
La 17e CGPM de 1983 redéfinit la vitesse de la lumière dans le vide absolu à 299 792 458 m/s, ce qui a pour effet de réviser la valeur du mètre comme étant la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde2,3.
La vitesse de la lumière dans le vide étant la même en tous points (résultat établi par l'expérience de Michelson-Morley et ayant servi de base à la relativité restreinte), la définition de 1983 est plus précise que l'antérieure car la seconde est l'unité du Système international (SI) qui est mesurée avec la plus faible incertitude11,2.
Conversions et repères[modifier | modifier le code]
Relation avec d'autres unités de mesures[modifier | modifier le code]
Il existe une relation entre l'unité de mesure (mètre), l'unité de masse (kilogramme), les unités de surface (mètre carré) et les unités de volume (mètre cube et litre, souvent utilisés pour désigner des volumes ou des quantités de liquides) :
    •    un mètre carré (m2) est, par exemple, la surface d'un carré dont chaque côté mesure un mètre ;
    •    un mètre cube (m3) est, par exemple, le volume d'un cube dont chaque arête mesure un mètre ;
    •    à l'origine, le kilogramme fut défini comme la masse d'un décimètre cube (dm3) d'eau pure, avant d'être remplacé par un étalon en platine d’un kilogramme (voir : Historique du kilogramme).
Dans certains métiers (terrassement, de construction, etc.), on parle de « mètre linéaire (noté : « ml »). Il s'agit d'un pléonasme, puisque le mètre désigne précisément une longueur de ligne et que la norme NF X 02-00312 précise qu'on ne doit pas affecter les noms d'unités de qualificatifs qui devraient se rapporter à la grandeur correspondante. Par ailleurs le symbole mℓ ou mL correspond dans le SI à millilitre, ce qui n'a rien à voir avec une longueur et est une source de confusion.
On emploie usuellement pour les gaz le normo mètre cube, anciennement noté « mètre cube normal », qui correspond au volume mesuré en mètres cubes dans des conditions normales de température et de pression. Cette unité n'est pas reconnue par le BIPM. Sa définition varie selon les pays et selon les professions qui l'utilisent.
En fait, et de façon générale, « le symbole de l’unité ne doit pas être utilisé pour fournir des informations spécifiques sur la grandeur en question. Les unités ne doivent jamais servir à fournir des informations complémentaires sur la nature de la grandeur ; ce type d’information doit être attaché au symbole de la grandeur et pas à celui de l’unité13 » (ici le volume). On doit donc dire « volume mesuré en mètres cubes dans les conditions normales de température et de pression », abrégé en « volume normal en mètres cubes ».

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