La probabilité d'apparition de la vie ailleurs que sur la Terre

[Pierre de Québec]

Parmi les grandes questions philosophiques, sans nul doute il y a celle-ci : sommes-nous seul dans l’univers ? Cette question embrasse un vaste champ de connaissance et d’exploration scientifique et, je trouve utile de la réduire quelque peu pour me donner une chance de trouver une ou des réponses plausibles en science ou à tout le moins des pistes de réponses. Je pose donc la question dans une version simplifiée : la vie est-elle un phénomène commun ailleurs que sur terre ? Aussi, je pose la question dans le forum « débats scientifiques » car la détection de la présence de vie relève strictement d’une question d’instrumentations, de mesures, de nombres ayant une signification physique et donc de la science et qu'en l'état actuel des connaissances, il y a place à un débat.

Christian Magnan expose une thèse sur le fait que la probabilité d’apparition de la vie est tellement faible dans notre univers, qu’en physique, nous sommes obligés de la considérer nulle et donc que la vie sur Terre est du au hasard.

L’argumentaire de monsieur Magnan est d’une rigueur indéniable et, à prime abord, implacable. Conclusion : l’incroyable chance ou encore la probabilité extrêmement réduite de l’occurrence de la chaîne d’événements conduisant à la vie rend physiquement improbable voir impossible la vie ailleurs.

Au cœur du raisonnement se trouve le calcul d’une probabilité et la signification en physique d’un nombre extrêmement petit. Alors, avec votre participation, j’aimerais vérifier si notre univers n’a pas en quelque sorte un parti pris pour la complexité menant à la vie ? Quels arguments¹ pouvons-nous soutenir pour démontrer que la probabilité d’apparition de la vie ne se réduit pas bêtement à une simple multiplication de probabilité d’événements indépendants et tellement nombreux dans la chaîne de causalité que le résultat ne peut que signifier 0 en physique ! Comme arguments de départ, j’avance ceux-ci.

1. Des molécules simples sont détectées dans les nuages interstellaires. Certes ce n’est pas de l’eau liquide ou des composés organiques complexes, mais cette lacune dans la détection d’ingrédients plus près du bout de la chaîne causale signant la présence de vie n’est-elle pas simplement due à l’imprécision de nos instruments ?
2. Nous savons théoriser et détecter des quantités phénoménales de minéraux partout dans l’univers. La complexité de ses molécules dépasse de beaucoup celle de l’eau. Logiquement, il devrait y avoir plus d’eau que de minéraux. Au vu du nombre grandissant de planètes extrasolaires détectées, si la probabilité d’existence d’une planète (donc des minéraux, du moins au cœur de la planète) est manifestement près de 1 (sans que l’on sache encore comment calculer une telle probabilité), alors celle de la présence de l’eau serait encore plus près de 1.
3. Dans le calcul d’une probabilité, il est requis de définir l’espace des événements possibles; je tire à pile ou face, donc l’espace des évènements possibles est [pile, face]. De même, si je réalise une expérience de chimie, la réaction se fera dans un réacteur. Ses deux concepts, espace des évènements possibles et réacteur (espace confiné) sont transposables à l’échelle de l’univers depuis le big bang à aujourd’hui : les étoiles ne sont pas présentent « partout », certes, elles semblent distribuer au hasard mais elles sont aussi regroupées au sein de galaxie (premier réacteur à « étoile » (utilisant la force de gravité comme moyen de confinement), ce que plusieurs appellent poétiquement pouponnière d’étoiles). Ce confinement a pour effet de réduire drastiquement l’espace des évènements possibles ce qui, comme corollaire, augmente la probabilité qu’un événement se produise. Ce raisonnement peut par induction expliquer pourquoi la probabilité de la présence de vie serait un phénomène « commun » et non extraordinaire.

¹ Arguments fondés sur un raisonnement scientifique. Je ne répondrais pas aux mystiques.
² Tous de masse largement supérieure à celle de la terre, mais nous pouvons raisonnablement déduire que l’imprécision des instruments et des techniques employées sont responsables de la non détection de planète de masse comparable à la terre.

[kognou]

Bonjour.

Vaste débat !
Quelques idées qui me viennent à l’esprit à ce sujet.
Préambule :
- A l’heure actuelle, personne ne sait définir précisément les conditions d’apparition de la vie. Notons que les scientifiques se « disputent » encore aujourd’hui ne serait-ce que pour définir « proprement » le concept de « vie ».
Il est alors à mon avis vain de chercher à calculer des probabilités à ce stade de nos connaissances, vu que rien de quantitatif ne pourra ressortir de ces calculs.
J’ai dis vain dans le sens où on obtiendra pas de réponse définitive, pas dans le sens futile.

- En effet, pour que ce débat ait un caractère scientifique et ne soit pas juste un panel d’opinions plus ou moins étayées par des arguments incertains - même s’ils semblent rationnels – on peut s’interroger sur ce que la science sait de la « vie », et comment elle pourrait répondre à cette question des plus profondes.


1ère piste :
- Une première approche est de regarder comment la vie s’est développée sur Terre et d’essayer de contraindre nos modèles d’apparition de celle-ci. Par exemple, la majorité des scientifiques pense que l’eau liquide est un facteur nécessaire. Cette hypothèse me parait crédible a priori. Or, comme le souligne Christian Magnan, on n’en a pas encore observé avec certitude ailleurs que sur terre. Cependant, certains pensent que les forces de marée à l’œuvre sur Europe engendrent des conditions de température et de pression compatibles avec la présence d’eau liquide salée dans le sous-sol de ce satellite. Si ceci était avéré, il faudrait certainement revoir les probabilités de Christian Magnan concernant la présence d’eau liquide.
- On peut ensuite se demander comment on est passé du stade « minéral » au stade « organique ». Pour donner une idée de la complexité du problème, parlons un peu du « choix » de l’ARN/ADN effectué par la nature. Ce système de conservation et de reproduction de l’information du vivant peu paraître a priori très paradoxal par plusieurs de ses aspects.
- 1) Pourquoi des poly anions pour faire une « colonne vertébrale » plutôt que l’alternance d’anions et de cations ou encore une structure basée sur des liaisons covalentes ? On pense aujourd’hui que ce « choix » permet de conserver des propriétés physiques globales à la molécule malgré ce que l’on « écrit dessus » (l’information génétique).
- 2) Pourquoi utiliser des liaisons hydrogène pour « fixer » les bases plutôt que des liaisons covalentes ou ioniques, pourtant bien plus stables ? Pour une plus grande flexibilité peut-être.
- Ainsi, en y regardant de plus près, on s’aperçoit que ces choix a priori non efficaces le sont !
- Mais quelles sont les conséquences de ces « choix » pour le passage « minéral-organique » ? Eh bien ils complexifient encore les mécanismes d’apparition de la vie ! En effet, ces molécules, supports de la vie, si elles sont stables dans nos cellules, ne le sont absolument pas dans ce que les scientifiques appellent la « soupe primordiale ». On remarquera par exemple que l’eau est « toxique » pour l’ADN dans ces conditions « primordiales ». (En effet, les liaisons hydrogènes se font préférentiellement avec l’eau plutôt qu’avec les constituants de l’ARN/ADN, sans histones protectrices).
Tout ceci pour souligner que la science est actuellement incapable de modéliser l’apparition de la vie telle que nous la connaissons. Même les facteurs que l’on pense a priori favorables (eau liquide) se révèlent être moins triviaux au fur et a mesure des découvertes. (il faut maintenant « inventer » des membranes protectrices minérales pour fabriquer de l’ADN/ARN. Mais du coup, les probabilités de rencontre des éléments constitutifs sont d’autant plus faibles … Enfin bref, un sacré sac de nœuds, ou encore le problème du confinement que vous abordez à une autre échelle !)
2ème piste :
- Plusieurs scientifiques, devant ce mur de complexité on alors pensé que la panspermie simplifierait le problème (en le déplaçant complètement ou en partie). Pourquoi ? Pourquoi pas ? Aucun argument définitif ne permet de trancher. Néanmoins, plus le problème est loin, moins il est facile de l’étudier, et plus les hypothèses sont incertaines.
- Alors, si on en est là, pourquoi ne pas imaginer que la vie puisse aussi se reposer sur une chimie différente que celle que nous nous efforçons de comprendre ? Encore une fois, il est impossible de répondre aujourd’hui. En tous cas, cela gonflerait encore les probabilités de Christian Magnan .

Finalement, devant la fragilité de nos hypothèses, mon opinion est de ne pas essayer de faire du quantitatif avec. Comment étayer ces hypothèses ? (et c’est le sujet de la question)
- Envoyons une autre sonde vers Europe et étudions la chimie de ce satellite.
- La sonde Cassini/Huygens va certainement donner matière à travailler à nos scientifiques concernant la chimie organique pré biotique.
- Poursuivons nos efforts de recherche en Biologie et améliorons et/ou créons des relations biologistes-chimistes-physiciens-informaticiens etc pour aboutir plus vite !
Quant aux reproches de monsieur Magnan concernant la surmédiatisation de ces questions, je pense que c’est principalement un moyen marketing pour obtenir des fonds. Prenons en conscience pour éviter les mystifications.

Alors la vie est-elle un phénomène commun dans l’univers ?

J’espère que l’humanité sera assez pérenne pour répondre de manière définitive à cette question. Pour être plus explicite, je dirais que tant que l’on n’a pas trouvé de vie ailleurs, la question reste ouverte. Donc j’espère que l’on pourra un jour répondre oui à la question de Pierre de Québec. Sinon, « quel gâchis d’espace !» comme disait l’autre.

Cordialement.

[claude27]

Une autre question philosophique:
A quoi servirait tout cet univers s' il n' y avait personne pour le contempler ?

claude27

[Pierre de Québec]

Bonjour

Vos arguments sont à la hauteur de mes attentes sur la sérénité toutes scientifiques avec laquelle je veux débattre de la question; je vous en remercie.

Je sais fort bien que les arguments non étayés par des observations ou de solides théories trouveront difficiles de survivre dans un débat à orientation scientifique. Aussi, le fondement même de mon questionnement est la manière dont nous abordons le calcul de la probabilité d'apparition d'une forme de vie ailleurs que sur terre.

A l’heure actuelle, personne ne sait définir précisément les conditions d’apparition de la vie. Notons que les scientifiques se « disputent » encore aujourd’hui ne serait-ce que pour définir « proprement » le concept de « vie ».
Il est alors à mon avis vain de chercher à calculer des probabilités à ce stade de nos connaissances, vu que rien de quantitatif ne pourra ressortir de ces calculs.
J’ai dis vain dans le sens où on obtiendra pas de réponse définitive, pas dans le sens futile.

Réfléchir à des hypothèses semblent abordables aujourd'hui. Quelle définition pouvons nous donner à la vie ? Serait-ce suffisant de simplement vouloir distinguer un objet vivant d'un objet inerte par quelques propriétés réduites au stricte minimum ? Aller, je tente une définition : propriétés d'un objet lui permettant d'assurer sa propre survie dans un environnement favorable incluant la reproduction "in situ". Le présent post pourrait aussi servir à publier des définitions d'experts, question de se faire une idée.

Mais du coup, les probabilités de rencontre des éléments constitutifs sont d’autant plus faibles … Enfin bref, un sacré sac de nœuds, ou encore le problème du confinement que vous abordez à une autre échelle !)

J'ai lu avec intérêt vos arguments qui en fait soulèvent plus de questions que de réponses; et je vais y réfléchir. Pour le sac de noeud (jolie métaphore), je préfère y voir le sac dans lequel se trouve des boules dont l'une représenterait la vie. Cela laisse de la place pour expérimenter (et cela évite d'avoir à repérer le bout de la bonne ficelle) et me ramène à la question de comment poser le problème du calcul de la probabilité d'apparition de la vie sachant intuitivement (mauvaise intuition ??) que l'argument des nombres sans signification physique (parceque trop grand ou trop petit) est de nature à cloîtrer trop facilement un débat.

Quant à l'hypothèse de la panspermie, je suis d'accord avec vous, cela ne fait que repousser le problème plus loin. En l'absence de toutes formes de données, il est impossible d'évaluer la contribution de la panspermie comme vecteur de vie; il faut avant connaître la probabilité qu'une forme de vie surgisse quelque part !

[Pierre de Québec]

Je rejete l'argument du principe anthropique. Qu'est-ce qui empêcherait la vie d'exister ailleurs sous une forme complètement différente de celles que nous connaissons ?

[DonPanic]

Salut

Qu'est-ce qui empêcherait la vie d'exister ailleurs sous une forme complètement différente de celles que nous connaissons ?

A cette question archi rebattue la réponse est : qu'est-ce qui empêcherait qu'existe sur Terre une forme de vie différente, compte tent de l'extrême variété de biotopes offerts par la Terre ?
Si cette forme de vie est fort différente, on peut postuler qu'elle ne serait pas antagoniste des formes de vie connues. Force est de constater qu'on n'en a pas trouvé. Et l'observation astronomique semble démontrer que les lois physicochimiques sont les mêmes dans tout l'Univers observable

Une autre question philosophique:
A quoi servirait tout cet univers s' il n' y avait personne pour le contempler ?

la question est peu digne d'un philosophe puisqu'elle postule à priori que l'Univers devrait avoir une utilité quelconque

[glevesque]

Salut

Sur la question : La probabilité d'apparition de la vie ailleurs que sur la Terre, je réponderer ceci, elle est surement très grande selon les conditions propices à son développement. Elles doit également êtres très différentes et même parfois plus ou moins semblable à notre modèle terrestre. Pour qu'oi les probabilités de la vie sont-elles si grande à mon avis, tout simplement parce qu'elle est l'expression des lois évolutive de la matière-énergie, qui cherche a se structurer vers des niveau de complexification constructale de plus en plus grande. Je ne dit pas qu'elle est apparut ou qu'elle apparaitera partout, loins de-là, mais elle doit-être asser présente dans différents milieux extra-solaire et extra-planétaire qui sont tout simplement propice a son développement. Voilà c'est tout....

Pour ceux qui croit encore à la faneuse soupe prémitive, il faudraient peut-être vous remêtres à jours un petit peut sur le sujet. Comme plusieurs intervenant l'ont déjà mentionnés, une concentration aqueuse trop élevée est plus un poisons pour les molécules préorganique que d'autre chose (liaison hydrogène et les ponts sulfure entre autre). Trop d'hydrolyse n'est pas favorable à la synthèse préorganique qui est alors axée surtout sur les transfère de groupe chimique (OH2, CO2, NH2, COOH etc). Il faut chercher dans les milieus un peux plus secs par exemple.

PS "Je rejete l'argument du principe anthropique" et sans hésitation !!!

A++

[Dansteph]

Statistiquement il est très peut probable que la vie ne soit pas apparue ailleurs dans l'univers
rien que dans notre système solaire Mars à pris un mauvais tournant mais n'a pas été loin de réunir
les conditions nécessaire à l'apparition de formes de vie. (peut être même il y en eu? on ne sait pas pour l'instant)

Je crois que la probabilité que ne serait ce que des bactérie n'existent pas ailleurs est pratiquement nul vu le nombre de systèmes solaires. Même si les conditions sont très strictes (distance de l'étoile, taille, composition de la nébuleuse primordiale, inclinaison etc. etc.) parmi les milliards de milliards de soleil il y en a bien quelques millions qui doivent réunir les bonnes conditions.

Maintenant pour les formes évoluées c'est une autre question mais j'aurais tendance à répondre par l'affirmative, encore les statistiques (formes évoluées je parle de vers voir plus)

Forme complexe (animal marchant, prédateur etc. etc.) je dirais oui aussi la vie animale s'étend sur la terre dans des conditions à priori extrême. Dès le début (voir schiste Burgess) c’est à une explosion de vie que nous avons affaire et qui n'a jamais cessé même au gré des variations extrèmes de climat. (même si ce fut l’hécatombe bien souvent)


Vie intelligente, civilisation technologique ? Alors la c'est vraiment la grande question même sur la terre ou les espèces ce comptent en million nous somme bizarrement les seuls à avoir développé une civilisation technologique, parmi les autres il n'y a aucuns signe d'évolutions dans ce sens et les essais on pourtant été très nombreux. Il semblerait que si la vie explose partout ou les conditions minimums sont réunie il n'en est pas de même pour la vie "intelligente" doté d'une technologie.
Mais nous n'avons aucune données qui permettraient de qualifier la vie "technologique" : accident hautement improbable ou relativement probable ? Personne ne peut le dire. Mais les statistique terrienne sont plutôt «défavorable » à priori.

Personnellement je crois que la vie simple est relativement" abondante dans l'univers, que la vie complexe ne doit pas y être si rare, mais que pour la vie "technologique" il est très possible que nous soyons les seuls de l'univers, ou que nous soyons les seuls actuellement (combien de temps dure une civilisation technologique?)...

ou pas

Dan

[Kwaz1973]

Bonjour à tous.

Passionnant ce débat, et extrèmement bien argumenté. Je n'ai pas la prétention d'en faire autant. Mais j'ai relevé plusieurs choses auquelles je crois aussi et je vais tenter un raisonnement.
1) Tendance naturelle de l'univers à la complexification. Sans doute une conséquence de l'inéluctable augmention de l'entropie de l'univers.
2) La vie est une force puissante qui a la faculté de s'entretenir, de se developper, d'évoluer vers des formes plus adaptées (dans un premier temps), puis plus adaptable (capable de s'adapter), enfin vers des formes de vie capable d'adapter son environnement, de le modeler (comme nous, êtres humains). Ce chemin que prend la vie me semble logique, voire même implaccable. Comme s'il s'agissait d'une volonté de l'univers. D'ailleurs je ne sais pas vers quoi notre chemin abouti, quelle direction il prendra. Mais je crois fermement qu'il prendra le chemin d'une vie encore plus adapté à la VIE. Peut-être deviendrons-nous des Aliens, comme le 8ème passager, forme de vie si évoluée qu'il est très difficile de la faire disparaître. Je m'écarte du sujet, désolé. Bref, la vie semble être une force fondamentale de l'univers, un peu comme sa volonté (sans vouloir rentrer dans le mystisisme).

Recette de cuisine : vous prennez 1) et 2) et vous mettez ça dans un vaste chaudron que nous appelerons univers. Faites chauffer (fusion de l'hydrogène), laissez faire le temps, et du temps c'est pas ce qui manque : notre univers a déjà 15 milliards d'années paraît-il et encore de belles années devant lui. Au bout du compte, vous obtiendrez un véritable feu d'artifice de VIE. Et très probablement des formes de vie que l'on dit intelligente (c'est-à-dire encore mieux adapté à la VIE). C'est ineluctable. Le chemin est déjà tracé et nous le parcourrons.

La probalilité pour que la vie apparaissent ailleurs est donc de 1, il suffit d'attendre, c'est tout.

Enfin, c'est mon avis. Il s'agit bien d'un débat, non ?

Kwaz1973, à votre service.

[JPL]

Tendance naturelle de l'univers à la complexification. Sans doute une conséquence de l'inéluctable augmention de l'entropie de l'univers.

tss ! tss! L'entropie crée du désordre alors que la vie suppose un système très structuré. En fait un être vivant consomme une quantité considérable d'énergie à lutter contre l'entropie dans les limites de son corps. C'est donc nettement moins simple que tu le penses. Ce qui n'empêche pas que certaines molécules ont une forte tendance à l'auto-organisation, sans violer le deuxième principe de la thermodynamique.

[montmein69]

Pour ceux qui croit encore à la faneuse soupe prémitive, il faudraient peut-être vous remêtres à jours un petit peut sur le sujet. Comme plusieurs intervenant l'ont déjà mentionnés, une concentration aqueuse trop élevée est plus un poisons pour les molécules préorganique que d'autre chose (liaison hydrogène et les ponts sulfure entre autre). Trop d'hydrolyse n'est pas favorable à la synthèse préorganique qui est alors axée surtout sur les transfère de groupe chimique (OH2, CO2, NH2, COOH etc). Il faut chercher dans les milieus un peux plus secs par exemple.

La grosse difficulte, c'est d'avoir des informations plausibles sur les conditions des milieux a cette epoque.
Ainsi si on parle pre-biotique la fameuse experience de Miller a ete decriee par pas mal de monde, comme ne pouvant refleter les conditions chimiques existantes. Il est d'ailleurs surprenant que l'on n'ait pas tente de refaire des experiences avec des conditions correspondant a l'atmosphere supposee ????

Por ce qui est des conditions de formation d'entites isolees du milieu exterieur dans la fameuse soupe primitive, Oparin avait developpe une theorie basee sur des mares plus ou moins en voie d'assechement et des argiles (je dis cela de memoire donc a verifier).

Evidemment comme on est plutot dans le brouillard pour reconstituer des processus qui se sont deroules sur des centaines de millions d'annees, on a, je crois, plus de monde pour "refuter" que de proposeurs de scenari vraisemblables.

[Kwaz1973]

Tu as très probablement raison. L'entropie est encore un concept que je saisis mal.
Mais quelle serait alors la cause de cette tendance naturelle de l'univers à la complexification ?
Certaines sources d'entropie (les étoiles ?) en produise suffisamment pour la faire baisser ailleurs (sur la terre). Ma phrase était sans doute incorrect, mais je me demande quand même s'il n'y a pas un lien entre cette tendance et le 2ème principe de la thermodynamique ou encore les trois principes.

[montmein69]

J'ecrivais :

La grosse difficulte, c'est d'avoir des informations plausibles sur les conditions des milieux a cette epoque.
Ainsi si on parle pre-biotique la fameuse experience de Miller a ete decriee par pas mal de monde, comme ne pouvant refleter les conditions chimiques existantes. Il est d'ailleurs surprenant que l'on n'ait pas tente de refaire des experiences avec des conditions correspondant a l'atmosphere supposee ????

Ces textes me paraissent interessant pour enrichir le debat :

http://origines.snv.jussieu.fr/appr.html

[Pierre de Québec]

Merci. Le site proposé fait référence à Leslie E. Orgel. Une simple recherche sur Google m'a amener sur un autre site abordant le même sujet mais avec un peu plus d'informations sur les diverses hypothèses sur les origines de la vie sur terre.

Évidemment, cela contribue au débat mais ma première préoccupation reste la question de la probabilité d'appararition de la vie; probabilité apparamment si faible, que nous serions obligés de conclure à une valeur nulle. Conséquemment, la vie sur terre serait un pur hasard.

Je ne vous cacherais pas que cette conclusion me déplait. Je cherche donc à comprendre comment "déjouer" la mécanique toute bête de la probabilité réduite au simple produit des probabilités d'une suite d'évènements indépendants. Et là, je soupconne que tout est dans la manière de poser le problème. Des idées

Ma réflexion sur le sujet (et elle va sûrement évoluer) fait une analogie avec les connaissances acquises sur l'évolution de notre univers et son état actuel : nous constatons qu'à toutes époques que l'univers était partout pareil i.e. que son évolution (ou les lois de la physique, ce qui revient au même dans un sens) était la même partout. Les conditions qui ont préexistées à l'apparation de la vie sur terre ont préexistées partout dans l'univers (certains lieux étant dans un sens plus stériles que d'autres). Intuitivement, nous ne devrions pas considérer un évènement passé dans l'espace des évènements servant au calcul de la probabilité de tiré au sort l'évènement "vie"; cela n'a aucun sens. La question serait alors, à partir de quel moment devrions nous considérer les évènements constituant l'espace des évènements ?

Une autre difficulté est posée par l'aspect dynamique du problème qui fait que l'évènement "vie" est issue d'une chaîne d'évènements causals et non d'un simple tirage au sort fait dans un espace d'évènements coexistant (comme des billes numérotés dans un sac à partir duquel serait fait le tirage au sort). Cela amène une certaine contradiction avec mon intuition de ne pas considérer les évènements passés.

Bon, je continu à cogiter et bien sûr argumenter.

[FT12]

La question est effectivement passionnante et renvoi à l'homme la question de sa place dans l'univers. Malheureusement même si vous vous livrez à tous les calculs probabilistes possibles, je crainds que vous ne vous posiez encore plus de questions suite aux résultats obtenus. Admettons qu'à la suite d'inombrables calculs avec la prise en compte de tous les paramètres possibles et imaginables vous obteniez une chance de 1 sur 3 ou 1 sur 4 pour que la vie existe ailleurs. Que tirerez vous de ce résultat? Idem si vous obtenez un résultat de 1 chance sur mille milliards? Même si c'est un résultat infime, l'univers est si grand que cette probabilité d'une vie ailleurs reste possible...Les calculs ne répondront jamais à cette question et quelque soit l'issue des calculs, l'imaginaire devra se contenter d'effectuer le travail. A moins qu'un jour, une rencontre du troisième type?...J'aime y croire...