Colloque « Espace et éducation »

1960-2000 : 40 ans d'exploration du Système solaire. Qu'a-t-on appris ?

Sylvestre Maurice, observatoire du Midi-Pyrénées

Je suis spécialiste de la Lune, laquelle est encore beaucoup étudiée. Douze personnes ont marché sur la Lune : onze militaires et un scientifique. La collection des échantillons montre que ceux prélevés lors de la mission Apollo 17 par le géologue Harrison Schmitt valent tous les autres, leur intérêt résidant principalement dans le fait qu'ils viennent de régions inconnues auparavant. Par contre, les échantillons soviétiques sont automatiques et donc guère intéressants.

Je vais aborder ce thème de 40 ans d'exploration du Système solaire par rapport au monde de l'éducation : comment faire passer un message sur ce sujet aux plus jeunes ? La meilleure façon de le faire consiste à replacer l'homme au centre. Les notions abstraites sont inutiles si elles ne sont pas ramenées à ce que nous connaissons, soit l'homme qui vit sur la Terre.

Cent vingt sondes ont exploré le Système solaire depuis 1960. L'Europe vient seulement de quitter la Terre. Nous avons participé à des projets américains. L'exploration du Système solaire représente l'aspect le plus difficile du domaine spatial. Ainsi, les pays émergents comme l'Inde, le Japon ou la Chine qui souhaitent travailler dans ce domaine commencent par concevoir une fusée pour accéder à l'espace. Ensuite, ils tournent autour de la Terre, collectent des programmes militaires et scientifiques. Ils gagnent réellement leurs galons une fois qu'ils sont capables de sortir de l'attraction terrestre, d'explorer le Système solaire. L'Inde vient, par exemple, de décider de lancer une mission vers la Lune à la fin de la décennie. Le Japon a, quant à lui, choisi d'explorer Mars. Cette mission a cependant échoué. La Chine a également décidé de mettre en place une mission vers la Lune.

D'un espace vide à un espace complet

Ces 40 dernières années représentent une révolution. Deux mille ans ont été nécessaires pour situer le Soleil au centre du Système. La grande révolution a été portée par Galilée en 1610. Mercure, Vénus, Jupiter, Mars et Saturne sont visibles à l'œil nu, à la différence de Neptune et d'Uranus qui apparaîtront avec les instruments. Le Système solaire a longtemps été appréhendé comme un espace où il ne se passait pas grand-chose. Il a été considéré comme un espace vide comportant le Soleil et neuf planètes. Il n'y en a cependant que huit, Pluton ne fait pas partie de la famille de planètes. Galilée a vu qu'il y avait quatre satellites autour de Jupiter. Huygens a découvert Titan autour de Saturne.

Avec le temps, l'espace, apparemment vide, va ainsi devenir "complet" : cela signifie que partout où la physique permet l'existence d'un corps, c'est effectivement le cas. La Terre n'est ainsi pas seule sur son orbite : elle le partage avec d'autres corps. Il peut s'agir de satellites. La Lune n'est pas le plus grand d'entre eux : Ganymède ou Callisto, par exemple, sont bien plus gros. D'ailleurs, il y a 3 semaines, nous avons découvert un nouveau satellite de Saturne. L'espace comporte également des astéroïdes. Le premier, Cérès, a été découvert aux environs de 1800. Nous avons découvert une famille d'astéroïdes qui tournent entre Mars et Jupiter. Nous avons d'abord cru qu'il s'agissait d'une planète qui avait explosé, avant de comprendre qu'il s'agissait d'une planète qui ne s'était jamais formée. Des comètes traversent le Système solaire. Nous savons aujourd'hui qu'il existe un réservoir qui contient plusieurs millions de comètes.

L'astronomie s'intéresse aux étoiles qui varient peu : les échelles temporelles en question ne sont pas les nôtres. Nous regardons cependant des étoiles qui n'ont pas le même âge, ce qui permet de recréer une dynamique. Les mondes changent relativement peu, mais cela nous permet de voyager d'un monde à un autre et de découvrir des milieux différents. Les processus physiques sont les mêmes d'une planète à l'autre comme le montre la planétologie comparative.

Les volcans sont utilisés par les planètes pour évacuer leur chaleur. Ils sont très peu nombreux sur la Lune alors que Vénus en est recouverte. Il y a tellement d'atmosphère que la lave ne parvient pas à partir et reste confinée autour des volcans, peut-être à l'image de ce qui se passe à Hawaï. Dans cet endroit, il s'agit de "volcanisme de point chaud" : une sorte de cheminée descend directement au centre de la terre, des plaques bougent au-dessus et cela provoque des chapelets de volcans. Le mont Olympe, volcan situé sur Mars, fait 28 kilomètres de haut alors que la plus haute dénivellation sur Terre, située à Hawaï, fait environ 10 kilomètres. Cette différence s'explique du fait que la gravité est inférieure sur Mars. Ce volcan a probablement été actif pendant un milliard d'années. Les caméras de Mars Express sont en train d'en étudier le centre et voient des éléments qui étaient actifs il y a 300 millions d'années. Le volcanisme actif est présent sur la Terre et sur Io, un satellite de Jupiter. C'est l'un des préférés de la communauté scientifique car elle ne s'est pas trompée à ce sujet : quelqu'un avait suggéré que les forts effets de marée sur cette planète devaient la casser et créer des volcans. L'exploration de Io a permis de confirmer que cette planète était recouverte de volcans ; sa surface se refait tous les 100 à 200 ans. Les mêmes processus se retrouvent donc d'une planète à l'autre mais ils n'ont pas nécessairement les mêmes effets.


Le Système solaire. © Cnes.

Les processus atmosphériques sont ainsi différents. L'atmosphère de Mars est très ténue, celle de Vénus est très acide, etc. Nous travaillons sur ces grandes différences pour essayer d'apprendre des choses. Sur Vénus, il y a un effet de serre : il y fait 650 degrés Celsius à la surface. Pour observer les problèmes liés à la couche d'ozone, il suffit de regarder Mars : cette planète n'a pas d'ozone et son sol est stérile. Des aurores peuvent être observées sur Jupiter et comparées à celles de la Terre. Cet ensemble de données permet de comprendre comment se font les échanges d'énergie entre l'atmosphère et les particules.

Les traces, signes du temps

La perspective temporelle se trouve à travers les traces. Le Système solaire ne peut pas être compris en photographiant et interprétant ce qui s'y passe. Il est nécessaire d'imaginer ce qui s'est déroulé dans le passé. Cela n'est pas aisé, nous nous trompons assez souvent. Jupiter comporte ainsi des traces noires. Nous avons compris qu'elles étaient liées à la comète Shoemaker qui est tombée sur Jupiter en 1994. Elles devraient disparaître d'ici une dizaine d'années.

La Lune a enregistré 4 milliards d'années d'impacts. Elle représente notre plus belle chronologie et est à l'origine de la moitié des découvertes en planétologie. Mars est la planète des traces, la larme de Mars montre, par exemple, que quelque chose s'y est passé. Cette science des traces recherche ainsi dans le passé. Elle a permis de se rendre compte que tout ne s'est pas déroulé il y a 4 milliards d'années. Une échelle de temps existe. Ainsi, il y a 300 millions d'années une tempête de sable s'est produite à la surface de Mars, des montagnes se sont effondrées en quelques jours. Certains phénomènes sont tout à fait ponctuels : la Terre a ainsi été frappée par un corps et de cette collision est sortie la Lune.

L'enseignement le plus important peut sembler décevant. Les générations précédentes pensaient que des extraterrestres existaient. Lors du lancement de l'exploration spatiale, au début des années soixante, nous étions persuadés que nous pourrions habiter sur la Lune ou sur Mars dans 20 ans. Nous nous sommes finalement rendu compte qu'il n'y a qu'une Terre. L'une de ses spécificités est de disposer d'une lune, laquelle la stabilise. C'est également la seule planète où existe une tectonique des plaques. Sa biosphère a, par ailleurs, permis le développement du vivant. Le fruit de ces enseignements est à l'origine du développement d'un sentiment écologique planétaire : nous ne devons pas massacrer la Terre car l'homme ne peut habiter sur aucune des autres planètes du Système solaire. La vie a potentiellement pu se développer dans d'autres endroits par le passé, notamment sur Mars, mais cette planète est aujourd'hui stérile.


Traces sur Mars. © Cnes.

Europe, un satellite de Jupiter, est très intéressant car il comporte une importante couche de glace sous laquelle les effets de marée réchauffent l'intérieur et doivent donc donner de l'eau liquide. Il s'agit peut-être d'un milieu protégé qui accueille la vie. La mission Huygens qui se posera sur Titan en janvier prochain devrait pouvoir dire si la vie y est possible ou non. Reste que la vie est sur Terre et probablement pas ailleurs. L'atmosphère de Titan semble similaire à celle de la Terre lors du démarrage de la vie : il s'agit d'une atmosphère congelée.

Quel est le regard de l'homme ? Nous sommes émerveillés en regardant le Système solaire et en pratiquant l'astronomie d'une manière générale. Sa vulgarisation est aisée du fait que nous disposons de choses extraordinairement belles à montrer : la comète de Halley, les anneaux de Saturne, l'atmosphère de Jupiter, etc. Ce caractère esthétique n'est pas négligeable. L'exploration du Système solaire est aussi un moyen d'exprimer nos technologies, un moyen inoffensif mais extrêmement coûteux. La planète peut certes avoir d'autres priorités. Cette démarche reste l'apanage des pays riches. Marcher sur la Lune a permis aux États-Unis de réaliser une avancée technologique extraordinaire. L'Europe est très fière de Mars Express car ce satellite lui a permis de montrer son indépendance. Le Système solaire n'est pas le champ de la seule physique, c'est le champ de l'homme.

L'exploration du Système solaire a également été source d'une grande leçon de modestie. Nous ne pouvons pas aller sur la Lune ou sur Mars sans être dans une "boîte" avec tout ce qu'il nous faut pour vivre. Nous ne sommes pas faits pour vivre dans le Système solaire et rencontrons de grandes difficultés pour sortir de l'attraction terrestre. Il nous arrive, par ailleurs, d'échouer. Cela a, par exemple, été le cas récemment des Américains avec la mission Genesis. Elle avait pour but de collecter de la matière solaire. Il s'agissait du premier retour d'échantillon depuis les missions Apollo. La technique à l'œuvre était classique : la capsule arrive dans l'atmosphère, un parachute s'ouvre et un hélicoptère l'attrape. Le parachute ne s'est cependant pas ouvert, probablement parce que Genesis a perdu sa peinture blanche devant le Soleil. Il a donc chauffé au-delà d'une limite critique, ce qui a achevé sa batterie. Nous avons le droit de nous tromper mais cela nous est vivement reproché. Cette erreur représente, par exemple, 265 millions de dollars. Nous sommes coupables du fait que le public nous en veut : la publicité que nous faisons nous interdit l'échec. Reste que lancer une sonde à 300 kilomètres d'altitude et la faire arriver entière n'est pas évident.

Ce n'est pas facile d'explorer le Système solaire. Nous avons marché sur la Lune mais nous ne sommes actuellement pas capables de le faire à nouveau. Je ne suis pas certain que la première personne qui posera le pied sur Mars soit déjà née. Le Voyageur a pris une photo des planètes du Système solaire qui montre que la Terre est un petit élément de ce système.


Actes du séminaire national - Les sciences de la vie et de la Terre au XXIème siècle : enjeux et implications 15 et 16 décembre 2004

Mis à jour le 15 avril 2011
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