La gravitation reste la force la plus mystérieuse de notre univers. Pourtant, les plus grands physiciens en percent progressivement les énigmes depuis des siècles. Après Newton et sa pomme, c’est Einstein qui en a fait le centre de son œuvre avec sa théorie de la relativité générale qui n’est autre qu’une théorie de la gravitation. Malgré tout, il reste assez inconcevable qu’une plume et un marteau tombent à la même vitesse dans le vide. Les expériences de Galilée du haut de la tour de Pise, même si elles datent de la fin du 16ème siècle, n’y peuvent rien. La gravité reste à la fois le plus banal et le plus étrange des phénomènes dont nous faisons l’expérience quotidienne.

Rien de plus simple que sa définition: l’agent qui confère son poids aux objets ayant une masse. Sur Terre, la gravité colle nos pieds sur le sol et fait tomber la cruche à l’eau. A l’échelle humaine, il s’agit d’un équivalent du boson de Higgs à celle des particules élémentaires. J’entends d’ici les physiciens hurler devant un tel rapprochement. Pourtant, c’est justement ce qu’ils cherchent depuis près d’un siècle. Comment unifier la physique de l’infiniment petit (quantique) et celle de l’infiniment grand (relativité générale). Quelle loi sera valable dans ces deux univers qui semblent, aujourd’hui, aussi inconciliables que lorsque, avant de mourir il y a exactement 350 ans, Pascal écrivait dans ses Pensées au sujet de l’homme :

“Infiniment éloigné de comprendre les extrêmes, la fin des choses et leur principe sont pour lui invinciblement cachés dans un secret impénétrable, également incapable de voir le néant d’où il est tiré, et l’infini où il est englouti”.

Premières preuves expérimentales

C’est dire si le moindre progrès en matière de gravité est d’importance. Et, justement, les Chinois prennent le relais en affirmant que, d’après leurs calculs, ils ont découvert “les premières preuves expérimentales montrant que la gravité se déplace à la vitesse de la lumière”. Pour arriver à cette conclusion, Tang Keyun, chercheur à l’Institut de géologie et de géophysique dépendant de l’Académie chinoise des sciences (ACS) et son équipe ont étudié, entre autres, le phénomène des marées terrestres.

Dans un article publié dans la version en ligne de la revue Chinese Science Bulletin de décembre 2012, les chercheurs expliquent qu’il sont partis de la loi de la gravitation de Newton dans laquelle la gravité agit de façon instantanée. Pourtant, la théorie de la relativité restreinte d’Einstein indique que la vitesse de la lumière ne peut être dépassée. “La vitesse de la gravité doit donc être finie”, en déduisent les chercheurs. D’autant que la relativité générale du même Albert Einstein laisse entendre que des ondes gravitationnelles devraient se déplacer à la vitesse de la lumière. Difficile à vérifier dans un laboratoire. La gravité ne peut être arrêtée ou isolée. Elle est partout…

Éclipses de soleil et marées

Les chercheurs chinois ont commencé leurs travaux en… 1997. Ils ont mené 6 observations sur les éclipses totales ou partielles du soleil et sur les marées terrestres. Résultat : les vitesses de gravitation enregistrées varient de 0,93 à 1,05 fois la vitesse de la lumière avec une approximation de 5%. Soit une mesure clairement centrée sur la vitesse de la lumière. Une chance. Pas de vitesse supérieure à la vitesse de la lumière comme on a pu le croire, un temps, avec les neutrinos du CERN. Néanmoins, si la mesure expérimentale de la vitesse de la gravité est certainement un  exploit, elle ne nous renseigne guère sur sa nature profonde. “Qu’est ce que la gravité ?” reste une question fondamentale. La réponse vaut un prix Nobel assuré.

En attendant, en 2013, nous pourrons faire l’expérience de l’absence, ou presque, de ce phénomène grâce au film Gravity d’Alfonso Cuaron, avec Sandra Bullock et George Clooney en perdition dans leur scaphandre dérivant vers l’immensité de l’espace…

Michel Alberganti

Le rêve de découvrir une autre Terre n’en finit pas de se régénérer. Il faut dire que l’avalanche permanente des annonces de nouvelles exoplanètes ne risque pas de le laisser s’évanouir. Et puis, plus notre planète semble mal partie – trop peuplée, polluée, réchauffée…- plus l’appel de l’exode devient puissant. L’instinct explorateur, voire colonisateur, ne demande qu’à se rallumer. Et quelques heures avant une “fin du monde”, même aussi fausse que stupide, le sentiment de vulnérabilité, d’insécurité, nous étreint. Un jour, peut-être, sans doute, faudra-t-il partir. Mais pour aller où ?

En cadeau de Noël, les astronomes nous apportent ce qu’ils ont trouvé de mieux: un autre système solaire, avec son étoile, Tau Ceti, et 5 planètes. Pas de quoi être déboussolés par rapport à notre système actuel, avec son étoile, le Soleil, et ses 8 planètes. Si Tau Ceti fait rêver, c’est aussi, sans doute, parce qu’elle est visible à l’oeil nu dans le ciel, depuis l’Europe. Comme à portée de la main… Toutes proportions gardées. Nous parlons d’une étoile, certes parmi les plus proches puisqu’elle ne se situe que trois fois plus loin qu’Alpha du Centaure. Ce dernier est un système à trois étoiles ce qui se semble guère propice à la présence de planète à une distance suffisante d’une étoile pour que des conditions compatibles avec la vie y règnent. La fameuse zone habitable.

A 120 000 milliards de km

Tau Ceti, elle, est seule. Et c’est l’étoile la plus proche de nous dans cette situation. Toutefois, la distance à parcourir pour l’atteindre est tout de même de 12 années-lumière. Le chiffre est faible mais l’unité est grande. D’où un voyage de 120 000 milliards de km. Aujourd’hui, les vaisseaux spatiaux les plus rapides atteignent des vitesses encore inférieures à 100 000 km/h. Admettons qu’ils l’atteignent un jour. Sauf erreur de calcul, ils pourraient alors parcourir 876 millions de km par an, soit environ 0,9 milliard de km par an. Pour atteindre Tau Ceti, il faudrait alors plus de 130 000 ans. Ce qui paraît très excessif, même en plongeant l’équipage dans un sommeil profond. A titre de comparaison, les vaisseaux qui ont parcouru la plus grande distance sont aujourd’hui les sondes Voyager qui sont en passe de sortir du système solaire. Lancées en 1977, elles ne se trouvent qu’à environ 18 milliards de km de la Terre. Pour parvenir à la distance de Tau Ceti, il leur faudrait encore pas loin de 240 000 ans.

Stuck In The Sound – Let's Go (Official Video) par Discograph

On constate donc que le voyage vers les étoiles ne peut se concevoir, à l’échelle de temps de la vie des êtres humains, que si l’on atteint des vitesses très proches de celle de la lumière. Cette limite indépassable, même par les neutrinos, fixe à un peu plus de 12 ans la durée minimale de l’exode vers Tau Ceti. Avant de parvenir à créer des vaisseaux capables de telles performances, dans le style de l’hyperespace des romans de science-fiction, pas mal d’eau coulera, sans doute, sous les ponts. Le temps de vérifier que les planètes détectées aujourd’hui par les astronomes sont effectivement hospitalières.

Une étoile moins lumineuse que le Soleil

Il reste l’exploit de l’observation. Obtenus à l’aide de trois télescopes, situés au Chili, en Australie et à Hawaï, les résultats obtenus par une équipe internationale dirigée par Mikko Tuomi de l’université du Hertfordshire en Angleterre ont été publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics le 19 décembre 2012.  Les 5 planètes détectées ont des masses comprises entre 2 et 7 fois celle de la Terre. Leur distance par rapport à leur étoile, Tau Ceti, est inférieure à celle qui sépare notre Soleil de Mars. Toutefois, l’étoile émet seulement 45% de la lumière du Soleil. Si trois des planètes détectées semblent trop proches de Tau Ceti et donc trop chaudes pour le développement de la vie, il en reste deux…

Michel Alberganti

L’astéroïde Toutatis, l’énorme caillou qui a “rasé” la Terre les 12 et 13 décembre 2012, a bien la forme d’une pomme de terre. Et ce n’est pas grâce à la NASA ou à l’ESA que nous l’apprenons, mais grâce à une sonde chinoise, Chang’e 2. Une fois n’est pas coutume, mais cela pourrait le devenir. Discrètement pour l’instant, la Chine fait son long chemin dans l’espace. Chang’e 2 est une sonde spatiale lancée le premier octobre 2010 dans le cadre du programme chinois d’exploration lunaire de la China National Space Administration (CNSA).

Les photos de  Toutatis prises par la sonde sont le résultat d’une extension de sa première mission, la Lune. Là, en orbite, elle a réalisé la cartographie complète la plus détaillée, à ce jour, grâce à la résolution de 1,3 m de son appareil photo. Ensuite, en juin 2011, Chang’e 2 a entamé la seconde partie de sa mission: rejoindre le point de Lagrange L2 qu’elle a atteint le 25 août 2011. Elle y a réalisé des tests du système de suivi et de contrôle spatial chinois.

Le 15 avril 2012, la sonde a entamé sa troisième mission : croiser Toutatis afin de prendre des photos au plus près de l’astéroïde qui a pu contribuer à alimenter les frayeurs de fin du monde le 21 décembre 2012, malgré une date différente et une distance avec la Terre de… 7 millions de km.

A 3,2 km de distance

De fait, le jour dit, Chang’e 2 s’est trouvée à seulement 3,2 km de distance de Toutatis et a pu prendre une série de photos malgré une vitesse relative de 10,73 km/s. Ce qui reviendrait à flasher un objet se déplaçant, sur Terre ou ailleurs, à… plus de 36 000 km/h.

L’exploit est d’autant plus remarquable que les autres photos de Toutatis, réalisées depuis la Terre, étaient très mauvaises. A quelques millions de km, les meilleurs télescopes ne peuvent éviter le flou et le grain. D’où l’intérêt des images prises par Chang’e 2 qui vont enrichir la collection des nombreux guetteurs d’astéroïdes sur Terre.

Michel Alberganti

La Nasa vient de publier une vidéo datée… du lendemain de la fin du monde qui, comme tout le monde le sait désormais est programmée pour le 21 décembre 2012. Avec 10 jours d’avance, la NASA tente de désamorcer la panique. “La preuve que le monde ne s’est pas terminé hier”,selon l’agence spatiale américaine.

L’intérêt de cette vidéo réside dans ses motivations et dans la méthode narrative utilisée. Pour en comprendre l’objectif, il faut suivre les informations qui proviennent des Etats-Unis et d’autres pays au sujet des croyances de fin du monde liées aux interprétations apocalyptiques du calendrier maya. Les Américains, en particulier, craignent des réactions incontrôlables de leurs concitoyens, comme des suicides, des vagues de panique, la construction d’abris antiatomiques et autres actes désespérés. C’est pour tenter de désamorcer de tels mouvements que la Nasa a réalisé cette vidéo et mis en place un groupe de chercheurs chargé de répondre aux questions des Américains angoissés. L’exercice de la vidéo se révèle ainsi plein de leçons :

1°/ Le procédé du “jour d’après”

L’idée de proposer, dix jours avant, une vidéo censée se passer le lendemain de la fin du monde semble relever d’une manœuvre désespérée ou insultante. Désespérée parce que cela révèle que les responsables de la Nasa, à cours d’arguments rationnels, acceptent de jouer le jeu des croyances qu’ils dénoncent. Les voilà en train de faire un exercice d’anticipation pour contrecarrer une croyance… anticipatrice. Le mal par le mal, en somme. Légèrement insultante, ou méprisante, vis à vis du public aussi. Si l’on décrypte le message, cela donne : Vous croyez n’importe quoi. Eh bien pourquoi ne croiriez-vous pas aussi à ceci !”

La Nasa, très sérieuse agence spatiale, verse ainsi dans la technique de la projection futuriste à vocation pédagogique inaugurée explicitement par le film : “Le jour d’après”, réalisée par Roland Emmerich en 2004. Il s’agissait alors d’alerter la population mondiale sur les effets du dérèglement climatique. Un autre catastrophe. La pédagogie réside dans le fait de montrer ce qui va se produire grâce à la science fiction. La Nasa, elle, fait de la fiction grâce à la science.

2°/ La pédagogie de l’anticipation

Sur un ton extrêmement sérieux, la voix off souligne le titre du clip: “Le monde ne s’est pas terminé hier”, sur le mode du message à la postérité : “22 décembre 2012. Si vous regardez cette vidéo, cela signifie une chose : le monde ne s’est pas terminé hier”. Vient ensuite la mention de la croyance en la prédiction du calendrier Maya. Et, bien entendu, le démontage scientifique des fondements même de cette croyance. Entrée en scène d’un spécialiste, le docteur John Carlson, directeur du centre pour l’archéoastronomie, qui explique que le calendrier Maya ne prédit pas la fin du monde le 21 décembre 2012 mais seulement la fin d’un cycle. Ainsi, au lieu d’un lendemain de cataclysme, le 22 décembre sera le premier jour d’une nouvelle période de 5125 ans, soit 13 baktunob ou 1 872 000 jours, suivant celle que les mayas ont connu pendant plus de 2500 ans.

3°/ Le rationnel contre la croyance

Après avoir démonté la croyance en une fin du monde fondée sur le calendrier maya, la Nasa semble considérer que cela ne suffit pas. Revenant dans son domaine de prédilection, elle s’attaque à deux des principales causes de fin du monde réellement possibles : la collision avec un astéroïde et l’activité du soleil. Dans le premier cas, la Terre exploserait sous l’impact, dans le second elle se consumerait. Pour démontrer qu’aucune rencontre avec un objet céleste n’est programmée pour le 21 décembre, la Nasa déclare d’abord que les observations des scientifiques ne montrent aucun danger. Et puis, et c’est sans doute le meilleur moment du clip, la voix off, sans changer de ton, indique qu’il n’est d’ailleurs pas nécessaire d’appeler le gouvernement pour s’en convaincre. Il suffit de sortir de chez soi et de regarder le ciel. Si un astéroïde géant devait heurter la Terre le 21 décembre, il serait déjà l’objet le plus gros et brillant visible dans le ciel… Petit demi-tour temporel. Le spectateur auquel s’adresse alors la Nasa n’est plus celui du 22 décembre mais bien celui du 12 décembre…

Michel Alberganti

A retrouver sur Slate.fr: notre dossier «Fin du monde»

» C’est à quelle heure, la fin du monde?

» Ce qui se passera vraiment le 21 décembre selon le calendrier maya

La date du 12 décembre 2012, soit le 12/12/12, aurait pu attirer l’attention des Mayas. Mais, pour la fin du monde, ils lui ont préféré le 21… Dommage car la prédiction apocalyptique se serait appuyée sur le passage d’un bon gros astéroïde, digne de donner une sueur froide aux petites fourmis humaines. Avant même ce gros calibre, un autre caillou céleste nous a frôlé aujourd’hui même, 11 décembre 2012. Il s’agit de 2012-XE54 dont la découverte ne date que du… 9 décembre. C’e’st à dire 3 jours avant le croisement. Par chance, et c’est ce qui explique son approche incognito, la taille de l’astéroïde est comprise entre 20 et 40 mètres. Aujourd’hui, XE54 est passé à 60% de la distance entre la Terre et la Lune, soit 384 000 km. A l’échelle du cosmos, cela représente à peine un poil, un cheveu. Mais c’est pourtant loin des records de frôlement. En juin 2011, l’astéroïde 2011MD, d’environ 9 mètres de diamètre, n’est passé qu’à 12 000 km.

4,5 km de long

Heureusement que 4179 Toutatis, celui qui nous croise ce 12 décembre, restera à une distance plus respectable. Car c’est un bien plus gros morceau. Découvert en 1989 par un astronome de l’observatoire de la Côte d’Azur, le français Christian Pollas, il doit bien entendu son nom au Dieu des Gaulois, bien connus pour craindre que le ciel ne leur tombe sur la tête… Toutatis nous rend visite tous les quatre ans. Sa taille laisse mal augurer des conséquences d’une collision: 4,5 km de long, 2,4 km de large pour 1,9 km de haut. Même si le diamètre de l’astéroïde qui pourrait avoir contribué à la disparition des dinosaures, il y a 65 millions d’années, est estimé à 10 km, on comprend que Toutatis engendrerait un peu plus de bouleversements sur Terre que le changement climatique que nous redoutons d’ici la fin du siècle.

Croisement à 7 millions de km de la Terre

Par bonheur, il ne rasera la Terre qu’à une distance “cosmiquement” proche, comme l’écrit joliment Wired. Toutatis doit passer le 12 décembre 2012 à 7 millions de km de nous, soit environ 18 fois la distance de la Terre à la Lune. En 2004, il s’était approché à seulement 1,5 million de km. D’après les calculs des astronomes, le risque d’une collision entre Toutatis et la Terre est nul pour les 600 prochaines années. Dommage pour les prévisionnistes mayas. Voilà la plus probable des causes de fin du monde qui s’éloigne dans l’espace… Erreur de date et de visée. Au fond, tant mieux.

Free live streaming by Ustream – Le passage de Toutatis en Direct

Michel Alberganti

Lire aussi sur Globule et Télescope : Peindre les astéroïdes en blanc : une idée pour les détourner de la Terre…

Et écouter Science publique sur France Culture pour ne savoir plus sur les astéroïdes qui menacent la Terre :

26.10.2012 – Science publique
Un astéroïde peut-il provoquer la fin du monde? 57 minutes 

Il ne s’agit pas d’une version de la Lune à la Warhol ou à la Niki de Saint Phalle. Mais de la cartographie des variations de gravité mesurées à la surface de notre satellite. Réalisées par les deux sondes jumelles de la mission Grail, ces mesures, publiées dans la revue Science du 5 décembre 2012, révèlent d’intéressantes caractéristiques qui pourraient guider la recherche d’eau sous la surface de Mars.  Mais cette robe de la Lune évoque également… un papier cadeau. De circonstance avant les fêtes de fin d’année même si elles tombent, en 2012, juste après la fin du monde du 21 décembre…

Certains riches, pourchassés par les fiscalistes de crise,  pourraient se consoler en caressant le doux projet de décrocher enfin, prochainement, la Lune. Passées certaines frontières de la fortune, à quoi rêver d’autre ? Justement le tarif, pas vraiment low cost, est fixé à 750 millions de dollars par personne. Idéal pour faire baisser des bénéfices indécents pour peu que l’on fasse passer l’escapade en frais professionnels.

Le 6 décembre 2012, le tourisme lunaire a pris un nouveau tour avec l’annonce d’Alan Stern. Cet ancien administrateur de la direction des missions scientifiques de la NASA a annoncé la création de son entreprise, Golden Spike, dans le Colorado. Avec une activité simple : vendre des vols commerciaux à destination de la Lune. Il s’agira de voyages à vocation scientifique. Ou minière. Ou de pur prestige. Et quel prestige !

Etude de marché

Alan Stern a choisi la Lune parce qu’elle s’imposait comme le nez au milieu de la figure. “Pourquoi la Lune ? Parce qu’elle est proche, parce qu’elle est énorme et parce que nous pensons qu’il va se développer un important marché autour d’elle”, a-t-il déclaré.  Pour l’instant, pas de tickets vendus. Mais la revue New Scientist indique que des pourparlers sont en cours avec les agences spatiales en Asie et en Europe pour leur vendre des vols lunaires. Car, pour Alan Stern, ces organismes devraient être ses principaux clients. Sans doute le résultat de l’étude de marché de quatre mois qui a précédé la création de Golden Spike qui rassemble, autour de son fondateur, d’autres transfuges de la NASA, comme Gerry Griffin et Wayne Hale ainsi qu’un ancien candidat à l’élection présidentielle américaine, Newt Gingrich.

Course à la Lune

Conçue comme un  affréteur, Golden Spike ne devrait pas construire de fusées. Elle en achètera aux autres entreprises qui se sont déjà lancées dans les projets de tourisme spatial comme Space X ou Blue Origin. Il ne restera qu’a construire un atterrisseur pour se poser sur la Lune et en repartir et à créer des combinaisons spatiales un peu plus fun que celles de la NASA (ornées de fleurs ?). Le coût de la première mission est estimée entre 7 et 8 milliards de dollars. Un gros investissement pour des vols commerciaux prévus pour la fin de la décennie.

Auparavant, vers 2016 ou 2017, Space Adventures devrait avoir inauguré ses vols autour de la Lune pour la modique somme de 15 millions de dollars par personne. Deux places de passagers sont prévues. Idéal pour un voyage de noce à 300 millions de dollars. Quels souvenirs ! Coucher de Terre et nuit en apesanteur garantis.

Michel Alberganti

Image frappante prise par le satellite Suomi NPP de la NASA et de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). On y distingue l’incroyable différence d’illumination entre la Corée du Sud et la Corée du Nord. Une série de photos et une vidéo ont été publiées le 5 décembre au cours du colloque annuel de l’American Geophysical Union. Leur beauté et les informations qu’elles nous apportent sur la place de l’homme sur Terre, tout comme sur les différences de “développement” entre les pays et les régions, n’ont guère besoin de commentaires.

Michel Alberganti

Comme souvent avec les objets célestes, le nom que les astronomes ont donné à la galaxie qu’ils viennent de découvrir ne fait pas rêver : MACS0647-JD. En revanche, sa distance, elle, dépasse notre imagination et donne des frissons : 13, 3 milliards d’années lumière… Ce que nous voyons aujourd’hui grâce au télescope spatial Hubble date de seulement 420 millions d’années après le big bang. L’univers n’avait alors que 3% de son âge actuel, soit 13,7 milliards d’années… Comment réaliser que cet objet apparaissant aujourd’hui comme une minuscule tache dans l’immensité de l’univers nous permet de jeter un œil sur… il y a si longtemps ?

Lentille gravitationnelle

La vidéo réalisée par la NASA nous fait remonter, en 30 secondes, ces 13,3 milliards d’années. Formidable et vertigineuse plongée dans le temps et l’espace. Cette durée est, en effet, celle que la lumière émise par la galaxie MACS0647-JD a mis pour parcourir la distance qui la sépare, ou plutôt la séparait à cette époque, des lentilles du télescope Hubble qui l’ont captée aujourd’hui. Pour détecter une aussi microscopique tache dans l’immensité de l’univers, les astronomes ont réalisé un exploit technologique. L’équipe internationale du Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble (CLASH) dirigée par Marc Postman du Space Telescope Science Institute de Baltimore a exploité des télescopes naturels comme relais d’Hubble dans l’espace. Ces intermédiaires involontaires sont des amas de galaxies massifs qui peuvent servir de télescopes cosmiques et grossir la taille des galaxies qui sont situés derrière eux. Il s’agit du phénomène de lentille gravitationnelle. La gravité très forte des amas dévie et accélère les rayons lumineux provenant des objets qu’ils masquent. L’image apparaît alors 8 fois plus grosse et deux fois plus brillante.

Un embryon de galaxie

“L’amas réalise ce qu’aucun télescope construit pas l’homme ne peut faire”, explique Marc Postman. “Sans ce grossissement, il faudrait un effort herculéen pour observer cette galaxie”. MACS0647-JD est si petite que les astronomes en déduise qu’elle doit se trouver à l’un des premiers stades de formation d’une galaxie plus grande. D’après les analyses, sa taille ne dépasserait pas les 600 années lumière. Alors qu’à son âge, elle devrait atteindre les 2000 années lumières. A titre de comparaison, notre propre galaxie, la Voie Lactée mesure 150 000 années lumière.

“Cet objet doit être l’une des briques de construction d’une galaxie”, estime Dan Coe, du Space Telescope Science Institute et principal auteur de l’étude qui doit être publiée le 20 décembre dans The Astrophycical Journal. “Au cours des 13 milliards d’années qui ont suivi, il a pu se produire des douzaines, des centaines ou des milliers de fusion avec d’autres galaxies ou des fragments de galaxies”. Auparavant, l’équipe CLASH avait découvert une galaxie très éloignée aussi mais dont la lumière datait de 490 millions d’années après le big bang, soit 70 millions d’années plus tard que la nouvelle détentrice du record de “distance”.

Michel Alberganti

Curiosity, qui reste assez discret depuis son atterrissage sur Mars il y a près de trois mois, vient de réaliser la première analyse minéralogique du sable martien sur lequel il se déplace. Surprise : la composition se révèle similaire à celle du sol basaltique érodé que l’on trouve à… Hawaï. L’instrument CheMin de Curiosity a ainsi détecté du feldspath, des pyroxènes et de l’olivine. A peu près la moitié de l’échantillon prélevé par Curiosity est composé de matériaux non cristallins tels que du verre volcanique ou des produits de l’érosion de ce verre.

Pour David Bish, co-responsable du CheMin à l’université de Bloomington, “jusqu’à présent, les matériaux analysés par Curiosity correspondent à nos idées initiales sur le fait que le cratère Gale a pu enregistrer la transition entre les périodes humides et sèches sur Mars. Les roches anciennes suggèrent le passage d’eau tandis que les minéraux plus jeunes montrent une faible interaction avec l’eau”.

Pour parvenir à ce résultat, Curiosity a tout simplement plongé une sorte de pelle dans le sol martien pour en retirer un échantillon. La régularité du sol est remarquable sur les photos ci-dessus. Le prélèvement a été tamisé pour éliminer les particules supérieures à 150 microns, soit le diamètre d’un cheveu humain. Il reste deux composants : la poussière qui circule sur la surface de Mars au grès des tempêtes et le sable fin dont la provenance est plus locale. Contrairement aux conglomérats tels que celui que Curiosity a analysé il y a quelques semaines, qui datent de plusieurs milliards d’années et qui sont marqués par la circulation de l’eau, le sable et la poussière de cet échantillon sont représentatifs de périodes plus récentes.

Pour l’instant, donc, le tableau de chasse de Curiosity reste maigre… A ce rythme, il va falloir patienter de longs mois avant qu’il ne fasse, peut-être, “la” découverte que l’on attend de lui.

Michel Alberganti

Le 14 octobre 2012, Felix Baumgartner est devenu le premier homme à monter à près de 40 000 mètres d’altitude et à sauter pour revenir sur Terre après une chute libre suivie par une descente en parachute. Derrière l’exploit sportif, que nous avons relaté en détail, on trouve une jolie leçon de physique. En effet, l’expérience de Felix Baumgartner illustre de façon spectaculaire plusieurs phénomènes auxquels nous sommes soumis sans en avoir conscience: la gravité, la pression atmosphérique, la température de l’air au dessus de nos têtes ou la vitesse du son. En revanche, pour ce qui concerne le passage du mur du son avec une simple combinaison, le parachutisme autrichien est aujourd’hui le seul être humain à l’avoir expérimenté. Lorsqu’il se trouvait à 39 km d’altitude, quelles étaient les forces auxquelles il était soumis ? Comment ces forces ont évolué au cours de son saut ? Autant d’exercices de physique dont les professeurs vont maintenant pouvoir s’emparer. Leurs élèves, eux, devront se projeter vers le ciel, armés de quelques formules.

1°/ La gravité et le poids

La gravité est l’un des phénomènes les plus mystérieux de notre univers. Elle se traduit par une attraction exercée par une masse sur une autre. La Terre sur chacun de nous, par exemple. Mais aussi la Terre sur la Lune, le Soleil sur la Terre… Une attraction dont on cherche encore à préciser le support physique. Pour l’expliquer, Albert Einstein a dû imaginer une déformation de l’espace-temps… C’est dire ! Ce qui est certain, c’est qu’une force s’exerce sur une masse lorsqu’elle se trouve au voisinage d’une autre. Plus la masse d’un objet est importante, plus l’attraction qu’elle exerce sur une autre masse est grande. C’est pour cette raison que les verres tombent par terre et non l’inverse… Mais aussi que la gravité sur la Lune, est très inférieure à celle qui règne sur Terre. Là bas, elle n’atteint que 1,6 m/s2, soit 16,7% de celle qui règne sur Terre. Par ailleurs, plus les verres tombent de haut, plus ils ont le temps d’accélérer et plus leur vitesse au moment de l’impact est grande. Et plus ils risquent de se casser. C’est pour cette raison qu’il vaut mieux tomber du premier étage d’un immeuble que du 6e.

Cette accélération d’une masse attirée par une autre, c’est justement cela, la gravité. Elle se mesure comme une accélération. A la surface de la Terre, cette accélération est égale à 9,81 m/s2, le fameux “g” que nous avons tous découvert à l’école. Appliquée à une masse, cette accélération lui donne… un poids.  Grâce à Newton et à sa pomme légendaire, nous savons que le poids est égal au produit de la masse par l’accélération due à la pesanteur, via la célèbre formule : P = mg. Dès que l’on quitte le plancher des vaches, les choses se compliquent.

C’est ainsi que nous retrouvons Felix Baumgartner, debout sur la petite marche accrochée à sa capsule. A 39 km de la surface de la Terre échappe-t-il à l’attraction terrestre, à la gravité ? Si c’était le cas, et s’il se trouvait vraiment dans l’espace, il ne serait simplement… pas tombé. Difficile, dans ce cas, de franchir le mur du son. En fait, il était encore beaucoup trop près de la Terre pour atteindre l’apesanteur que connaissent les locataires de la Station spatiale internationale qui croise à quelque 400 km d’altitude et qui équilibre la gravitation grâce à la force centrifuge engendrée par sa rotation autour de la Terre (*). Dix fois plus haut que Felix. Pour ce dernier, la perte de gravité est restée très limitée à environ 1,2%. S’il pèse 80 kg à la surface de la Terre, il en pesait encore environ 79 au bord de sa nacelle, juste avant de sauter.

2°/ La pression atmosphérique et la température

Si Felix Baumgartner est tombé au lieu de flotter, c’est donc à cause de la gravité. Mais pourquoi était revêtu de cette combinaison sous pression qui rendait ses gestes si difficiles. En raison de la différence de pression atmosphérique, bien entendu…

A la surface de la Terre, en plus de la gravité, nous subissons la pression exercée par l’atmosphère. Soit une épaisseur d’environ 100 km d’air au dessus de nos têtes… Cette pression diminue lorsque l’on s’éloigne de la Terre. Dans ce cas, l’impact de l’altitude du saut de Felix est loin d’être négligeable. Lors de sa montée, il a franchi environ 40% de l’épaisseur de l’atmosphère. Pourtant, la différence de pression extérieure était nettement inférieure à ces -40%. En effet, la densité de l’air n’est pas régulière lorsque l’on s’élève. Ainsi, elle n’atteignait plus qu’environ 1% de la densité sur Terre à 39 km d’altitude. Dès 5500 mètres d’altitude, la pression atmosphérique a déjà perdu 50% de sa valeur au niveau de la mer. Il n’en reste que 10% à 16 km d’altitude. Et la pression extérieure, elle aussi, était 100 fois plus faible que sur Terre lorsque Félix a ouvert l’écoutille de sa nacelle. Sans sa combinaison pressurisée, son corps se serait dilaté, presque comme on le voit au cinéma lorsqu’un astronaute perd cette protection dans l’espace.

Gravité similaire, densité de l’air et pression atmosphérique divisées par 100. Et la température ? On imagine un froid plus que polaire, spatial ! Grosse erreur. En fait, la température varie très fortement, dans les deux sens, lorsque l’on s’élève. Nous assimilons altitude et refroidissement parce que notre expérience est limitée aux plus hauts sommets des montagnes terriennes. Quelques milliers de mètres seulement. Dans cette zone, et jusqu’à environ 10 km (l’altitude des avions de ligne), la température baisse en effet régulièrement pour atteindre quelque -60°C. Elle se maintient ainsi jusqu’à 20 km et ensuite, elle commence à remonter. Aux environs de 45 km, elle est pratiquement revenue à 0°C et elle recommence à baisser à nouveau à partir de 50 km pour descendre jusqu’à -100°C à 80 km avant de remonter à partir de 90 km. A l’extérieur de l’atmosphère, au delà de 100 km d’altitude, la température devient très élevée (300 à 1600°C). Mais l’absence de molécules d’air, dans le vide, empêche cette chaleur se transmettre et de brûler les astronautes. Néanmoins, leur combinaison blanche reflète les rayons du soleil le plus possible. La température élevée à la sortie de l’atmosphère démontre la protection que cette dernière apporte à la Terre.

Revenons à Felix qui, lui, n’est pas allé jusqu’à l’espace. Il se trouve, en revanche, dans une situation idéale pour réaliser son exploit. Forte gravité et faible densité d’air. Sans ces conditions, il n’aurait jamais atteint la vitesse de 1342 km/h, ni franchi le mur du son.

3°/ La vitesse du son

Contrairement à la lumière qui est une onde électromagnétique, le son est une onde produite par la vibration mécanique du milieu dans lequel elle se propage. Pas de milieu, pas de son. Une règle que les réalisateurs de films se déroulant dans l’espace ont longtemps ignorée. Jusqu’à Stanley Kubrick et 2001, l’odyssée de l’espace. Si Felix avait eu un compagnon, et s’il avait pu se passer de sa combinaison, il n’aurait guère pu se faire entendre. Pas assez d’air à faire vibrer pour acheminer correctement le son de sa voix. En revanche, cette atmosphère raréfiée présente un avantage considérable pour la chute libre : elle ne freine pas, ou très peu, le corps de Felix. Au moins pendant les premières minutes de sa chute. C’est ainsi qu’il a pu accélérer jusqu’à dépasser la vitesse du son. Là où cela se complique, c’est que cette vitesse dépend… également de l’altitude. Plus précisément de la densité de l’air, de la pression et de la température. Comme nous l’avons déjà expliqué, à environ 30 km, la vitesse du son est de 1087 km/h, contre 1200 km/h au sol. En fait, Felix n’a pas fait de détail et battu la vitesse du son… même au niveau de la mer.

Avant son saut, la seule véritable question sans réponse concernait l’effet du passage du mur du son sur un homme sans autre protection qu’une combinaison. On a pu voir à quel point Felix était ballotté pendant la partie la plus rapide de sa chute. Les vibrations du passage du mur du son l’ont probablement déstabilisé. Il reconnaît lui-même qu’il a craint de perdre connaissance. Dès que l’air est devenu assez dense, sa chute s’est ralentie et il a pu reprendre le contrôle de son vol, en professionnel du parachutisme. Son arrivée au sol, sur ses deux jambes, a montré qu’il avait retrouvé tous ses moyens avant d’atterrir. Bel exploit. Et belle leçon de physique.

Michel Alberganti

Mise à jour : “et qui équilibre la gravitation grâce à la force centrifuge engendrée par sa rotation autour de la Terre” a été rajouté grâce à la remarque judicieuse de François Desvallées.