Origines : de l'univers à la vie sur Terre
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De Copernic à Darwin : une nouvelle vision du monde
La révolution héliocentrique
Copernic a proposé la théorie héliocentrique pour expliquer la constitution de l'univers, postulant que le Soleil est le centre du monde.
Notre place dans la galaxie
Le Soleil est l'une des plus de 100 milliards d'étoiles de notre galaxie, la Voie lactée. Le système solaire se trouve dans un bras de la Voie lactée, tournant à une vitesse de 760 000 km/h. Il lui faut 230 millions d'années pour compléter une orbite (ce qu'on appelle une année galactique).
L'âge réel de la Terre
Jusqu'à récemment, on croyait que la Terre était âgée de 6000 ans, mais en réalité, son histoire s'étend sur 4,56 milliards d'années. Si l'on comprimait, par exemple, toute cette durée en une seule année, la formation de la Terre correspondrait au 1er janvier et l'apparition de l'Homo sapiens au 31 décembre.
L'origine commune des espèces
Charles Darwin a démontré dans son ouvrage « L'Origine des espèces » que les espèces évoluent avec le temps et qu'elles ont toutes une origine commune. Jusqu'à présent, l'être humain est la seule espèce connue capable de réfléchir à la structure de l'univers, à notre place en son sein et à nos origines.
La formation du système solaire
Les caractéristiques à expliquer
Une théorie sur la formation du système solaire doit expliquer plusieurs points :
- Le Soleil et toutes les planètes tournent dans le même sens.
- Les orbites des planètes sont des ellipses.
- Les orbites de toutes les planètes se situent dans le même plan (l'écliptique).
- Les planètes intérieures sont petites et denses, à la différence des planètes extérieures.
- Tous les corps célestes rocheux présentent de nombreux cratères d'impact.
La théorie des planétésimaux
La théorie des planétésimaux se décompose ainsi : il y a 4,8 milliards d'années, à partir d'une nébuleuse initiale (un amas de poussière et de gaz en contraction), un effondrement gravitationnel a formé une grande masse centrale et un disque en rotation autour d'elle. La collision des particules dans la masse centrale a libéré une grande quantité de chaleur et a initié la fusion de l'hydrogène, marquant le début de la proto-étoile. Les particules de poussière et de gaz formant le disque en rotation autour de la proto-étoile ont suivi un processus d'accrétion, formant des granules. Les collisions de ces planétésimaux et leur union seraient à l'origine des planètes primitives, ou protoplanètes. Ce processus a permis de nettoyer leur zone orbitale des planétésimaux restants.
L'origine de la vie et de nos astres
La formation de la Terre
La formation de la Terre s'est déroulée en plusieurs étapes :
- Formation de la protoplanète terrestre : Dans le disque nébulaire entourant la proto-étoile, la protoplanète terrestre a commencé à se former. L'augmentation de son champ gravitationnel a attiré de nouveaux planétésimaux. Les plus abondants étaient formés de fer et de silicates, mais d'autres contenaient aussi des éléments plus volatils.
- Différenciation par densité : La Terre primitive était partiellement fondue, et ses composants se sont répartis selon leur densité. Le fer, plus lourd, a migré vers les zones les plus profondes, ce qui a abouti à la formation du noyau terrestre (NiFe).
- Refroidissement et formation des océans : Le bombardement de planétésimaux a diminué à mesure que la Terre nettoyait son orbite, ce qui lui a permis de commencer à se refroidir. L'abaissement de la température a solidifié les roches de surface, favorisant la condensation de la vapeur d'eau. L'eau liquide a alors pu occuper les dépressions du relief et former les premiers océans.
Les hypothèses sur l'origine de la Lune
Plusieurs hypothèses existent pour expliquer l'origine de la Lune :
- Hypothèse de la sœur : La Lune se serait formée en même temps que la Terre. Cependant, la Lune est environ 100 millions d'années plus jeune que la Terre.
- Hypothèse de la capture : La Lune se serait formée ailleurs avant d'être capturée par le champ gravitationnel terrestre.
- Hypothèse de l'impact géant : C'est la théorie la plus acceptée. Une protoplanète de la taille de Mars serait entrée en collision avec la jeune Terre. L'impact aurait produit un nuage de débris qui, par accrétion, aurait formé la Lune.
La théorie de la panspermie
La théorie de la panspermie est considérée comme une alternative possible à l'origine de la vie sur Terre. Lors de la collision d'un astéroïde avec une planète, les débris projetés peuvent atteindre une autre planète. Si l'astéroïde contenait des micro-organismes, ceux-ci pourraient voyager et survivre s'ils surmontent trois moments critiques : le choc initial, le voyage interplanétaire et l'entrée brutale dans l'atmosphère de destination.
L'expérience de Miller-Urey
Cette expérience visait à recréer les conditions de la Terre primitive. Le montage consistait en un circuit fermé contenant de l'eau bouillante (les océans primitifs) et un mélange de gaz (l'atmosphère primitive, selon la théorie d'Oparine). Ce mélange était soumis à des décharges électriques (les éclairs). Après une semaine, des acides aminés, briques élémentaires du vivant, s'étaient formés.
Le commencement de tout : le Big Bang
L'expansion de l'univers
Le Big Bang désigne l'origine de l'univers. La matière était alors concentrée en un point de densité infinie qui a « explosé », provoquant la dilatation de la matière dans toutes les directions et la création de notre Univers. Immédiatement après, chaque particule a commencé à s'éloigner très rapidement des autres. C'est l'espace lui-même qui s'est dilaté, un peu comme la surface d'un ballon que l'on gonfle.
Les premières particules
Les physiciens théoriciens ont réussi à reconstruire la chronologie des événements à partir de 1/100 de seconde après le Big Bang. La matière projetée était composée exclusivement de particules élémentaires : électrons, positrons, mésons, baryons, neutrinos, photons, etc.
Quelques notions de distance
- L'unité astronomique (UA) : C'est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres.
- L'année-lumière : C'est la distance parcourue par la lumière en une année. La lumière voyage à 300 000 km/s et met environ 8 minutes pour nous parvenir du Soleil.