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Dans beaucoup de films de science fiction faisant intervenir des aliens, ce sont les aliens qui viennent sur Terre pour nous envahir, et non les humains qui vont envahir une autre planète peuplée d’extra-terrestres. C’est le cas par exemple de Independence Day, ou encore plus récemment d’Avengers.

Ceci suppose que les extra-terrestres soient en mesure de voyager à travers la galaxie pour venir nous voir, typiquement à bord d’un vaisseau spatial, et très certainement, en empruntant des trous de ver (voir ça plus loin pour savoir pourquoi).

Une remarque peut donc être faite : étant donnée que sur le plan de l’exploration spatiale nous ne sommes allées (en dehors de la Terre) que sur la Lune et nul part ailleurs, ça signifie que les aliens sont techniquement beaucoup plus avancés que nous !

On peut se demander : comment classer le niveau d’avancement technologique d’une civilisation ?

Une façon parmi d’autres de poser le problème est de voir quelle quantité d’énergie peut être produite, consommée et exploitée par la civilisation.

Ceci n’est pas si stupide : la production d’énergie de notre espèce ne fait que croître depuis toujours. De la maîtrise du feu, à l’emploi de chevaux, d’esclaves, puis de poudre à canon, de machines à vapeur, à charbon, puis à explosion, électriques et enfin à l’énergie de fission nucléaire, nous consommons toujours plus d’énergie.

Une partie de l’énergie est utilisée pour l’exploration spatiale : aujourd’hui on utilise des fusées et des sondes à propulsion chimique, ionique ou solaire pour explorer d’autres planètes. L’exploration spatiale demande énormément de ressources, et on imagine très bien que voyager à travers la galaxie pour envahir une planète va en demander beaucoup, beaucoup plus encore.

L’échelle de Kardashev

Partant de cette base, il a été proposé de mesurer la quantité d’énergie mise en jeu par toute une civilisation, de la quantifier, et de classer une civilisation sur une échelle. C’est ce qu’a fait en 1964 l’astrophysicien Nikolaï Kardashev.
Il est parti du principe qu’une civilisation peut « récolter » l’énergie disponible dans l’univers, et il classe les civilisation en se basant sur l’ordre de grandeur de la quantité d’énergie captée.

Kardashev définit 3 types de civilisations : le Type I, le Type II et le Type III.

Le Type I

Une civilisation de Type I est capable de capter et d’utiliser toute la puissance d’une planète.
Pour nous, ça veut dire la puissance disponible sur Terre. Ceci inclut le vent, les cyclones, les marrées, la chaleur, les volcans, les orages, les énergies fossiles (charbon, gaz, nucléaire…) et les énergies du vivant (bois, biocarburant…).

Quantitativement, ceci correspond environ à $10^{16}$ à $10^{17}\text{ watts}$.

Le Type II

Cette civilisation est capable de capter toute la puissance de son étoile (pour nous, ça serait donc le Soleil).
Le Soleil tire son énergie de la fusion thermonucléaire, et cette énergie rayonne dans toutes les directions autour du Soleil (nous ne recevons sur Terre qu’une minuscule partie de ce rayonnement). Une façon de faire serait de placer des panneaux solaires partout autour du Soleil et de canaliser toute l’énergie vers la Terre, les vaisseaux spatiaux, ou quoi que ce soit qui puisse utiliser cette énergie.

Le Soleil émet $3,86\times10^{26}\text{ watts}$. Kardashev proposait de mettre la barre à $10^{26}\text{ watts}$.
Le Type II consomme donc environ un milliard de fois plus de puissance qu’un Type I.

Au passage, l’idée d’une sphère de panneaux solaires autour d’une étoile pour en capter la totalité de l’énergie, se nomme une sphère de Dyson.

Le Type III

Plus fort encore, une civilisation de Type III est capable de récolter la puissance de toutes les étoiles de sa galaxie, et de l’utiliser à sa convenance.
Notre galaxie comportant environ 100 milliards d’étoiles de toute sortes, cela représente la quantité énorme de $10^{37}\text{ watts}$.

Là encore, le rapport de puissance énergétique entre un Type III et un type II est de l’ordre du milliard (10 milliards pour être précis).

Pour résumer :

l’échelle de Kardashev
↑ Consommations énergétiques des trois types de l'échelle de Kardashev (image : wiki-commons)

Le Type IV

Plus tard, il est parfois ajouté à la liste un Type IV.
Une civilisation de ce type est, vous l’aurez compris, en mesure de capter toute la puissance de toutes les galaxies, ainsi que le rayonnement intergalactique. Une telle civilisation aurait également la capacité de traiter l’information à l’échelle galactique, donc beaucoup, beaucoup d’information.

L’astrophysicien Carl Sagan a modifié l’échelle de Kardashev pour l’affiner, et permettre de situer des civilisations intermédiaires. Ainsi, il considère qu’une civilisation de type 1,1 serait capable de capter l’équivalent de 10 planètes comme la Terre, tout en restant très loin de l’énergie d’une étoile.

Où se situe l’espèce humaine ?

Selon la formule de Carl Sagan :

$$K = \frac{log_{10}W - 6}{10}$$

Le niveau intermédiaire $K$ (le chiffre après la virgule) et donnée à partir de la puissance consommée $W$. L’humanité se trouverait alors autour de 0,75 sur l’échelle de Kardashev (la puissance consommée par les humains représentant autour de 12 000 millions de TEP par an), soit aussi environ un millième de la puissance de notre planète Terre.

Sachant que notre économie (et notre énergie) est en bonne partie basée sur le pétrole et le charbon, il faudrait des ressources en énergies fossiles 1000 fois plus importantes que ce qu’on a actuellement pour atteindre le Type I.
Ceci étant improbable, il est absolument nécessaire de se tourner vers d’autres sources d’énergie, plus durables et plus puissantes. On pense en particulier l’énergie solaire, la fusion nucléaire, et pourquoi pas l’énergie des cyclones, volcans ou tremblements de terre.

Enfin, pour finir sur les humains, si nous parvenons au Type I et que nous souhaitons continuer à évoluer, nous devrons conquérir d’autres planètes pour avoir plus d’énergie, d’où le rapport avec l’exploration spatiale et les extra-terrestres.

Où se situent les extra-terrestres ?

Si l’on prend l’exemple des extra-terrestres dans le film Avengers, ceux-ci envahissent New-York en passant par un trou de ver.

La simple mention du trou de ver suffit ici à donner une idée de l’énergie mise en œuvre par cette civilisation.

Un trou de ver, c’est un court-circuit dans la structure de l’espace-temps, qui permet de passer d’un endroit de l’univers à un autre plus rapidement que ne le ferait la lumière, typiquement en franchissant quelque chose comme une porte.

Ces « objets » sont théoriquement possibles et largement décrit, comme par exemple le pont d’Einstein-Rosen. En pratique, on pense qu’ils existent à l’échelle de Planck, c’est à dire de la taille incroyablement petite de $10^{-35}\text{ m}$ (soit 20 d’ordres de magnitude plus petit qu’un noyau atomique) et d’une durée de vie de $10^{-43}\text{ s}$, mais on ne les observe pas, ni en petit, ni en grand.

Il n’est pas exclu non plus, par la théorie, que ces « portes spatio-temporelles » existent à d’échelles plus grandes, mais il faudrait une énergie faramineuse pour arriver à les agrandir et surtout à les maintenir ouvertes. Or, cette énergie est, selon les sources, de l’ordre de celle d’une galaxie entière et ses milliard d’étoiles.

Une civilisation capable de produire un trou de ver est donc au minimum une civilisation de type III.

Pourquoi évoluer ?

En tant que civilisation, on a historiquement toujours conquis et exploré le monde. Il a pris par exemple 1 500 ans après l’ère de César pour traverser l’océan et découvrir un nouveau continent. Et il a pris 450 ans de plus pour voyager jusqu’à la Lune. Certains visionnaires convoitent désormais l’idée d’aller sur Mars, soit ~50 ans après la Lune.

En tant qu’espèce vivante, et représentant de « la Vie », nous ne pouvons nous permettre de rester sur Terre : tôt où tard, notre planète sera détruite, et si ce n’est pas par nous même, ça sera par le Soleil, dont la durée de vie est limitée. Il nous reste environ 50% d’autonomie, soit 4~5 milliards d’années avant que le Soleil explose. Il nous faudra donc partir d’ici là (et bien avant en fait, car le Soleil gagne en luminosité au fil des éons) si nous voulons survivre.

Partir où ? Comment ?

Si on considère que si on veut voyager librement dans l’univers (par exemple comme dans Stargate, avec des portes), alors il nous faudra obligatoirement maîtriser la technologie des trous de ver.

En effet, avec les fusées actuelles, il faut 9 mois pour voyager sur la première planète possiblement habitable de notre propre système solaire — Mars — (et c’est déjà un problème non résolu à ce jour…). Pour arriver à la première étoile, il faut compter quelques dizaines de milliers d’années.

Si on arrivait à voyager à la vitesse de la lumière, la première étoile serait encore à 3 années de voyage, et traverser la Voie Lactée nous prendrait toujours 100 000 ans. Voyager à la vitesse de la lumière serait bien trop lent : un aller simple vers les exo-planètes les plus proches découvertes aujourd’hui aurait déjà la durée de l’ordre d’une vie humaine !

Dit autrement : sans trous de vers, nous n’irons nul part.

À ces échelles de temps, si nous n’évoluons pas, et si nous restons toujours au stade d’une civilisation de Type 0,7, ou même de Type 1, alors nous n’existerons plus dans quelques milliards d’années.
Alors non, pas la peine de se presser, mais il ne faut pas s’asseoir sur nos acquis pour autant : comparé à d’éventuelles autres civilisations, il est possible que nous ne soyons que des êtres primitifs ayant encore tout à découvrir et à inventer.

Image d’entête de Tama Leaver

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Dr. Goulu a dit :

"Si on arrivait à voyager à la vitesse de la lumière, la première étoile serait encore à 3 années de voyage, et traverser la Voie Lactée nous prendrait toujours 100 000 ans. Voyager à la vitesse de la lumière serait bien trop lent : un aller simple vers les exo-planètes les plus proches découvertes aujourd’hui aurait déjà la durée de l’ordre d’une vie humaine !"

Non. Près de la vitesse de la lumière, le temps est tellement "dilaté" par la relativité qu'un voyage vers n'importe où (étoile proche, lointaine, voire autre galaxie! ) ne prend qu'une dizaine d'années. Voir http://www.drgoulu.com/2004/08/09/acceleration/ et ce bon vieux "Tau Zero" ( http://www.drgoulu.com/2012/08/12/divers-d-ete/ )

Ce sont les voyages aller/retour qui prennent du temps, vus de la Terre. Mais sous la pression d'une démographie exponentielle, pourquoi vouloir revenir sur une planète épuisée, voire condamnée ? D'ailleurs les colons européens des Amériques ou de l'Australie partaient sans retour pour des voyages de plusieurs mois...

Reste qu'un voyage à vitesse relativiste est extrêmement dangereux (un peu comme une traversée de l'Atlantique vers 1492...) et extraordinairement gourmand en énergie. Type 1.5 je dirais. Dans 1000 ans environ.

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Pock a dit :

Il y a un problème récursif dans le dernier paragraphe.

- Pour pouvoir sortie de notre système solaire il faut utiliser des trous de vers.
- Pour créer des trous de vers il faut Un énergie faramineuse.
- Pour savoir utiliser cette énergie il faut être une civilisation de type 3.
- Pour être une civilisation de type 3 il faut au mois être sorti du système solaire.

Conclusion, soit il nous sera matériellement impossible de nous échapper, soit une de ces lignes est fausses.

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Sbgodin a dit :

La vitesse de la lumière n'est pas limitante, à supposer qu'on puisse s'en rapprocher aussi près que possible, pour l'aller. Le temps propre des voyageurs ferait qu'une étoile à 3 années-lumières serait atteinte en un an avec l'énergie suffisante. Le retour prendrait aussi un an. Bon, au retour, il se sera peut-etre écoulé 1000 ans sur la terre.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Dr. Goulu :
@Sbgodin : effectivement, pas pensé à ça.

@Pock : il est toujours possible de faire des vaisseaux habités, pour aller coloniser d’autres planètes. Les vaisseaux partent avec des gens et ce sont leur descendants qui arrivent (sauf qui on profite effectivement de la dilatation des durées expliquée par Dr. Goulu, mais il faut avoir une technologie assez avancée pour aller aussi vite).

On colonise ainsi plusieurs planètes petit à petit, puis des étoiles, etc.
Ça prendra beaucoup de temps, oui, mais c’est pas irréaliste.

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Ginko a dit :

Survivre à long terme (notamment à la mort de Sol) ne nécessite pas forcément de passer au type II et encore moins au type III. Pas forcément besoin de trous de vers (que l'on est loin d'être sûr de parvenir à maitriser à des fin de transport un jour).

Pour essaimer dans l'espace et "coloniser" la galaxie entière, il "suffit" de quelques "générations" de "réplicateurs", même si ces réplicateurs se déplacent seulement à 0.1c (10% de c : la vitesse de la lumière dans le vide).

Je m'explique. Notre civilisation conçoit un vaisseau autonome capable de se répliquer (un réplicateur, donc). Mettons qu'il soit capable de se répliquer 1 fois par an et qu'il le fasse 9 fois. On donne une distance entre 2 étoiles adjacentes de 10 AL en moyenne, soit 110 ans pour rallier une nouvelle étoile et obetenir 10 vaisseaux prêts à repartir.

Il faut 110 ans pour la première itération. A 220 ans, nous avons colonisé 11 planètes. A 330 ans, 111 planètes. 440 ans pour 1111 planètes. On peut simplifier le calcul en modélisant le nombre de planètes colonisées par une suite géométrique de raison 10 (on multiplie le nombre de planètes colonisées par 10 à chaque itération). On estime à 150 milliards le nombre d'étoiles dans la Voie lactée. L'arrondi supérieur donne 10^12 étoiles. Notre suite géométrique nous donne donc 12 itérations pour coloniser l'ensemble de la Voie lactée : 1320 ans.

Ce mode de colonisation ne repose pas sur des technologies hypothétiques. Il est vraisemblable que nous les maitrisions d'ici 100 ans. Disons 1000 pour être large. Les enjeux sont ici d'ordres éthiques : dès que le premier vaisseau aura quitté le système solaire nous n'aurons plus aucun contrôle sur lui. Et s'il dysfonctionnait ? Si une des itérations "mutait" donnant une lignée de vaisseaux destructeurs ? En quelques générations la galaxie pourrait être ravagée.

Vu qu'il suffit d'une seule civilisation pour submerger la galaxie avec des réplicateurs, leur absence peut signifier :
- ils sont bien là, mais ils sont discrets : on ne les a pas vu (ils évitent les systèmes habités ou alors ils ont d'autre chats à fouetter : ils se font la guerre entre lignées de réplicateurs ^^)
- ils ne sont pas là car très peu de civilisations ont émergé dans la galaxie (et aucune n'a eu le culot de lancer un programme de réplicateurs)
- ils ne sont pas là car il y a une force dans la galaxie qui empêche leur émergence (une super civilisation qui empêche les réplicateurs de proliférer)
- nous vivons dans une simulation qui n'a pas pris la peine de simuler d'autres civilisations (ah ah ^^)

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Ginko a dit :

PS : ce modèle ne prend pas en compte la topologie de la Voie lactée et j'ai sans doute été trop optimiste sur les 10 étoiles à 10 AL. Mais la logique reste valable. Le potentiel colonisateur des réplicateurs est exponentiel. (Exemple avec 2 étoiles à 100AL et une vitesse moyenne de 0.01c on colonise les 10^12 étoiles en 40 000 ans.)

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Lags a dit :

Pour compléter l'article, je ferais bien un rappel un peu pessimiste du Paradoxe de Fermi : https://medium.com/france/le-paradoxe-de-fermi-a19563af1b32
A la vitesse où on utilise les ressources, le filtre est certainement devant nous. Peut-être que les seuls matériaux disponibles sur une planète ne suffisent pas (nulle part) à monter sur l'échelle de Kardashev ...

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Le Hollandais Volant a dit :

@Lags : le paradoxe est couplé là avec la loi de Drake, qui tente également de calculer le nombre de civilisations dans une galaxie, se basant sur plusieurs paramètres. Les scénarios les plus pessimistes disent qu’il devraient y en avoir des milliers également.

Une autre hypothèse reprend un peu ce qui dit Snowden : un signal contenant de l’information, s’il est suffisamment compressé et/ou chiffré, est indistinguable du bruit ambiant. Et donc pour nous, impossible à repérer. Peut-être qu’une partie du fond diffus cosmologique est un bain de signaux extra-terrestres super faibles, ou peut-être ils utilisent quelque chose d’autre que les rayons électro-magnétiques…

Ou peut-être que la plus grande menace pour une civilisation, c’est elle-même (je reste pessimiste à mon tour sur la destinée de notre civilisation, vu comme c’est parti, mais c’est une autre histoire).

A la vitesse où on utilise les ressources, le filtre est certainement devant nous. Peut-être que les seuls matériaux disponibles sur une planète ne suffisent pas (nulle part) à monter sur l'échelle de Kardashev ...

L’Univers a commencé avec de l’hydrogène, et aujourd’hui on a plus de 90 éléments naturels. Les étoiles nous les fournissent (le fer, le carbone, etc. est forgé dans le cœur des étoiles). Avec un peu de technique, on peut maîtriser ce processus nous aussi. En fait, on sait déjà le faire, mais à de petites échelles (c’est ce qu’on fait dans les accélérateurs de particules, et c’est comme ça qu’on obtient tous les nouveaux éléments super lourds).

Avec une telle maîtrise, on pourrait avoir les éléments qu’on veut. Ce n’est qu’une question de coûts.

Ça je pense qu’on y arrivera un jour : après tout l’âge de bronze ou de fer a commencé pareil, petit à petit, sans imaginer qu’un jour on produirait des millions de tonnes de métaux par an.

Aussi, toutes les planètes comportent plus ou moins les mêmes éléments (CHON et He sont les éléments les plus communs dans l’univers, partout).

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Thomas Guiraud a dit :

Cette évolution n'a aucun sens tant que l'individu humain ne sera pas immortel.

L'humain n'est pas le représentant de la vie. Aux dernières nouvelles, la vie n'a pas de représentant.

Si l'humanité s'éteint, d'autres espèces prendront le relais sur Terre. Et que ce soit pour les derniers humains ou pour les derniers représentants des dernières espèces de la Terre, la destruction de la Terre n'est pas le problème des générations précédentes puisqu'elles seront mortes.

La fin de la Vie n'est pas un problème en soi, en faire un, c'est de l'anthropomorphisme, c'est reporter ses propres angoisses de sa propre disparition sur les générations futures du règne du Vivant.

Il faut se faire une raison. Chacun d'entre nous mourra et notre souvenir s'éteindra au bout de quelques générations. L'humanité mourra. La vie s'éteindra. L'extinction de la vie est aussi banale que la mort d'un individu d'une espèce.

La seule chose qui changera ça, c'est l'immortalité.

On peut penser qu'une civilisation capable et désireuse de s'échapper durablement de la Terre sera capable d'y accéder. Peut-être que ça deviendra une formalité avant même de rebondir au delà de Mars. Mais il faudra gérer quelques problèmes d'équilibres sur Terre.


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