Les extraterrestres sont-ils verts ? Une nouvelle solution au paradoxe de Fermi

C’est mathématique. Tant que croissance économique rimera avec consommation d’énergie, elle devra un jour cesser son ascension. Un constat qui pourrait expliquer pourquoi aucune civilisation extraterrestre n’a jamais colonisé la Galaxie.

« Mais où sont-ils ? » demande en 1950 le physicien italien Enrico Fermi à ses collègues lors de sa visite au laboratoire militaire de Los Alamos au Nouveau-Mexique. «Ils », ce sont les extraterrestres dont on discute beaucoup à la fin des années 1940, tandis que de nombreux rapports de supposées soucoupes volantes et autres ovnis surviennent aux États-Unis. Si les scientifiques s’accordent à dire qu’une explication extraterrestre à ces témoignages est hautement improbable, Fermi se livre néanmoins à une série de calculs. Et il arrive à la conclusion que si les extraterrestres existaient, ils auraient dû nous rendre visite plusieurs fois par le passé.

Après tout, le Soleil et son cortège de planètes sont nés il y a 4,5 milliards d’années. Mais Enrico Fermi, prix Nobel de physique en 1938, sait notre galaxie plus vieille : 12,5 milliards d’années (aujourd’hui rapportés à 13,5 milliards). Une galaxie qui, en plus d’être âgée, est largement peuplée d’étoiles. « Leur nombre est estimé à environ 200 milliards et, grâce aux relevés modernes d’exoplanètes, nous savons qu’il existe au moins une planète tellurique autour d’un quart de ces astres », note Aurélien Crida, planétologue à l’observatoire de la Côte d’Azur. 

En 1950, le physicien Enrico Fermi pose les bases du “paradoxe de Fermi”. Un problème pour lequel des dizaines de réponses sont proposées, mais qui court toujours après 70 ans. DR
En 1950, le physicien Enrico Fermi pose les bases du “paradoxe de Fermi” : si les extraterrestres existent, alors ils devraient déjà être là. Un problème pour lequel des dizaines de réponses sont proposées, mais qui court toujours après 70 ans. DR

Voici donc 50 milliards d’autres mondes candidats à abriter la vie. Il suffirait alors qu’un d’entre eux autorise une civilisation technologique à s’y développer et nous ne serions pas la seule forme de vie « intelligente » dans la Voie lactée. Or, aux échelles de temps cosmiques, notre civilisation bourgeonne à peine. Si l’on rapporte l’âge de notre galaxie à l’échelle d’une année, les premiers hominidés sont apparus le 31 décembre à 19 h 20. Eût-elle éclos la veille à la même heure, une civilisation d’extraterrestre aurait 35 millions d’années d’avance sur nous. Est-ce suffisant pour conquérir la Galaxie ? « Oui, si l’on extrapole le développement exponentiel de nos systèmes de transports sur Terre, répond Aurélien Crida. Depuis la traversée de la Manche en avion par Blériot en 1909, nos deux sondes Voyager ont déjà quitté le Système solaire. On va 10 fois plus loin tous les 10 ans. »

Naissance d’un paradoxe

Résumons. Si l’on suppose que la Terre est une planète banale, les calculs d’Enrico Fermi, confirmés par les astronomes qui lui ont succédé, débouchent sur la conclusion que nous aurions dû recevoir une visite. Or ce n’est pas le cas, nous semblons seuls. La Terre ne serait finalement pas une planète banale, ce qui contredit l’hypothèse initiale ! En voilà un paradoxe. Baptisé « paradoxe de Fermi » en 1975 par l’astronome américain Carl Sagan, le problème court toujours aujourd’hui, sans qu’on ne sache véritablement y répondre. Dans son livre paru en 2015, If the universe is teeming with aliens... where is everybody ?, le physicien Stephen Webb recense pas moins de 75 explications possibles au paradoxe de Fermi. À cette liste, pourrait aujourd’hui s’ajouter celle d’Aurélien Crida. « Soit les extraterrestres ont tenté de conquérir la Voie lactée en suivant une croissance économique exponentielle similaire à la nôtre. Alors ils se sont effondrés. Soit ils ont arrêté à temps et renoncé à la conquête interplanétaire. » En somme, si E.T. n’est jamais venu frapper à notre porte, c’est peut-être parce qu’il serait devenu écolo.

Les limites de la croissance peuvent expliquer l’absence des extraterrestres, affirme Aurélien Crida, astronome à l’observatoire de la Côte d'Azur. © IdeasinScience

Au regard des défis écologiques auxquels nous faisons face, cette réponse au paradoxe de Fermi est en phase avec l’idéologie de notre époque. « C’est ce qu’on appelle le biais de modernité. Il est inévitable, décrit Stephen Webb dans une interview donnée en février 2020. La recherche de vie extraterrestre dans le cosmos, ou les façons d’expliquer pourquoi nous n’en trouvons pas, font toujours écho à la technologie dont on dispose, ainsi qu’à l’idéologie de notre temps. »

Faute de mieux en 1820, le mathématicien Carl Friedrich Gauss proposait de faire savoir notre existence à d’éventuels Martiens en plantant une immense forêt selon une forme géométrique indéniablement artificielle. Plus tard, lorsque nos villes se sont dotées de systèmes de canalisations, les astronomes ont cru voir des canaux sur Mars. Puis sont venues les ondes radio nous encourageant à mettre d’immenses radiotélescopes à l’écoute des étoiles. En l’an 2000 enfin, le monde devenant digital, naissait l’idée que nous pourrions être au cœur d’une grande simulation numérique, comme celle du film Matrix, programmée par une espèce extraterrestre très en avance sur la nôtre.

Les dangers de l’exponentielle

Néanmoins, les chiffres sont les chiffres. Mieux, ils traversent le temps. Et si l’idée d’Aurélien Crida retentit aujourd’hui comme un signal d’alarme, c’est en mettant le doigt sur les dangers d’une fonction mathématique bien concrète : l’exponentielle. « Depuis la révolution industrielle du milieu du XIXe siècle, nos sociétés occidentales sont embarquées dans un processus exponentiel. Nos gouvernements souhaitent une croissance annuelle du PIB de 2 %. Cela peut sembler lent mais c’est en réalité une pente très raide ! » Et pour cause, augmenter une quantité de 2 % par an revient à la doubler tous les 35 ans, à la multiplier par 50 tous les 200 ans et… par 1 milliard tous les 1047 ans ! Ainsi, le PIB mondial entre 2001 et 2019 est supérieur à toutes les richesses produites depuis la naissance de l’humanité jusqu’à l’an 2000. 

Problème majeur avec nos modèles actuels, la croissance économique est parfaitement corrélée avec la quantité d’énergie que l’on consomme sur la planète. Et au même rythme ! Quand l’une augmente de 2 % par an, l’autre aussi. Même dans un monde idéal où rien n’émettrait de gaz à effet de serre — objectif lointain puisqu’énergies renouvelables et nucléaire ne représentent aujourd’hui que 7 % de l’énergie totale consommée — une augmentation de 2 % par an a de quoi donner le tournis. « Dans 463 ans, soit à peine le temps qui nous sépare du roi de France Henri II, il faudrait produire 9 600 fois plus d’énergie qu’aujourd’hui. C’est toute l’énergie émise par le Soleil, reçue à la surface de la Terre, calcule Aurélien Crida. Et 1100 années plus tard, c’est l’équivalent de son énergie totale, émise dans toutes les directions, qu’il nous faudra puiser ! » En sera-t-on capable en l’an 3600 ? Pas si sûr… À cet instant précis peut-on véritablement comprendre la nature d’une exponentielle : « Puisque cette quantité double tous les 35 ans, cela implique qu’en l’an 3635, on ait besoin de l’énergie entière de deux étoiles. Puis en 3670, de quatre étoiles, etc. Bref, pour supporter notre développement économique actuel, il nous faudrait dans moins de 2 000 ans toutes les étoiles de la Voie lactée », projette le chercheur.

Cette solution au paradoxe de Fermi par une progression exponentielle impossible à dépasser n’est pas sans rappeler celle de Colin McInnes. En 2002, ce professeur de l’université de Glasgow estime que si une civilisation se met en route pour conquérir la Galaxie étoile après étoile, établissant colonie après colonie, il lui faudra maintenir une densité de population constante. Et puisque le volume d’espace qu’elle occupe augmente (imaginez une sphère d’espace qui gonfle, avec en son centre la planète mère), sa population globale devra croître chaque année. Sans cela, certaines régions de son territoire se trouveraient tôt ou tard dépeuplées et potentiellement à la merci d’autres civilisations concurrentes à l’expansion galactique. Colin McInnes explique alors qu’à vouloir maintenir une croissance démographique constante, tout en évitant la surpopulation, telle civilisation serait contrainte d’accélérer sans cesse sa vitesse d’expansion. C’est-à-dire la vitesse à laquelle enfle la sphère qu’elle occupe. Une accélération en réalité si rapide qu’elle atteindrait très vite la vitesse de la lumière, indépassable. 

Enfermés dans une cage de lumière

En se fixant une croissance démographique de 1% par an, d’apparence lente mais par nature exponentielle, le chercheur calcule que les E.T. seraient incapables de poursuivre leur conquête au-delà de 300 années-lumière. Cela reviendrait à avoir parcouru seulement 30 m dans Paris, si la Voie lactée faisait la taille de la capitale française… Pis, cette limite est obtenue dans l’hypothèse où la vitesse d’expansion saurait atteindre celle de la lumière. Or, coloniser ne se fait pas à la vitesse des vaisseaux. Cela demande un temps bien plus long, comme le rappelle Nicolas Prantzos, de l’Institut d’astrophysique de Paris : « La vitesse à laquelle l’empire de Gengis Khan a été construit n’était pas la vitesse des chevaux. Elle était bien plus faible. » 

En 2020, Nicolas Prantzos a publié une analyse probabiliste du paradoxe de Fermi, qui évalue l’importance de la durée de vie d’une civilisation extraterrestre. © SFE

Soyons optimistes et imaginons les aliens capables de progresser à 5 % de la vitesse de la lumière. Selon Colin McInnes, leur empire se trouverait alors limité à seulement 15 années-lumière ! Soit une sphère de 1,5 m de rayon à l’échelle de Paris. Ce qui revient à une région de la Voie lactée qui ne contient qu’une cinquantaine d’étoiles… Autrement dit, si les extraterrestres étaient des expansionnistes souhaitant s’établir sur chacun des mondes qu’ils croisent, ils se trouveraient très vite enfermés dans une cage virtuelle, dont la petite taille est dictée par la vitesse de la lumière. Une cage baptisée “light cage” en 2000 par l’auteur de science-fiction Stephen Baxter. « Il est difficile pour l’esprit humain d’avoir une bonne intuition de la puissance d’une exponentielle. Pourtant, les exponentielles sont des murs sur lesquels on peut se fracasser très vite », commente Aurélien Crida, persuadé qu’un modèle de croissance économique à 2 % doit cesser. Et plus tôt que tard. Après tout, « celui qui pense qu’une croissance exponentielle peut continuer indéfiniment dans un monde fini est soit un fou, soit un économiste », comme l’a dit avec humour Kenneth Boulding, lui-même économiste.

Impossible donc, la colonisation de la Galaxie à grande échelle. Néanmoins, les calculs de Colin McInnes et d’Aurélien Crida ne signifient pas qu’il n’existe aucune autre civilisation extraterrestre. Plutôt, il ne peut exister de civilisations à croissance rapide. Comme le rappelaient en 2009 Jacob Haqq-Misra et Seth Baum (à présent au Blue Marble Space Institute of Science, à Seattle), des modèles de civilisations extraterrestres dites durables sont possibles. Soit parce qu’ils s’imposent une croissance extraordinairement lente. Soit parce qu’ils n’envoient que de simples explorateurs. Plus lents, ces extraterrestres-là n’auraient pas encore eu le temps… d’arriver jusqu’à nous. En 2006, le jeune chercheur danois Ramsus Bjørk a estimé qu’en 300 millions d’années, seuls 4 % de la Galaxie pouvaient être visités par une civilisation d’explorateurs. Une estimation obtenue en imaginant une espèce qui enverrait 64 sondes, voyageant chacune à 10 % de la vitesse de la lumière, pour explorer un groupe de 40 000 étoiles. Une fois revenu sur la planète hôte pour rendre leur rapport d’exploration, tout ce petit monde irait ensuite s’établir sur une autre planète, afin de recommencer son exploration depuis celle-ci.

Solitude cosmique

À l’instar du calcul de Ramsus Bjørk, les données concrètes sur lesquels les chercheurs peuvent s’appuyer sont rares. De nombreuses hypothèses de départ, voire carrément des paris sur le comportement des aliens, doivent être faits par quiconque s’attaque au paradoxe de Fermi. « Aujourd’hui, la plupart des explications au paradoxe de Fermi sont d’ordre sociologique », rappelle Nicolas Prantzos. D’ailleurs, le postulat initial du paradoxe, selon lequel notre planète serait banale, n’est lui-même pas une évidence ! De nombreux biologistes n’adhèrent pas à ce principe dit « copernicien ». Il est certes facile de créer les briques élémentaires de la vie, mais assembler ces briques est une autre paire de manches. Cela n’a d’ailleurs jamais été fait en laboratoire. Si bien qu’aujourd’hui, la vie n’est pas considérée comme un impératif cosmique (écoutez aussi notre série de podcasts À l’origine de la vie).

Parmi les quelque 200 milliards d’étoiles dans notre Voie lactée, combien possèdent autour d’elles une planète qui abrite une civilisation technologique ? © BestHDWallpaper
Parmi les quelque 200 milliards d’étoiles dans notre Voie lactée (ci-dessus, une vue d’artiste), combien possèdent autour d’elles une planète qui abrite une civilisation technologique ? © BestHDWallpaper

Quant à la vie dite « intelligente » ? Elle n’est pas automatique. « Même si la vie apparaît ailleurs, rien ne dit qu’à chaque fois, elle débouchera sur quelque chose qui nous ressemble, équipé de téléphones, d’Internet ou de sondes spatiales », commente Hervé Cottin, astrobiologiste au Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques. Cette vie n’est aujourd’hui plus vue comme une pyramide au sommet de laquelle se trouverait Homo sapiens, mais plutôt comme un immense buisson dans lequel une brindille, parmi tant d’autres, nous a été allouée. En outre, cette brindille aura mis 3,5 milliards d’années à finir par pousser. Soit le temps qui sépare notre apparition de celle des premières bactéries. Un temps relativement lent, même aux échelles de temps galactique. À la question « Où sont-ils ? » s’ajoute donc la question « Sont-ils ? » Mais en attendant d’en connaître la réponse, il ne revient qu’à nous de répondre à une troisième et dernière question. Jusqu’où voulons-nous croître ?

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