Des atomes aux planètes habitables

Résumé

Réflexions sur la détectabilité de la vie et l'habitabilité d'une planète à partir des contraintes astronomiques, géologiques et biologiques. Les auteurs analysent les environnements susceptibles d'être ou d'avoir été favorables à l'apparition de la vie, et envisagent les stratégies pour déceler les traces de la présence de la vie.

Contributeur(s)
Éditeur(s)
- Presses universitaires de Bordeaux
Date
- DL 2005
Notes
- Bibliogr. p. 543-586. Glossaire. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (606 p.) : ill. en noir et en coul., couv. ill. en coul. ; 24 cm
Collections
- L'Origine de la vie sur terre et dans l'univers
Sujet(s)
ISBN
- 2-86781-364-6
Indice
- 576.4 Biologie extraterrestre
Quatrième de couverture
- Troisième volume d'une série réalisée dans le cadre des écoles thématiques d'exobiologie du CNRS, ce livre s'intéresse aux divers environnements susceptibles d'être ou d'avoir été favorables à l'apparition de la vie. Les auteurs, issus d'une large communauté pluridisciplinaire, analysent les stratégies et les moyens à mettre en oeuvre afin de déceler les traces de la présence de la vie. La question des tout premiers instants de notre planète est abordée à partir de la disponibilité des éléments biogènes et de la chronologie précise des événements astronomiques majeurs ayant conduit à la mise en place de l'environnement terrestre primitif et de la vie.
  La présence d'eau liquide apparaît dans l'état actuel des connaissances, indissociable de la vie. Mars où l'eau liquide a existé au début de l'histoire de la planète et Titan, dont l'atmosphère et/ou la surface pourraient représenter un «laboratoire de chimie prébiotique», constituent des cibles potentielles pour la recherche des traces d'activité biologiques. L'existence des briques élémentaires nécessaires à l'émergence de la vie est abordée successivement du point de vue de la modélisation théorique des molécules astrophysiques présentes dans les nuages interstellaires, du point de vue de la régulation de la vie par l'environnement planétaire, et de façon plus abstraite, mais ô combien révélatrice de la complexité de l'essence même de la vie, du point de vue virtuel.
  Enrichi d'un glossaire de 910 mots, Des atomes aux planètes habitables est un ouvrage qui s'adresse aussi bien à un public averti que curieux des questions soulevées par l'origine de la vie et par la possibilité de vie «ailleurs».
Tables des matières
- - Des atomes aux planètes habitables
  - Francis Albarède/Yves Bénilan/Hugues Bersini/Philippe Bertrand/Marc Chaussidon/Philippe Claeys/Hervé Cottin/Yves Ellinger/François Forget/Purificación López-García/David Moreira/Marc Ollivier/Franck Selsis/Christophe Sotin/Odile Trambouze
  - Presses Universitaires de Bordeaux
  - Préface11
  - Pierre Léna
  - Avant-propos13
  - M. Gargaud, Ph. Claeys, H. Martin
  - Chapitre 1 - Nucléosynthèse stellaire 15
  - Nicolas Prantzos
  - 1. Les noyaux dans le cosmos16
  - 1.1 Abondances solaires et cosmiques16
  - 1.2 Abondances cosmiques et propriétés nucléaires18
  - 1.3 Tour d'horizon de la nucléosynthèse20
  - 2. Étoiles : de la Séquence Principale à la phase Géante Rouge21
  - 2.1 Propriétés fondamentales des étoiles21
  - 2.2 Combustion de l'hydrogène sur la Séquence Principale23
  - 2.3 Combustion de l'hélium pendant la phase Géante Rouge26
  - 3. Phases avancées de l'évolution des étoiles massives28
  - 3.1 Les pertes neutriniques accélèrent l'évolution stellaire28
  - 3.2 Combustion du carbone, du néon et de l'oxygène30
  - 3.3 Fusion du silicium et Équilibre Nucléaire Statistique (NSE)34
  - 3.4 Résumé des phases évolutives avancées37
  - 4. Nucléosynthèse explosive dans les supernovae39
  - 4.1 Caractéristiques principales et classification des supernovae39
  - 4.2 Nucléosynthèse explosive dans les supernovae par effondrement du coeur41
  - 4.3 Nucléosynthèse explosive dans les SN thermonucléaires45
  - 4.4 Production des noyaux de masse intermédiaire (de C au pic du Fer)47
  - 5. Les noyaux plus lourds que le Fer48
  - 5.1 Mécanismes de production et classification des isotopes48
  - 5.2 Le processus s50
  - 5.3 Le processus r 52
  - Chapitre 2 - Chronologie de la formation du Système Solaire : les informations données par les météorites 57
  - Marc Chaussidon
  - 1. La quête pour les âges57
  - 2. Qu'est ce qu'un âge géochimique ?58
  - 2.1 La radioactivité58
  - 2.2 Les âges absolus59
  - 2.3 Les âges relatifs60
  - 2.4 Sources d'erreur ou d'incertitude dans les datations isotopiques61
  - 3. Quels sont les processus que l'on peut dater à partir de l'analyse isotopique des météorites ?63
  - 4. Des premiers solides aux premières planètes : quand et à quelle vitesse ?64
  - 4.1 L'âge des météorites et la durée des processus d'accrétion : quelques généralités64
  - 4.2 Une chronologie relative fondée sur la radioactivité éteinte de l'²⁶Al65
  - 4.3 Une chronologie relative fondée sur la radioactivité éteinte du ⁵³Mn68
  - 4.4 Le «calage» absolu des chronologies relatives ²⁶Al et ⁵³Mn70
  - 4.5 Les radioactivités éteintes à plus longue période et la chronologie de la différenciation70
  - 5. Les questions ouvertes73
  - 5.1 Les disparités entre les différentes chronologies : ²⁶Al, ⁵³Mn et ¹⁸²Hf73
  - 5.2 L'hypothèse de l'homogénéité de la distribution des radioactivités éteintes dans le disque d'accrétion : l'origine des radioactivités éteintes75
  - Conclusions77
  - Chapitre 3 - La formation de la croûte et du manteau des planètes telluriques et l'environnement minéral de l'apparition de la vie 79
  - Francis Albarède
  - 1. La structure chimique et minéralogique de la Terre79
  - 2. La dynamique de l'intérieur de la Terre81
  - 3. L'origine des continents84
  - 4. Les premiers âges de notre planète87
  - 5. D'une planète à l'autre91
  - 5.1 Vesta96
  - 5.2 La Lune97
  - 5.3 Mars99
  - 5.4 Un bref retour sur Terre100
  - 6. Quelques spéculations101
  - 7. Questions pour le futur101
  - Chapitre 4 - Les impacts d'astéroïdes ou de comètes et l'évolution de la Terre 103
  - Philippe Claeys
  - Introduction103
  - Les cratères terrestres103
  - Bref historique d'«impactologie»106
  - 1. Caractéristiques des cratères d'impact107
  - 1.1 Magnitude et fréquence107
  - 1.2 Morphologies109
  - 1.3 Mécanismes de formation109
  - 1.4 Critères de reconnaissance113
  - 2. Exemple type d'un impact : La limite Crétacé-Tertiaire et le cratère de Chicxulub117
  - 2.1 Le cas du cratère de Chicxulub118
  - 2.2 Distribution des éjecta120
  - 2.3 Perturbations de la biosphère123
  - 2.4 Astéroide ou comète ?125
  - 3. Distribution stratigraphique des impacts126
  - 3.1 Au phanérozoïque (0 à 540 Ma)126
  - 3.2 Au protérozoïque (540 Ma à 2,5 Ga)127
  - 3.3 À l'Archéen (2,5 à 4,0 Ga)128
  - 3.4 À l'Hadéen (4,0 Ga à la formation de la Terre)129
  - 4. Discussion : Impact, origine de la vie et extinctions131
  - Chapitre 5 - Vers une régulation planétaire 135
  - Philippe Bertrand
  - Introduction135
  - 1. L'oxygène - une histoire d'énergie136
  - 2. L'azote et le phosphore - fertilisation et amendement141
  - 3. Et le CO₂ atmosphérique ?145
  - 4. Vers une régulation biogéochimique globale (homéostasie)149
  - Chapitre 6 - Les océans dans le Système Solaire 155
  - Christophe Sotin
  - Introduction155
  - 1. Quelques rappels156
  - 1.1 La Terre dans le Système Solaire156
  - 1.2 Le diagramme de phase de l'eau157
  - 2. Océans sur Mars158
  - 2.1 L'étude des paléo-rivages159
  - 2.2 La vie sur Mars161
  - 2.3 Les futures missions161
  - 3. Océans dans les satellites des planètes géantes162
  - 3.1 Structure interne des satellites galiléens162
  - 3.2 Effet de marée dans les satellites de glace163
  - 3.3 Détection d'océans profonds dans les satellites galiléens164
  - 3.4 Europe165
  - 3.5 Titan166
  - 4. Planètes extrasolaires166
  - Conclusions166
  - Chapitre 7 - Eau et climats sur la planète Mars 169
  - François Forget
  - Introduction169
  - 1. Le climat martien de nos jours169
  - 1.1 Un climat «hyper-continental»170
  - 1.2 Le cycle du CO₂ et les calottes polaires saisonnières171
  - 1.3 Le cycle de la poussière171
  - 1.4 Le cycle de l'eau172
  - 1.4.1 L'eau sur Mars de nos jours172
  - 1.4.2 Le cycle atmosphérique saisonnier174
  - 1.4.3 L'eau liquide sur Mars de nos jours ?174
  - 2. Il y a quelques milliers ou millions d'années : les paléoclimats récents176
  - 2.1 Variations du climat dues aux oscillations orbitales176
  - 2.2 L'eau liquide sur Mars il y a quelques millions d'années178
  - 3. Il y a plus de trois milliards d'années : la jeunesse humide de Mars179
  - 3.1 Les indices suggérant la présence d'eau liquide179
  - 3.2 L'énigme du climat primitif martien182
  - 3.3 La perte de l'atmosphère182
  - Conclusion183
  - Chapitre 8 - Les comètes, Titan et Mars : exobiologie et projets spatiaux 185
  - Hervé Cottin et Yves Bénilan
  - Introduction185
  - 1. Un regard exobiologique sur le Système Solaire187
  - 1.1 L'origine de la matière organique187
  - 1.1.1 La piste exogène187
  - 1.1.2 La piste endogène190
  - 1.2 Follow the water192
  - 1.3 Mars192
  - 1.4 Europe et les satellites glacés des planètes géantes192
  - 2. L'exploration spatiale des comètes194
  - 2.1 Quelques généralités194
  - 2.2 Missions passées196
  - 2.3 Missions en cours201
  - 2.4 Missions futures208
  - 3. L'exploration spatiale de Titan209
  - 3.1 Observation et modèles de Titan avant les missions spatiales209
  - 3.2 Les missions Voyager211
  - 3.3 Similitudes et différences avec la Terre215
  - 3.4 La mission Cassini-Huygens217
  - 4. L'exploration spatiale de Mars222
  - 4.1 Mars avant les missions spatiales221
  - 4.2 Les débuts de l'exploration martienne224
  - 4.3 Les missions spatiales actuelles229
  - 4.4 Les futures missions exobiologiques232
  - Conclusion236
  - Chapitre 9 - Le point sur les exoplanètes 237
  - Marc Ollivier
  - Avertissement237
  - 1. Un peu d'histoire237
  - 2. Analyse statistique des premières découvertes d'exoplanètes239
  - 2.1 Distribution en masse des exoplanètes240
  - 2.2 Distribution en distance242
  - 2.3 Migrations d'orbites243
  - 2.3.1 Interactions entre 2 planètes géantes243
  - 2.3.2 Interaction avec un compagnon binaire distant244
  - 2.3.3 Transfert de moment cinétique entre une planète et un disque245
  - 2.3.4 Interactions résonnantes avec un disque de planétésimaux248
  - 2.3.5 Friction dynamique avec un disque de planétésimaux249
  - 2.4 Relation masse/distance pour les exoplanètes249
  - 2.5 Excentricité des orbites des exoplanètes250
  - 2.6 Métallicité des étoiles possédant des exoplanètes252
  - 3. Atmosphères et spectres des exoplanètes géantes254
  - 3.1 Considérations générales254
  - 3.2 Les pégasides : point de vue des théoriciens et des observateurs256
  - 3.2.1 Modèles théoriques256
  - 3.2.2 Le cas HD 209458 b256
  - 4. Futures étapes de l'exoplanétologie et instrumentation associée258
  - 4.1 Questions ouvertes258
  - 4.2 Recherche et étude des planètes géantes259
  - 4.2.1 Vitesses radiales259
  - 4.2.2 Astrométrie260
  - 4.2.3 Transits planétaires261
  - 4.3 Recherche et étude des planètes telluriques261
  - 4.4 Caractérisation des exoplanètes par détection directe263
  - 4.4.1 Problématique264
  - 4.4.2 Observation directe des exoplanètes depuis le sol265
  - 4.4.3 Observation directe des exoplanètes depuis l'espace265
  - Chapitre 10 - Astrochimie quantique : la simulation numérique comme alternative aux expériences ? 271
  - Yves Ellinger et Françoise Pauzat
  - 1. Les méthodes de la chimie quantique271
  - 1.1 Définition d'un calcul de chimie quantique et approximations271
  - 1.1.1 Découplage des mouvements électroniques et nucléaires272
  - 1.1.2 Indépendance des électrons273
  - 1.1.3 Corrélation électronique273
  - 1.1.4 Approximation LCAO277
  - 1.2 Méthodes de fonctions d'ondes278
  - 1.2.1 Méthodes variationnelles279
  - 1.2.2 Méthodes perturbationnelles284
  - 1.2.3 Méthodes mixtes de variation-perturbation286
  - 1.3 Méthodes DFT286
  - 1.3.1 Théorèmes de Hohenberg et Kohn287
  - 1.3.2 Modèle de Thomas-Fermi-Dirac288
  - 1.3.3 Équations de Kohn-Sham289
  - 1.3.4 Approximation de la densité locale (LDA et LSDA)291
  - 1.3.5 Approximation du gradient généralisé (GGA)291
  - 1.4 Quelle méthode choisir ?292
  - 2. Les applications de la chimie quantique294
  - 2.1 Observations dans le domaine millimétrique radio296
  - 2.1.1 Méthodes d'ajustement des calculs moléculaires296
  - 2.1.2 Choix d'un niveau de théorie298
  - 2.1.3 Recherche de la liaison P-C dans l'espace : HPCO et HPCS comme traceurs possibles300
  - 2.2 Observations dans le domaine infrarouge301
  - 2.2.1 Hypothèse PAH302
  - 2.2.2 Test sur une espèce aromatique déshydrogénée303
  - 2.2.3 Prédiction de la signature IR des PAH en fonction du degré d'ionisation305
  - 2.2.4 Effets de substituants sur les spectres IR des PAH307
  - 2.3 Modélisations chimiques309
  - 2.3.1 Modélisation des réactions impliquant des ions en phase gazeuse309
  - 2.3.2 Modélisation des réactions impliquant des molécules neutres en phase gazeuse316
  - 2.4 Exobiologie318
  - 2.4.1 Formation de la liaison peptidique318
  - 2.4.2 Stabilité des aminoacides320
  - 3. Conclusions et ouverture322
  - Chapitre 11 - L'analyse au laboratoire de la matière organique extraterrestre : la problématique et les développements récents pour l'analyse des petites molécules à l'état de trace en milieu complexe 323
  - Odile Vandenabeele-Trambouze, L. Garrelly, M. Dobrijevic
  - 1. Pourquoi analyser la matière extraterrestre ?323
  - 2. Problématique de l'analyse de la matière organique extraterrestre324
  - 2.1 Quelques généralités concernant la matière extraterrestre324
  - 2.2 Problématique de l'analyse chimique325
  - 3. Principe de l'analyse des aminoacides de la matière extraterrestre326
  - 3.1 Les étapes de l'analyse326
  - 3.2 Les interférences328
  - 3.3 La contamination330
  - 3.4 Conclusion331
  - 4. Développements récents : méthodes bi-dimensionnelles avec reconnaissance moléculaire332
  - 4.1 Introduction332
  - 4.2 Les anticorps332
  - 4.2.1 Définition, propriété et obtention332
  - 4.2.2 Les méthodes bi-dimensionnelles utilisant les anticorps337
  - 4.3 Les aptamères342
  - 4.4 La détection et la sensibilité345
  - 4.4.1 La dérivation chimique345
  - 4.4.2 La détection de l'événement de reconnaissance moléculaire par FRET et «molecular beacon»348
  - 4.5 Conclusion352
  - 5. Le futur : la miniaturisation352
  - 5.1 Introduction352
  - 5.2 Biopuces ou microarray354
  - 6. Introduction à la comparaison de méthodes355
  - Chapitre 12 - Habitabilité, le point de vue d'un astronome 357
  - Franck Selsis
  - Introduction357
  - 1. La Zone Habitable circumstellaire360
  - 1.1 Limite interne de la zone habitable360
  - 1.2 Limite externe de la ZH ou comment chauffer Mars363
  - 1.3 Zone continûment habitable367
  - 2. Zones habitables autour d'autres étoiles367
  - 3. Influence des planètes géantes sur l'habitabilité des planètes telluriques372
  - 4. Discussions373
  - Conclusions et perspectives374
  - Chapitre 13 - Habitabilité : le point de vue d'une biologiste 375
  - Purificación López-García
  - Introduction375
  - Le concept d'habitabilité375
  - L'habitabilité en biologie376
  - 1. Qu'est-ce que la vie ?376
  - 1.1 Définitions de la vie376
  - 1.2 Est-ce vivant ?377
  - 2. La cellule378
  - 2.1 Propriétés378
  - 2.2 Procaryotes et eucaryotes379
  - 2.3 L'arbre du vivant380
  - 3. Dénominateurs communs de la vie sur Terre381
  - 3.1 Éléments et molécules382
  - 3.1.1 Macromolécules biologiques382
  - 3.1.2 Une chimie basée sur le carbone383
  - 3.2 Métabolisme cellulaire384
  - 3.3 Les limites de la vie terrestre386
  - 4. Perspectives388
  - Chapitre 14 - Le dernier ancêtre commun des cellules modernes 389
  - David Moreira & Purificación López-García
  - 1. Le dernier ancêtre commun, le cenancêtre, LUCA, qu'est-ce que c'est ?389
  - 1.1 Quelques rappels historiques389
  - 1.2 L'hypothèse d'un cenancêtre390
  - 2. Comment le cenancêtre synthétisait-il ses protéines ?392
  - 3. Quelle était la nature du matériel génétique ?393
  - 4. Quel type de métabolisme cellulaire utilisait-il ?394
  - 5. Le cenancêtre était-il entouré d'une membrane ?395
  - 6. Autres questions ouvertes396
  - Perspectives398
  - Chapitre 15 - La vie artificielle ou la dissection digitale 399
  - Hugues Bersini
  - Introduction à la vie artificielle399
  - 1. Histoire de la vie vue par la vie artificielle407
  - 1.1 Apparition d'un réseau réactionnel bouclé sur lui-même407
  - 1.2 Production par ce réseau d'une membrane favorisant l'individuation et catalysant les réactions constitutives409
  - 1.3 Auto-réplication de cette cellule élémentaire410
  - 1.4 Codage génétique et évolution par mutation, recombinaison et sélection413
  - 2. Émergence fonctionnelle415
  - 2.1 Émergence dans les réseaux : présentation succincte des trois réseaux étudiés à IRIDIA418
  - 2.1.1 Réseaux de neurones et réseaux génétiques419
  - 2.1.2 Réseaux immunitaires423
  - 2.1.3 Réseaux de réactions chimiques426
  - 2.2 Le petit monde429
  - 2.3 Émergence dans les automates cellulaires433
  - 2.3.1 Jeu de la vie434
  - 2.3.2 Morphogenèse et auto-réplication435
  - 2.3.3 Autopoièse437
  - 2.4 Émergence utile438
  - 3. Plasticité et adaptabilité439
  - 4. Autonomie environnementale et intégration signifiante444
  - Conclusions446
  - Annexes449
  - Quelques données exobiologiques467
  - Glossaire de termes utiles en exobiologie489
  - Références et bibliographie543
  - Présentations des Auteurs587
  - Index593
  - Table des matières599
Origine de la notice:
- FR-751131015 ;
- BNF