Chaque fois que des exoplanètes semblables à la Terre sont découvertes, la question se pose :quand y allons-nous ?
Le dernier vol de la navette spatiale Atlantis en 2011 n'a pas marqué la fin des vols spatiaux habités, comme certains le craignaient. Tout comme l'extinction des dinosaures a permis aux premiers mammifères de se répandre sur le globe, le retrait de la navette spatiale va au contraire inaugurer une ère où nous explorerons des parties toujours plus vastes de l'univers.
Ambitieux les entreprises privées s'y sont déjà pleinement engagées. La première étape consiste à établir une colonie sur Mars. C'est l'objectif, entre autres, de l'ingénieur et entrepreneur américain Elon Musk - à l'origine du système de paiement en ligne PayPal - des explorateurs polaires Tom et Tina Sjögren et de l'entrepreneur néerlandais Bas Lansdorp, initiateur du projet MarsOne, qui vise à atteindre le premier établissement humain d'ici 2023. à s'installer sur Mars. La colonisation de l'espace a commencé.
Mais la technologie seule ne suffit pas. Si nous voulons que la colonisation de l'espace soit un succès à long terme, nous devons accorder au moins autant d'attention aux aspects biologiques et culturels. Outre les fusées et les robots, des personnes en chair et en os sont également impliquées :des familles, des communautés entières. Il nous faut développer une anthropologie entièrement nouvelle, une « anthropologie de l'espace », qui permette d'aborder les problèmes d'adaptation de l'homme à de nouvelles conditions, un domaine de recherche dynamique, brouillon – pour ne pas dire chaotique – qui mène souvent au désespoir. Et dans tout cela, nous devons toujours garder à l'esprit une propriété fondamentale des êtres vivants :ils changent avec le temps, par l'évolution.
Les scientifiques sont divisés sur la manière d'aborder la colonisation de l'espace. Pour commencer, il y a l'idée d'une colonie sur Mars, promue avec beaucoup d'enthousiasme par le physicien nucléaire et ingénieur aéronautique américain Robert Zubrin, également directeur de la Mars Society. Selon lui, une colonie sur Mars peut être autosuffisante en utilisant les ressources locales pour produire de l'eau, de l'oxygène et des matériaux de construction.
Si nous réussissons à établir des colonies dans l'espace, cela ne changera pas l'univers, mais l'homme
D'autres scientifiques pensent à des colonies flottantes - des habitats artificiels géants faits de métaux provenant de la lune ou d'astéroïdes. Une telle mini-planète artificielle, conçue dans les années 1970 par le physicien Gerard O'Neill, pourrait abriter des milliers de personnes et, par rotation, générer une gravité similaire à celle de la Terre (magnifiquement représentée dans le film 2001 :L'Odyssée de l'espace de 1968 ). Il pourrait orbiter ou décrocher à l'un des points dits de Lagrange, où les forces gravitationnelles du soleil, de la lune et de la Terre s'annulent. Enfin, nous pourrions envisager de construire une "arche spatiale" (inspirée de l'histoire biblique de l'arche de Noé), un vaisseau spatial géant qui transporte des milliers de colons dans un aller simple vers d'autres systèmes solaires, un voyage qui prendra des générations. Je participe moi-même à l'élaboration d'une telle mission au sein de l'ONG Icarus Instellar.
Quel genre de personnes seront les colons de l'espace ? Ils auront très probablement peu à voir avec l'image traditionnelle des astronautes et des pilotes d'essai :des hommes durs qui sont soumis à toutes sortes d'épreuves exténuantes, comme cela est parfois décrit de manière hilarante dans le roman et le film The Right Stuff de Tom Wolfe. Les futurs colons de l'espace seront des familles et des communautés ordinaires qui ne sont pas en mission limitée dans le temps, mais qui ont l'intention de passer le reste de leur vie dans l'espace ou sur une autre planète. Quelques personnes devront correspondre au type Capitaine Picard des films Star-Trek bien connus, mais la plupart des colons seront probablement des agriculteurs et des ouvriers du bâtiment.
Cela ne change rien au fait que ces pionniers doivent avoir des gènes sains. Dans des populations relativement petites, un individu porteur d'une maladie héréditaire constitue une menace beaucoup plus grande pour la survie de l'espèce que dans une population de plusieurs milliards. Dans un vaisseau spatial, le destin biologique de la colonie dépend fortement de l'état génétique de la population d'origine. Si même quelques-uns des premiers habitants de l'arche sont porteurs d'une maladie héréditaire, ces gènes se propageront rapidement à une grande partie de la population.
Des centaines de gènes sont maintenant connus qui peuvent causer des maladies, allant du cancer à la surdité; récemment, des chercheurs ont rapporté qu'ils pouvaient dépister sur un fœtus humain plus de 3 500 troubles héréditaires. Le filtrage des colons potentiels peut sembler un jeu d'enfant, mais ce n'est pas si simple. De nombreuses maladies sont polygéniques, c'est-à-dire qu'elles résultent d'interactions complexes entre d'innombrables gènes. Et même si quelqu'un est porteur du gène ou des gènes d'un certain trouble, cela dépend souvent des facteurs environnementaux auxquels une personne est exposée au cours de sa vie, que ces gènes soient activés de manière saine ou malsaine.
Prenons, par exemple, le gène humain ATRX, qui joue un rôle dans les processus qui régulent le transport de l'oxygène dans le corps. L'activité de ce gène peut être influencée par divers facteurs environnementaux, allant de la nourriture qu'une personne mange à son état psychologique. Si le fonctionnement du gène ATRX est gravement perturbé, il entrave le transport de l'oxygène, ce qui peut entraîner des convulsions, des troubles mentaux et un retard de croissance.
On ne peut donc pas simplement rejeter les candidats porteurs du gène ATRX pour une mission de colonisation, car tout le monde a ce gène. Ce n'est que chez certains individus que le gène ATRX se déchaîne, sous l'influence de facteurs externes que nous ne comprenons pas encore suffisamment. Devrions-nous alors désapprouver les colons potentiels sur la base de quelque chose qui pourrait éventuellement arriver ?
Pour compliquer encore plus les choses, nous devons également nous assurer que le pool génétique présente de la diversité. Si tous les membres d'une population sont génétiquement identiques, une seule épidémie d'une maladie peut anéantir toute la population. Ainsi, l'idée d'une super race de voyageurs spatiaux génétiquement sélectionnés, comme dans le film de science-fiction Gattaca de 1997, est un non-sens total.
Supposons que le problème de la procédure de sélection ait été résolu, alors nous devons nous demander quelle devrait être la taille de la population d'une colonie spatiale. Dans un système ouvert, comme une colonie sur Mars, une population peut croître et s'étendre sur une plus grande surface. Mais dans un espace clos, comme une arche spatiale, la population reste relativement faible, avec tous les risques de consanguinité associés.
Par exemple, une étude de 1999 a révélé que chez les Amish et certaines populations de l'Inde, de la Suède et de l'Utah, la mortalité infantile chez les enfants dont les parents sont cousins germains est environ deux fois plus élevée que chez les enfants de parents non apparentés. .
Donc, pour éviter ce genre de problèmes, nous devons considérer la taille minimale d'une population pour maintenir un pool génétique sain. Les opinions divergent sur la taille minimale d'une population humaine viable, mais les anthropologues supposent généralement un chiffre d'environ cinq cents. Depuis petit
les populations sont toujours plus à risque d'extinction que les plus grandes, je suggérerais de commencer avec une population qui est au moins quatre fois ce minimum - donc deux mille, soit environ la moitié de l'équipage d'un porte-avions. Et le vaisseau spatial doit être suffisamment grand pour permettre à la population de croître de manière significative. Pour ceux qui ont dit adieu à la terre, la règle est encore plus forte que pour ceux qui restent chez eux :plus il y a d'âmes, plus il y a de sécurité.
Nous devons également réfléchir attentivement à la composition démographique de la population de colons en termes d'âge et de sexe. Mon collègue William Gardner O'Kearney a montré à l'aide de simulations informatiques que les populations qui commencent avec certains ratios entre jeunes et vieux et entre hommes et femmes sont plus susceptibles de survivre que d'autres.
Aussi soigneusement que nous travaillons à rassembler les populations de colons, le fait demeure que la vie en dehors de la Terre sera plus dangereuse, surtout au début, que la vie ici – et peut-être plus courte. Au-delà de la Terre, les humains seront exposés à des forces de sélection naturelle qui ne jouent plus un rôle aussi important dans la vie terrestre moderne. Cependant, la majeure partie de cette sélection ne se manifestera pas de la manière dramatique que nous pourrions attendre des films de science-fiction, qui ont tendance à se concentrer sur les mésaventures de personnages adultes. Non, la sélection se fera principalement lors des phases critiques du développement des tissus corporels des embryons et des bébés, c'est-à-dire lorsque la vie est la plus fragile.
Comment doit-on envisager ces processus de sélection ? Examinons de plus près un exemple. Le corps humain a évolué pendant des millions d'années au niveau de la mer à une pression atmosphérique d'environ 1035 millibars - ou hectopascals, comme on le dit couramment aujourd'hui. Nous respirons un mélange d'air composé d'environ 80 % d'azote et de 20 % d'oxygène.
Dans des vaisseaux spatiaux ou sur une autre planète, les humains vivent dans un environnement dans lequel la pression atmosphérique est maintenue artificiellement. Plus la pression qui règne dans un vaisseau spatial ou une cabine de vie sur une autre planète est grande, plus il devient difficile et coûteux de construire une telle structure. Afin de limiter les coûts et les problèmes techniques, les gens choisissent donc de se contenter d'une pression plus faible dans les habitats extraterrestres.
Cela en soi ne devrait pas être un problème - après tout, l'équipage d'Apollo a bien fonctionné à seulement 345 hectopascals environ - mais l'air que les voyageurs de l'espace respirent doit être composé d'un pourcentage plus élevé d'oxygène.
La plupart des colons de l'espace ne seront pas les capitaines Picards des films Star Trek, mais simplement des agriculteurs et des ouvriers du bâtiment
Pendant les missions sur la lune, les astronautes d'Apollo ont inhalé 100 % d'oxygène. Ce qui est ennuyeux, cependant, c'est qu'une pression atmosphérique plus faible et une concentration en oxygène plus élevée chez les vertébrés (et donc aussi chez l'homme) ont une influence négative sur le développement de l'embryon. Les taux de mortalité infantile et de fausses couches vont donc augmenter – du moins dans un premier temps. À plus long terme, la sélection naturelle fera inévitablement en sorte que les gènes adaptés à la vie dans des conditions extraterrestres soient préservés et que les moins adaptés disparaissent.
Les maladies infectieuses – qui présentent un risque élevé dans une petite population densément peuplée – poseront également un sérieux problème aux colons de l'espace et exerceront à leur manière une pression de sélection. Quelle que soit la rigueur des mesures de vaccination et de quarantaine, une maladie infectieuse émergera toujours et décimera la colonie, une forme de sélection naturelle qui ne laissera finalement que les personnes résistantes à la maladie en question.
Enfin, il faut garder à l'esprit que les colons prélèvent des milliers de plantes et d'animaux domestiqués pour l'alimentation et les matières premières, qui sont également soumis à des processus de sélection. Il en va de même pour les millions d'espèces bactériennes qui se greffent sur et à l'intérieur du corps humain - des passagers clandestins génétiques invisibles qui sont essentiels à notre santé. Sur la base de quelques calculs approximatifs, je soupçonne que ces types de mutations apparaîtront dans le corps des colons de l'espace d'ici cinq générations - environ 150 ans.
Les adaptations biologiques qui se développeront exactement dépendent dans une large mesure des conditions atmosphériques et chimiques prévalant dans les habitats artificiels que nous construisons. Nous pouvons en grande partie déterminer nous-mêmes ces conditions. Mais ce que nous ne pouvons pas réguler aussi facilement, ce sont deux autres facteurs importants qui influencent l'évolution des humains au-delà de la Terre :la gravité réduite et l'augmentation de la quantité de rayonnement.
Pour être viable, une population doit vraisemblablement être composée d'au moins 500 personnes
Sur Mars, la gravité ne représente qu'un tiers de celle de la Terre. Les descendants des colons développeront ainsi progressivement un physique svelte et souple qui leur permettra de se déplacer avec moins d'effort que les corps relativement lourds et musclés dont nous avons besoin sur Terre pour vaincre la gravité plus forte. Dans l'arche spatiale et d'autres scénarios où les colons dans un vaisseau spatial flottent librement à travers l'univers, il est possible de générer artificiellement une gravité similaire à celle sur Terre, afin que notre physique terrestre n'ait pas à changer.
Les radiations provoquent des mutations et, selon toute vraisemblance, les colonies spatiales n'offriront pas la même radioprotection que l'atmosphère et le champ magnétique terrestres. L'augmentation du nombre de mutations entraînera-t-elle des anomalies physiques, entraînant trop de copies de certaines parties du corps (doigts supplémentaires) ou déformées (fente palatine) ? Sans doute, mais on ne sait pas lesquels ils seront. La seule chose que nous puissions prédire avec certitude est que la sélection naturelle rendra la progéniture des colons plus résistante aux radiations. Certains corps ont des mécanismes meilleurs et plus actifs pour réparer l'ADN endommagé, et ces corps sont plus susceptibles de transmettre leurs gènes.
De tels mécanismes de réparation plus efficaces pourraient-ils être associés à certaines caractéristiques externes, par exemple une certaine couleur de cheveux ? Nous ne le savons pas non plus. Mais les « bons » gènes peuvent aussi se propager sans être liés à des traits visibles. Les anthropologues ont découvert que parmi les Huttérites du Dakota du Sud aux États-Unis, qui se marient au sein d'un nombre relativement restreint de petites communautés et sont donc enclins à la consanguinité, le choix du partenaire est fortement influencé par l'odeur corporelle. Et ce qui est fascinant, c'est que les personnes qui dégagent l'odeur corporelle la plus savoureuse semblent également avoir le meilleur système immunitaire.
Le corps humain aura donc été subtilement modifié par le nouvel environnement dans un délai prévisible de cinq générations. Nous verrons des adaptations similaires à celles des habitants aborigènes des hauts plateaux des Andes et du Tibet. Haut dans les montagnes, il y a moins d'oxygène, et le corps de ces personnes a réagi en développant un système plus efficace pour transporter l'oxygène disponible, ce qui se reflète dans leurs poitrines plus larges et plus profondes. Cependant, tout ajustement est un compromis, et on constate également un taux de mortalité infantile plus élevé dans ces colonies lorsque l'accouchement a lieu à haute altitude.
Ce changement biologique a de nouveau conduit à un ajustement culturel :les femmes enceintes descendent dans les régions basses pour accoucher dans un environnement plus riche en oxygène. De tels changements bioculturels devraient également se produire parmi les colons de l'espace, et nous ferions bien d'anticiper les plus probables. Par exemple, il est concevable que les futures mamans sur Mars soient emmenées en navette spatiale vers une station spatiale en orbite autour de Mars, afin qu'elles puissent donner naissance à leur enfant dans une cabine avec la même gravité et les mêmes conditions atmosphériques que sur Terre. Mais je soupçonne fortement qu'après quelques générations, ils s'épargneront cet effort, car le corps aura évolué de telle manière qu'il fonctionnera parfaitement sur Mars.
Sur une période de 150 ans, les adaptations culturelles seront plus perceptibles que les adaptations biologiques. Nous savons par la recherche que les groupes de personnes qui migrent ont tendance à s'accrocher à certaines traditions pour préserver leur identité, mais aussi à développer de nouvelles traditions et coutumes en réponse aux exigences du nouveau cadre de vie.
Ainsi les Vikings qui sont partis après 800 après JC. L'Irlande a colonisé en adorant leurs dieux nordiques et en parlant leur langue scandinave, mais ils ont rapidement développé une toute nouvelle cuisine - dans laquelle la viande jouait un rôle important (alors qu'en Scandinavie, ils avaient cultivé principalement du seigle et de l'avoine) et dans la conservation des aliments pour traverser les durs hivers.
Sur Mars, cette adaptation culturelle se manifestera de plusieurs façons. Les quartiers d'habitation, construits à partir de matériaux spéciaux et au design futuriste, ont une atmosphère artificielle avec une faible pression d'air et une forte teneur en oxygène, de sorte que le son peut se propager légèrement différemment, ce qui pourrait entraîner des changements subtils de la parole et même de la vitesse avec lequel on parle, ce qui peut créer de nouvelles langues et dialectes. La gravité plus faible peut avoir un effet sur le langage corporel, une composante importante de la communication humaine, et influencer une variété d'arts du spectacle. L'accumulation d'un grand nombre de si petites différences aboutit finalement à une culture complètement nouvelle.
Dans le scénario du vaisseau spatial, qui s'éloigne de la Terre à grande vitesse chaque seconde, la vie à bord perdra beaucoup de contact avec la vie terrestre au fil du temps et les changements culturels pourraient être encore plus profonds. Même les notions de base de l'espace et du temps pourraient bientôt changer. Pour donner un exemple :combien de temps une culture d'humains dans un vaisseau spatial conserverait-elle la chronologie de la Terre ? Les jours, les nuits et les années qu'ils connaissaient sur Terre n'existent plus, alors peut-être qu'une telle civilisation développera une chronologie basée sur le système décimal. Ou on pourrait décider de compter à rebours à partir de maintenant jusqu'à ce qu'ils atteignent un système solaire lointain et de ne plus compter à partir d'un moment dans le passé, par exemple leur départ de la Terre - vers laquelle ils ne reviendront jamais.
Des changements génétiques importants se produisent lorsque les gènes se sont répandus sur une grande partie d'une population. Un exemple de la préhistoire est la propagation des gènes qui ont entraîné la tolérance au lactose chez les adultes. Cela s'est produit, indépendamment l'un de l'autre, en Afrique et en Europe assez peu de temps après la domestication du bétail. Cette adaptation génétique a permis aux humains d'extraire plus d'énergie des animaux (non seulement sous forme de viande, mais aussi de lait) et il n'a pas fallu longtemps pour que les populations tolérantes au lactose deviennent presque universelles, de sorte que cette mutation faisait désormais partie intégrante de l'ADN humain.
Nous ne pouvons pas prédire quelles mutations se produiront, mais nous pouvons prédire combien de temps il faudra pour qu'une mutation devienne une partie permanente du génome des colons spatiaux. D'après mes calculs – qui sont basés sur des populations martiennes d'un certain âge et d'un certain sexe démographique – cela pourrait arriver en quelques générations, et en tout cas en 300 ans. À ce moment-là, les personnes vivant sur Mars présenteront des anomalies physiques évidentes par rapport aux Terriens. Ces différences seront de l'ordre de grandeur de la variation géographique considérable observée chez les humains d'aujourd'hui - un large éventail de différences de taille, de couleur de peau, de type de cheveux et d'autres caractéristiques.
Des différences peuvent également survenir entre des groupes individuels de personnes sur Mars, par exemple parce que certaines populations décident de passer la majeure partie de leur vie dans des habitats souterrains, tandis que d'autres préfèrent vivre dans des habitats au-dessus du sol - permettant une plus grande mobilité, mais prenant le risque de plus rayonnement pour acquis. Dans le scénario de l'arche spatiale, un système fermé dans lequel un groupe relativement restreint de personnes vivent étroitement ensemble, les gènes peuvent se propager plus rapidement sur la majorité du groupe, ce qui se traduira par une plus grande similitude que sur Mars.
À long terme, cependant, les changements culturels seront plus profonds que les changements biologiques. Een mooi voorbeeld is de Engelse taal, die in de drie eeuwen tussen het begin van de zeventiende eeuw en het begin van de twintigste eeuw zo sterk is veranderd dat een moderne Engelsman een speciale cursus moet volgen om een Engelse tekst uit de zeventiende eeuw te kunnen comprendre. Dans un vaisseau spatial après trois cents ans, une langue complètement différente sera parlée qu'au moment du départ.
Selon toute vraisemblance, les changements culturels ne se limiteront pas à des détails comme la langue ou les traditions, mais seront beaucoup plus fondamentaux. Il y a beaucoup de débats parmi les anthropologues sur ce qui distingue exactement une culture d'une autre, mais je pense que l'anthropologue Roy Rappaport a formulé une réponse claire. Différentes cultures ont différents postulats ultimes et sacrés - des concepts de base, dont généralement personne ne doute et ne devrait pas douter, ancrés dans des traditions et des rituels, qui laissent une marque indélébile sur les codes philosophiques et moraux essentiels de la population. Dans le christianisme, par exemple, un de ces postulats est :« Au commencement, Dieu créa les cieux et la terre. » Combien de temps faudra-t-il pour que ces croyances fondamentales changent dans un groupe de personnes vivant loin de la Terre – et dans quelle direction ? ce changement ira - est impossible à dire. Mais une période de plusieurs siècles est sans doute suffisante pour donner naissance à une nouvelle culture.
L'alternative est que nous allons disparaître dans un moment, comme toute autre vie sur Terre
Quand verrons-nous une forme encore plus fondamentale de changement biologique, à savoir la spéciation ? Les petites populations peuvent changer rapidement, comme l'illustrent les énormes souris qui errent dans les îles Féroé mille ans après que les navires vikings y ont livré des souris domestiques ordinaires. Mais les humains anatomiquement modernes existent depuis plus de cent mille ans - ayant quitté l'Afrique à cette époque et se répandant dans une grande variété d'habitats, allant du désert à l'océan - sans qu'aucune nouvelle espèce humaine n'apparaisse. /P>
Nos parents les plus proches sur l'arbre généalogique des hominidés, les Néandertaliens adaptés au climat froid et les humains "hobbit" vraisemblablement miniaturisés sur l'île de Flores dans le Pacifique occidental, se sont séparés beaucoup plus tôt. Cela s'explique en grande partie par le fait que nous utilisons la culture et la technologie pour nous adapter aux circonstances changeantes et que nous dépendons donc moins de l'adaptation biologique. Par conséquent, il faudra probablement beaucoup de sélection naturelle et culturelle pour altérer les colons de l'espace au point qu'ils ne puissent plus concevoir de progéniture avec un partenaire terrestre.
À moins, bien sûr, que les humains ne commencent eux-mêmes la spéciation. Il est probablement inévitable que les colons de l'espace utilisent à un moment donné le pouvoir inimaginable de l'ADN pour adapter délibérément leur corps à diverses conditions. Peut-être que, grâce au génie génétique, les Martiens développeront des branchies qui filtrent l'oxygène du dioxyde de carbone dans l'atmosphère martienne, ou développeront une peau plus dure et des tissus plus fermes pour mieux résister à la basse pression atmosphérique. Il est concevable qu'ils se transforment consciemment en une nouvelle espèce humaine, homo extraterrestrialis.
Pour pouvoir coloniser l'espace, de nombreuses inventions intelligentes et de nouvelles techniques sont encore nécessaires. Pour commencer, nous devons surmonter notre aversion profonde pour l'expérimentation avec des humains de chair et de sang et concevoir, porter et élever des enfants au-delà de la terre. Ce n'est qu'ainsi que nous pourrons découvrir comment des aspects cruciaux de la reproduction, du développement et de la croissance humaine réagissent à un environnement où le rayonnement, la pression atmosphérique, la composition de l'atmosphère et la gravité diffèrent de ceux de la Terre.
Les bureaucrates éviteront les risques que cela implique - ils ne devraient même pas y penser :exposer les enfants à des risques plus grands que de faire du vélo dans une zone suburbaine soigneusement ratissée avec des casques ! Mais à mesure que l'espace passera de plus en plus entre des mains privées, cette réglementation stricte diminuera. Cela ne veut pas dire que l'adaptation à la vie dans l'espace s'accompagnera parfois de douleur, mais il en va de même pour un accouchement normal.
Deuxièmement, nous devons expérimenter l'élevage et l'entretien d'espèces domestiquées en dehors de la Terre. Nous n'irons pas très loin sans emmener avec nous nos microbes, plantes et animaux.
Pour favoriser la réalisation de ces deux objectifs, un prix devrait être décerné pour le premier habitat humain fonctionnel et habitable dans l'espace. Et je ne parle pas d'un laboratoire stérile en orbite autour de la Terre – aussi utiles que soient ces stations spatiales – mais d'une vraie maison où les gens peuvent cultiver des légumes, élever des animaux et même avoir des enfants. Beaucoup de gens seront horrifiés à l'idée de devoir vivre dans un tel environnement, mais en même temps, les bénévoles ne manqueront pas.
Et enfin, il faudra aussi du courage et de la persévérance pour faire en sorte que l'évolution humaine puisse se poursuivre au-delà de notre planète d'origine. L'alternative est que nous mourrons dans un moment, comme toute autre vie sur Terre. Comme H.G. Welsh écrivait en 1936 à propos de l'avenir de l'humanité :il s'agit de "tout l'univers, ou rien".
