Astronomie

Quelle est la probabilité d'un impact dangereux pour la vie humaine sur Mars ?

Quelle est la probabilité d'un impact dangereux pour la vie humaine sur Mars ?


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Hier, ma sœur et moi avons discuté des récents efforts de SpaceX pour créer une colonie permanente sur Mars.

En venant aux nombreux dangers de créer un habitat sur une autre planète, nous sommes restés bloqués sur la probabilité que Mars soit touché par un objet astronomique assez grand pour anéantir la vie n'importe où sur la planète. Je suppose que la probabilité est plus élevée que sur Terre, car Mars est plus proche de la ceinture d'astéroïdes, sa taille et son atmosphère plus mince. Il y a plus d'objets potentiels pour entrer dans l'atmosphère martienne et peuvent être plus petits que sur Terre pour créer le même impact dangereux pour la vie.

J'ai essayé de rechercher les chiffres, mais les seuls calculs que j'ai trouvés concernaient des astéroïdes spécifiques et leur probabilité de frapper Mars.

Sur ce StackExchange, il y a quelques questions concernant la probabilité qu'un individu (sur terre) ou un endroit spécifique (sur la lune) soit touché, mais je n'en ai trouvé aucune pour le coup d'un objet avec un certain impact (j'espère que c'est le bon mot ici).

Alors ma question est :

Quelle est la probabilité qu'un objet astronomique heurte Mars n'importe où sur sa surface et tue toutes les personnes qui y vivent actuellement ?

Tout impact détruisant les systèmes de survie et anéantissant ainsi indirectement la vie sur Mars peut également être inclus.

Supposons qu'il n'y ait qu'un seul habitat, qu'il soit construit directement à la surface et que les premiers humains soient arrivés avec le dernier vol.

S'il y a des questions sur la portée de cette question, n'hésitez pas à demander.


Nous en avons en fait une très bonne idée car le Mars Reconnaissance Orbiter est en orbite autour de Mars depuis plus d'une décennie. Le MRO est essentiellement un satellite espion autour de Mars et prend continuellement des photos haute résolution de la surface. Il a revisité une grande partie de la surface, prenant des photos plusieurs fois au fil des ans.

En conséquence, nous avons une très bonne idée de la vitesse de formation des cratères sur Mars. Nous avons vu de nombreux cratères qui se sont formés entre les visites à un endroit, mais aucun n'est très grand. L'essentiel est que nous ayons maintenant une mesure très solide du flux d'objets plus petits sur Mars et pouvons dire avec certitude que ce type d'impact est bien en bas de la liste des périls. (C'est probablement moins que les chances d'être tué par une tornade dans le Midwest.)

Les impacts plus importants sont un peu plus difficiles puisque nous n'en avons vu aucun, mais nous avons deux sources de preuves. Premièrement, les débris spatiaux suivent une distribution en taille par rapport à la fréquence que nous avons mesurée, et ce n'est pas très différent autour de l'orbite de Mars qu'autour de la Terre.

Deuxièmement, le extensif la photographie que nous avons de la surface de Mars (que nous avons maintenant mieux cartographiée que celle de la Terre !) nous permet de compter les cratères et d'estimer leur âge. Nous savons que les petits cratères de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres de diamètre sont beaucoup plus fréquents et nous connaissons la vitesse à laquelle ils frappent, donc les astronomes comptent le nombre de petits cratères sur le sol des plus grands cratères et peuvent faire une très bonne estimation de la âge du plus grand cratère.

À partir de cela, nous avons développé des mesures du taux de cratère à toutes les tailles, et, encore une fois, le risque n'est pas si grand.

Je ferais remarquer que le risque de ce qui sur Terre serait des tueurs de civilisation est en fait plus bas sur Mars en raison de son absence d'atmosphère. L'impact de Chicxulub qui a tué les dinosaures a tué la plupart d'entre eux à cause de la vapeur surchauffée et de l'onde de choc aérienne qui ont fait le tour de la Terre, suivies des années d'Astéroïde Winter qui ont suivi. L'atmosphère de Mars n'est pas assez lourde pour supporter non plus, donc "tout" que vous auriez à faire est de vous accroupir et d'attendre la chute des fragments de roche… (C'est quand même un événement mieux observé depuis l'orbite que depuis le sol.)


Suite à la réponse de Mark Olson, alors qu'un impact d'astéroïde est généralement considéré comme la raison des événements d'extinction sur Terre, la réalité est plus prosaïque, le volcanisme et la glaciation étant les causes les plus courantes. Dans tous les cas, y compris les événements d'impact, la perte d'espèces est principalement le résultat d'un changement radical de la environnement.

Les extinctions de K-Pg étaient principalement des plantes (à cause de la perte de photosynthèse), des herbivores purs (à cause de la perte de nourriture végétale) et des carnivores purs (à cause de la perte de proies, en particulier des herbivores). Une base martienne devrait trouver des solutions à une réduction temporaire de l'énergie solaire, par ex. pour maintenir sa culture hydroponique, maintenir la chaleur intérieure, etc. - mais avec un peu de chance, il aurait de toute façon des sources d'énergie alternatives (génération ou stockage).

À l'exception d'un impact dans le voisinage local, une base martienne est moins menacée immédiatement après que si un impact similaire se produisait sur Terre. Il n'y aura pas de raz de marée géant ou de front de feu à affronter. Il n'y aura pas la même tempête de feu atmosphérique infrarouge globale que celle de l'impact de Chicxulub, car l'atmosphère de Mars est beaucoup plus mince et a peu d'oxygène libre. Il n'y aura pas de forêts brûlées et pas de vaporisation d'hydrocarbures combustibles et de soufre dans les roches carbonatées sous-marines, chacune ayant contribué à "l'hiver d'impact".

Les impacts de débris peuvent être un problème, mais rappelez-vous que la gravité inférieure de Mars affectera les éjectas différemment. À présent cette constituerait une question intéressante en soi.


La probabilité de collisions avec la Terre

La plupart des corps du système solaire avec une surface solide visible présentent des cratères. Sur Terre, nous en voyons très peu parce que les processus géologiques tels que l'altération et l'érosion détruisent rapidement les preuves évidentes. Sur des corps sans atmosphère, comme Mercure ou la Lune, les cratères sont partout. Sans entrer dans les détails, il existe des preuves solides d'une période de cratère intense dans le système solaire qui s'est terminée il y a environ 3,9 milliards d'années. Depuis lors, la formation de cratères semble avoir continué à un rythme beaucoup plus lent et assez uniforme. La cause des cratères est les impacts de comètes et d'astéroïdes. La plupart des astéroïdes suivent des orbites circulaires simples entre les planètes Mars et Jupiter, mais tous ces astéroïdes sont perturbés, occasionnellement les uns par les autres et plus régulièrement et de façon spectaculaire par Jupiter. Du coup certains se retrouvent sur des orbites qui croisent celle de Mars ou même de la Terre. Les comètes, quant à elles, suivent des orbites très allongées qui se rapprochent souvent de la Terre ou d'autres corps majeurs pour commencer. Ces orbites sont grandement affectées si elles s'approchent de Jupiter. Au fil des éons, chaque lune et planète se trouve au mauvais endroit sur son orbite au mauvais moment et subit l'insulte d'un impact majeur.

L'atmosphère terrestre nous protège de la multitude de petits débris, de la taille de grains de sable ou de cailloux, dont des milliers dépouillent notre planète chaque jour. Les météores dans notre ciel nocturne sont des preuves visibles de ces petits débris qui brûlent haut dans l'atmosphère. En fait, jusqu'à un diamètre d'environ 10 mètres (33 pieds), la plupart des météorites pierreuses sont détruites dans l'atmosphère lors d'explosions thermiques. Évidemment, certains fragments atteignent le sol, car nous avons des météorites pierreuses dans nos musées. De telles chutes sont connues pour causer des dommages matériels de temps à autre. Le 9 octobre 1992, une boule de feu a été aperçue traversant le ciel du Kentucky à New York. Une météorite pierreuse de 27 livres (chondrite) de la boule de feu est tombée à Peekskill, New York, perçant un trou à l'arrière d'une automobile garée dans une allée et s'immobilisant dans une dépression peu profonde en dessous. Les chutes dans une salle à manger du Connecticut et une chambre en Alabama sont des incursions bien documentées au cours de ce siècle. Cependant, un corps de 10 mètres a généralement l'énergie cinétique d'environ cinq ogives nucléaires de la taille larguée sur Hiroshima, et l'onde de choc qu'il crée peut causer des dommages considérables même si seuls des fragments relativement petits survivent pour atteindre le sol. De nombreux fragments d'un météoroïde de fer de 10 mètres atteindront le sol. Le seul exemple bien étudié d'une telle chute ces derniers temps a eu lieu dans les montagnes Sikhote-Alin de la Sibérie orientale le 12 février 1947. Environ 150 tonnes américaines de fragments ont atteint le sol, le plus grand fragment intact pesant 3 839 livres. Les fragments couvraient une superficie d'environ 1 x 2 kilomètres (0,6 x 1,2 miles), dans laquelle se trouvaient 102 cratères de plus de 1 mètre de diamètre, le plus grand d'entre eux 26,5 mètres (87 pieds) et environ 100 plus petits cratères. Si ce petit météoroïde de fer avait atterri dans une ville, cela aurait évidemment fait sensation. L'effet des plus gros morceaux serait comparable à celui d'une voiture qui tombe soudainement à des vitesses supersoniques ! Un tel événement se produit environ une fois par décennie quelque part sur Terre, mais la plupart d'entre eux ne sont jamais enregistrés, se produisant en mer ou dans une région éloignée comme l'Antarctique. C'est un fait qu'il n'y a aucune trace dans les temps modernes d'une personne tuée par une météorite. Ce sont les chutes de plus de 10 mètres qui commencent à devenir vraiment inquiétantes. L'événement de Tunguska de 1908 était une météorite pierreuse de la classe des 100 mètres. Le célèbre cratère de météores du nord de l'Arizona, d'un diamètre de 1219 mètres (4 000 pieds) et de 183 mètres (600 pieds) de profondeur, a été créé il y a 50 000 ans par une météorite de nickel-fer d'environ 60 mètres de diamètre. Il a probablement survécu presque intact jusqu'à l'impact, moment auquel il a été pulvérisé et largement vaporisé car ses 6-7 x 1016 joules* d'énergie cinétique ont été rapidement dissipés dans une explosion équivalente à quelque 15 millions de tonnes de TNT ! Les chutes de cette classe se produisent une ou deux fois tous les 1000 ans.

Il y a maintenant plus de 100 structures en forme d'anneau sur Terre reconnues comme des cratères d'impact définis. La plupart d'entre eux ne sont évidemment pas des cratères, leur identité masquée par une forte érosion au cours des siècles, mais les minéraux et les roches choquées présents montrent clairement que l'impact en était la cause. Le cratère de Ries en Bavière est un bassin verdoyant d'environ 25 kilomètres (15 miles) de diamètre avec la ville de Nordlingen au milieu. Il y a quinze millions d'années, un astéroïde ou une comète de 1 500 mètres (5 000 pieds) a frappé là-bas, excavant plus d'un billion de tonnes de matériaux et les dispersant dans toute l'Europe. Ce genre de chose arrive environ une fois tous les millions d'années. Un autre pas en avant nous amène à Chicxulub, un événement qui se produit une fois tous les 50 à 100 millions d'années. Chicxulub est le plus grand cratère connu qui semble certainement avoir une origine d'impact, mais il existe quelques structures en forme d'anneau qui sont 2 à 3 fois plus grandes mais dont les géologues sont incertains. Il y a maintenant plus de 150 astéroïdes connus qui se rapprochent plus du Soleil que le point le plus externe de l'orbite terrestre. Ceux-ci varient en diamètre de quelques mètres jusqu'à environ 8 kilomètres. Un groupe de travail présidé par le Dr David Morrison, du Centre de recherche Ames de la NASA, estime qu'il existe quelque 2 100 astéroïdes de ce type mesurant plus d'un kilomètre et peut-être 320 000 plus grands que 100 mètres, la taille qui a causé l'événement de Tunguska et le cratère météore de l'Arizona. Un impact de l'un de ces plus gros météores au mauvais endroit serait une catastrophe, mais cela ne menacerait pas la civilisation. Cependant, le groupe de travail a conclu qu'un impact d'un astéroïde de plus de 1 à 2 kilomètres pourrait dégrader le climat mondial, entraînant des mauvaises récoltes généralisées et des pertes de vies humaines. On estime que de telles catastrophes environnementales mondiales, qui mettent toute la population de la Terre en danger, se produisent en moyenne plusieurs fois par million d'années. Un impact encore plus important d'un objet de plus de 5 kilomètres environ est suffisamment dommageable pour provoquer des extinctions massives. De plus, il existe de nombreuses comètes de la classe 1 à 10 kilomètres, dont 15 sur des orbites à courte période qui passent à l'intérieur de l'orbite terrestre, et un nombre inconnu de comètes à longue période. Pratiquement toutes les comètes à courte période parmi la centaine qui ne s'approchent pas actuellement de la Terre pourraient devenir dangereuses après un passage rapproché de Jupiter.

Tout cela semble assez effrayant. Cependant, comme indiqué précédemment, aucun humain au cours des 1000 dernières années n'a été tué par une météorite ou par les effets d'un impact. (Il existe d'anciens enregistrements chinois de ces décès.) La probabilité qu'un individu soit tué par une météorite est faible, mais le risque augmente avec la taille de la comète ou de l'astéroïde qui l'impacte, le plus grand risque étant associé aux catastrophes mondiales résultant des impacts d'objets. plus de 1 kilomètre. La NASA ne connaît aucun astéroïde ou comète actuellement sur une trajectoire de collision avec la Terre, la probabilité d'une collision majeure est donc assez faible. En fait, pour autant que nous puissions en juger, aucun objet de grande taille n'est susceptible de heurter la Terre à un moment quelconque au cours des prochaines centaines d'années. Pour pouvoir mieux calculer les statistiques, les astronomes doivent détecter autant d'objets géocroiseurs que possible. Il est probable que nous puissions identifier un objet géocroiseur menaçant suffisamment grand pour potentiellement provoquer des changements catastrophiques dans l'environnement terrestre, et la plupart des astronomes pensent qu'une approche systématique pour étudier les astéroïdes et les comètes qui passent près de la Terre est logique. Il est trop tard pour les dinosaures, mais aujourd'hui, les astronomes mènent des recherches de plus en plus nombreuses pour identifier tous les objets plus gros qui présentent un danger d'impact pour la Terre.

* joule : unité de mesure, la quantité d'énergie correspondant à un watt agissant pendant une seconde.


Voyager sur Mars ? Les 6 principaux défis de santé

Les astronautes de la Station spatiale internationale ont aidé à ouvrir la voie aux futures missions habitées sur Mars. Image via la NASA.

La NASA a annoncé son objectif d'avoir des humains sur la planète Mars d'ici les années 2030. Mais les voyages spatiaux sur de longues distances entraînent un ensemble unique de problèmes de santé.

Comment les personnes qui font le voyage vont-elles faire face aux rigueurs mentales et physiques du voyage ? Marc Jurblum, psychiatre de formation à l'Université de Melbourne et membre du comité des sciences de la vie spatiale de l'Australasian Society of Aerospace Medicine, a décrit six des principaux problèmes de santé auxquels sont confrontés les futurs voyageurs spatiaux.

L'astronaute de la NASA Scott Kelly regarde des carottes flotter devant lui le 19 avril 2015 dans l'espace. Kelly était l'un des membres d'équipage d'un an de la Station spatiale internationale à tester la façon dont le corps humain réagit à une présence prolongée dans l'espace en préparation des longs vols de la NASA vers Mars et retour dans le futur. Image via NASA/Futurity.org.

1. Le mal de l'espace

Sur Terre, de minuscules gyroscopes dans votre cerveau vous donnent une conscience spatiale. Ils vous indiquent quand vous inclinez la tête, accélérez ou changez de position. Mais c'est différent dans l'espace. Jurblum a dit :

Dans Zero G, ceux-ci ne fonctionnent pas aussi bien et, par conséquent, les astronautes souffrent beaucoup de nausées. Beaucoup d'entre eux passent des journées à se sentir incroyablement mal. C'est comme avoir le mal de mer.

Il existe de nombreux exemples. En 1968, la NASA a lancé Apollo 8. L'astronaute Frank Borman a souffert d'un tel mal de l'espace sur le chemin de la lune que le contrôle de mission a envisagé de raccourcir la mission.

Heureusement, tout comme les gens qui partent en mer finissent par avoir le pied marin, les astronautes développent des "jambes spatiales" en deux semaines environ. Mais une fois de retour sur Terre, c'est le contraire qui est vrai : beaucoup d'entre eux doivent travailler dur pour retrouver leurs « jambes terrestres ».

Expedition 48 membres d'équipage à bord de la Station spatiale internationale s'adaptant à la vie de la station en orbite. Image via la NASA.

2. Stress mental

Les voyages dans l'espace sont toujours intrinsèquement dangereux. Essentiellement, vous flottez dans un aspirateur sans air dans un conteneur scellé, ne restant en vie que grâce aux machines qui recyclent votre air et votre eau. Il y a peu de place pour bouger et vous êtes constamment en danger de radiations et de micro-météorites. Jurblum a dit :

Nous ne savons pas quels mois et quels mois de vie dans un habitat de capsule immuable avec seulement la noirceur à l'extérieur de la petite fenêtre feront à l'esprit des gens. Même si vous faites demi-tour, la Terre sera un lointain point de lumière. Il n'y a guère plus que des atomes d'hydrogène sur des centaines de milliers de kilomètres autour de vous.

Des groupes de recherche examinent comment maintenir la santé mentale dans des environnements extrêmes, notamment en utilisant des interventions telles que la méditation et l'impact positif que les images de la nature peuvent avoir sur les voyageurs spatiaux. La réalité virtuelle pourrait également aider en donnant aux astronautes un repos de la monotonie.

Ensuite, il y a la question des émotions. Sur Terre, si les gens se fâchent contre leur patron ou leur collègue de travail, ils pourraient éliminer leurs frustrations à la maison ou au gymnase. Dans l'espace, les astronautes ne peuvent pas se permettre de se mettre en colère les uns contre les autres. Ils doivent être capables de réagir très rapidement, de communiquer et de travailler en équipe.

En revanche, il existe un phénomène psychologique positif des voyages dans l'espace, connu sous le nom d'« effet de vue d'ensemble ». Jurblum a dit :

La plupart des astronautes qui sont allés dans l'espace sont revenus avec un changement de perspective. Ils deviennent plus écologistes, spirituels ou religieux.

L'astronaute de la NASA Ron Garan l'a décrit comme

…la prise de conscience que nous voyageons tous ensemble sur la planète et que si nous regardions tous le monde sous cet angle, nous verrions que rien n'est impossible.

L'astronaute de la NASA Sunita Williams est maintenue par un harnais élastique alors qu'elle s'exerce sur le tapis roulant à résistance externe à charge opérationnelle combinée. Image via la NASA.

3. Des muscles plus faibles

Il n'y a pas de gravité sur la Station spatiale internationale (ISS) et Mars n'a qu'environ un tiers de la gravité de la Terre. Cela fait des ravages dans le corps humain, a déclaré Jurblum. Nos muscles sont tellement habitués à combattre la gravité sur Terre que son absence signifie qu'ils s'affaiblissent et se dégradent.

Les astronautes doivent faire deux à trois heures d'exercice par jour juste pour maintenir leur masse musculaire et leur forme cardiovasculaire. Le cœur perd du muscle, ce qui serait extrêmement dangereux s'il ne le maintenait pas par l'exercice.

Des combinaisons étroites et élastiques ou « combinaisons de pingouin », développées par le programme spatial soviétique, tentent d'imiter les effets de la gravité sur les muscles en fournissant une force de compression profonde sur la peau, les muscles et les os, ce qui signifie qu'ils doivent travailler plus fort pour être performant mouvements normaux. Mais ils sont loin d'être parfaits, dit Jurblum.

4. Problèmes oculaires

Un danger courant sur l'ISS réside dans les fines taches qui flottent autour de la cabine, se logeant souvent dans les yeux des astronautes et provoquant des écorchures. Mais le manque de gravité et le mouvement des fluides sont ce qui peut causer les problèmes les plus graves aux astronautes, a déclaré Jublum.

La plupart finissent par porter des lunettes dans l'espace et à leur retour, certains ont même des changements permanents de leur vision.

La détérioration résulte du déplacement du fluide vers la tête qui s'accumule dans le crâne où il se gonfle à l'arrière du globe oculaire et modifie la forme du cristallin. Jurblum a dit :

Ce gonflement semble causer les problèmes de vision irréversibles que nous essayons de comprendre et de gérer.

L'astronaute Scott Kelly s'administre le vaccin contre la grippe à bord de la Station spatiale internationale. Image via la NASA/Scott Kelly.

5. Toux et rhumes

Si vous attrapez un rhume sur Terre, vous restez chez vous et ce n'est pas grave. L'espace est une autre histoire. Vous vivez dans un espace confiné et densément peuplé, respirez de l'air recyclé, touchez les surfaces communes encore et encore, avec beaucoup moins de possibilités de vous laver.

Le système immunitaire humain ne fonctionne pas aussi bien dans l'espace, de sorte que les membres de la mission sont isolés pendant quelques semaines avant le décollage pour se prémunir contre la maladie. Jurblum a dit :

Nous ne savons pas pourquoi, mais il semble que les bactéries soient plus dangereuses dans l'espace. En plus de cela, si vous éternuez dans l'espace, toutes les gouttelettes sortent directement et continuent. Si quelqu'un a la grippe, tout le monde va l'attraper et les installations médicales sont limitées et le trajet jusqu'à l'hôpital le plus proche est très long.

Formation RCR des astronautes de l'ESA lors de vols paraboliques.

6. Urgences médicales

Heureusement, il n'y a pas encore eu d'urgence médicale majeure dans l'espace, mais les astronautes ont reçu une formation pour y faire face.

Par exemple, les astronautes de l'ISS ont mis au point un moyen d'effectuer la RCP en apesanteur en plaçant leurs jambes au plafond tout en appuyant sur le patient à l'étage inférieur.

Alors qu'un sauvetage de l'ISS peut être effectué en une journée, les personnes qui iront sur Mars seront à huit mois de voyage et elles doivent être prêtes à se débrouiller seules, a déclaré Jurblum :

Comment les soulever sur une civière, les amener dans un sas, les sortir de leur combinaison et les mettre sur une table d'opération avec un médecin, un botaniste et quelques scientifiques pour aider à la chirurgie ? Vous pouvez avoir un chirurgien orthopédiste sur Terre qui vous envoie des informations sur la façon de le faire, mais il y a un délai de 20 minutes.

Ici sur Terre, les analogues de Mars simulent certaines des conditions que les êtres humains pourraient rencontrer lors d'une future mission sur Mars, permettant aux chercheurs de travailler sur des solutions à des situations telles que ce qu'il faut faire si un membre de l'équipe se casse la jambe en dehors de la base.

La NASA développe les capacités nécessaires pour envoyer des humains sur un astéroïde d'ici 2025 et sur Mars dans les années 2030 - objectifs décrits dans la loi bipartite de la NASA Authorization Act de 2010 et dans la US National Space Policy, également publiée en 2010. En savoir plus sur les plans de la NASA pour un voyage vers Mars via la NASA.


La probabilité de vie

Les créationnistes prétendent souvent que les chances qu'une enzyme moderne se forme par des moyens aléatoires sont astronomiquement faibles, et donc les chances d'une bactérie complète (composée de centaines ou de milliers de telles enzymes et protéines) sont si proches de l'impossible que cela n'arriverait jamais. dans les 13 milliards d'années environ depuis que l'univers a pris forme.

Le principal problème avec cet argument est qu'il suppose que l'abiogenèse (la formation initiale de la vie à partir de molécules plus simples) était un processus totalement aléatoire. Il suppose également que pour que l'abiogenèse réussisse, un microbe complet aurait dû se former spontanément. En fait, les mêmes forces non aléatoires qui propulsent l'évolution biologique ont également propulsé l'abiogenèse. Plus précisément, la sélection naturelle.

Le calcul qui soutient l'argument créationniste commence par la probabilité qu'une protéine de 300 molécules de long se forme par hasard total. Ce serait environ 1 chance sur 10 390 . Ce nombre est étonnamment énorme. Par comparaison, le nombre de tous les atomes de l'univers observable est de 10 80 . Donc, si une simple protéine a cette chance improbable de se former, quel espoir a une bactérie complète ?

Si c'était la théorie de l'abiogenèse, et si elle reposait entièrement sur le hasard, alors oui, il serait impossible que la vie se forme de cette manière. Cependant, ce n'est pas le cas.

L'abiogenèse était un long processus avec de nombreuses petites étapes progressives, toutes régies par le non aléatoire forces de la sélection naturelle et de la chimie. Les toutes premières étapes de l'abiogenèse n'étaient rien de plus que de simples molécules auto-répliquantes, qui auraient pu à peine être qualifiées de vivantes.

Par exemple, le peptide auto-répliquant théorisé le plus simple ne fait que 32 acides aminés. La probabilité qu'il se forme au hasard, dans des essais séquentiels, est d'environ 1 sur 10 40 , ce qui est beaucoup plus probable que les 1 sur 10 390 prétendent que les créationnistes citent souvent.

Bien que, pour être juste, 10 40 soit encore un très grand nombre. Il faudrait encore un nombre incroyablement élevé d'essais séquentiels avant que le peptide ne se forme. Mais rappelez-vous que dans les océans prébiotiques de la Terre primitive, il y aurait des milliards des procès en cours simultanément alors que les océans, riches en acides aminés, étaient continuellement agités par les forces de marée de la lune et les conditions météorologiques difficiles de la Terre.

En fait, si nous supposons que le volume des océans était de 10 24 litres et que la concentration en acides aminés était de 10 -6 M (ce qui est en fait très dilué), alors près de 10 31 peptides auto-répliquant se formeraient en moins d'un an, soit à lui seul des millions d'années. Ainsi, même compte tenu des chances difficiles de 1 sur 10 40 , les premières étapes de l'abiogenèse auraient pu démarrer très rapidement.


Veuillez noter: cet article utilise un hypothétique peptide auto-répliquant comme molécule modèle pour ces calculs. Les théories actuelles de l'abiogenèse sont généralement basées sur la théorie du "monde de l'ARN", où en fait l'auto-réplication a d'abord été réalisée à travers des molécules d'ARN, plutôt que des molécules d'ADN.


Une nouvelle étude estime les chances que la vie et l'intelligence émergent au-delà de notre planète

Une nouvelle étude utilise des statistiques bayésiennes pour évaluer la probabilité de vie et d'intelligence au-delà de notre système solaire. Crédit : Amanda Carden

Les humains se demandent si nous sommes seuls dans l'univers depuis l'antiquité.

Nous savons d'après les archives géologiques que la vie a commencé relativement rapidement, dès que l'environnement de notre planète était suffisamment stable pour la supporter. Nous savons également que le premier organisme multicellulaire, qui a finalement produit la civilisation technologique d'aujourd'hui, a mis beaucoup plus de temps à évoluer, environ 4 milliards d'années.

Mais bien qu'ils sachent quand la vie est apparue pour la première fois sur Terre, les scientifiques ne comprennent toujours pas comment la vie s'est produite, ce qui a des implications importantes pour la probabilité de trouver de la vie ailleurs dans l'univers.

Dans un nouvel article publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences aujourd'hui, David Kipping, professeur adjoint au département d'astronomie de Columbia, montre comment une analyse utilisant une technique statistique appelée inférence bayésienne pourrait faire la lumière sur la façon dont la vie extraterrestre complexe pourrait évoluer dans des mondes extraterrestres.

"L'émergence rapide de la vie et l'évolution tardive de l'humanité, dans le contexte de la chronologie de l'évolution, sont certainement suggestives", a déclaré Kipping. "Mais dans cette étude, il est possible de quantifier réellement ce que les faits nous disent."

Pour mener son analyse, Kipping a utilisé la chronologie des premières preuves de la vie et de l'évolution de l'humanité. Il a demandé à quelle fréquence nous nous attendrions à ce que la vie et l'intelligence réapparaissent si l'histoire de la Terre se répétait, répétant l'horloge encore et encore.

Il a formulé le problème en termes de quatre réponses possibles : la vie est commune et développe souvent l'intelligence, la vie est rare mais développe souvent l'intelligence, la vie est commune et développe rarement l'intelligence et, enfin, la vie est rare et développe rarement l'intelligence.

Cette méthode d'inférence statistique bayésienne, utilisée pour mettre à jour la probabilité d'une hypothèse au fur et à mesure que des preuves ou des informations deviennent disponibles, énonce des croyances antérieures sur le système modélisé, qui sont ensuite combinées avec des données pour établir des probabilités de résultats.

"La technique s'apparente à des cotes de pari", a déclaré Kipping. "Cela encourage le test répété de nouvelles preuves par rapport à votre position, essentiellement une boucle de rétroaction positive pour affiner vos estimations de la probabilité d'un événement."

À partir de ces quatre hypothèses, Kipping a utilisé des formules mathématiques bayésiennes pour peser les modèles les uns par rapport aux autres. "Dans l'inférence bayésienne, les distributions de probabilité antérieures doivent toujours être sélectionnées", a déclaré Kipping. "Mais un résultat clé ici est que lorsque l'on compare les scénarios de vie rare par rapport à la vie courante, le scénario de vie commune est toujours au moins neuf fois plus probable que le scénario rare."

L'analyse est basée sur des preuves que la vie a émergé dans les 300 millions d'années suivant la formation des océans de la Terre, comme dans les gisements de zircon appauvri en carbone-13, un démarrage très rapide dans le contexte de la vie de la Terre. Kipping souligne que le rapport est d'au moins 9:1 ou plus, selon la vraie valeur de la fréquence à laquelle l'intelligence se développe.

La conclusion de Kipping est que si les planètes avec des conditions et des lignes temporelles d'évolution similaires à celles de la Terre sont communes, alors l'analyse suggère que la vie devrait avoir peu de problèmes à émerger spontanément sur d'autres planètes. Et quelles sont les chances que ces vies extraterrestres soient complexes, différenciées et intelligentes ? Ici, l'enquête de Kipping est moins assurée, ne trouvant que 3:2 de chances en faveur de la vie intelligente.

Ce résultat découle de l'apparition relativement tardive de l'humanité dans la fenêtre habitable de la Terre, suggérant que son développement n'était ni un processus facile ni assuré. "Si nous rejouons l'histoire de la Terre, l'émergence de l'intelligence est en fait quelque peu improbable", a-t-il déclaré.

Kipping souligne que les chances de l'étude ne sont pas écrasantes, étant assez proches de 50:50, et que les résultats ne doivent être traités que comme un léger coup de pouce vers une hypothèse.

"L'analyse ne peut pas fournir de certitudes ou de garanties, seulement des probabilités statistiques basées sur ce qui s'est passé ici sur Terre", a déclaré Kipping. "Pourtant, il est encourageant de constater que le cas d'un univers grouillant de vie apparaît comme le pari privilégié. La recherche d'une vie intelligente dans des mondes au-delà de la Terre ne doit en aucun cas être découragée."


Quelle est la probabilité d'un impact dangereux pour la vie humaine sur Mars ? - Astronomie

L'infini a été inventé pour expliquer la possibilité que dans un univers sans fin, tout puisse arriver. La vie sur d'autres planètes semblables à la Terre, par exemple, est possible dans un univers infini, mais pas probable, selon un scientifique de l'Université d'East Anglia.

Le modèle mathématique produit par le professeur Andrew Watson suggère que les chances de trouver une nouvelle vie sur d'autres planètes semblables à la Terre sont faibles en raison du temps qu'il a fallu pour que des êtres tels que les humains évoluent et de la durée de vie restante de la Terre. La vie structurellement complexe et intelligente a évolué tardivement sur Terre et ce processus pourrait être régi par un petit nombre d'étapes évolutives très difficiles.

Le professeur Watson, de la School of Environmental Sciences, pousse cette idée plus loin en examinant la probabilité que chacune de ces étapes critiques se produise par rapport à la durée de vie de la Terre, donnant un modèle mathématique amélioré pour l'évolution de la vie intelligente.

Selon le professeur Watson, une limite à l'évolution est l'habitabilité de la Terre et de toute autre planète semblable à la Terre, qui se terminera avec l'éclaircissement du soleil. Les modèles solaires prédisent que la luminosité du soleil augmente, tandis que les modèles de température suggèrent qu'à cause de cela, la future durée de vie de la Terre sera « seulement » d'environ un autre milliard d'années, une période courte par rapport aux quatre milliards d'années écoulées depuis la première apparition de la vie la planète.

"La biosphère terrestre est maintenant dans sa vieillesse et cela a des implications pour notre compréhension de la probabilité qu'une vie et une intelligence complexes surviennent sur une planète donnée", a déclaré le professeur Watson.

« À l'heure actuelle, la Terre est le seul exemple que nous ayons d'une planète avec la vie. Si nous apprenions que la planète serait habitable pendant une période donnée et que nous avons évolué au début de cette période, alors même avec un échantillon d'une seule, nous soupçonnerions que l'évolution d'une vie simple à une vie complexe et intelligente était tout à fait susceptible de se produire. En revanche, nous pensons maintenant que nous avons évolué vers la fin de la période habitable, ce qui suggère que notre évolution est plutôt improbable. En fait, le calendrier des événements est cohérent avec le fait qu'il est en effet très rare. »

Le professeur Watson suggère que le nombre d'étapes évolutives nécessaires pour créer une vie intelligente, dans le cas des humains, est de quatre. Ceux-ci incluent probablement l'émergence de bactéries unicellulaires, de cellules complexes, de cellules spécialisées permettant des formes de vie complexes et de vie intelligente avec un langage établi.

« La vie complexe est séparée des formes de vie les plus simples par plusieurs étapes très improbables et sera donc beaucoup moins courante. L'intelligence est un pas de plus, elle est donc encore beaucoup moins courante », a déclaré le professeur Watson.

His model, published in the journal Astrobiology, suggests an upper limit for the probability of each step occurring is 10 per cent or less, so the chances of intelligent life emerging is low – less than 0.01 per cent over four billion years.

Each step is independent of the other and can only take place after the previous steps in the sequence have occurred. They tend to be evenly spaced through Earth’s history and this is consistent with some of the major transitions identified in the evolution of life on Earth.


What are the odds of me experiencing Quantum Tunneling?

The short answer is very very low. For the long, ugly answer, read on.

The probability of an object tunneling through a barrier as predicted by the Schrodinger equation can be found by the equation

Where L is the width of the barrier and K is the wave number, which is equal to [sqrt(2m(V-E))]/h

Where m is the mass of the object that we want to tunnel, V is the potential energy of the barrier, E is the energy of the tunneling object (usually kinetic), and h is Plank's Constant divided by 2*pi (approximately 1.06x10 -34 J*s)

So let's take a look at all the above, since the exponent of the probability function is proportional to mass and barrier length, we can see that the probability of tunneling decreases exponentially as you increase mass and barrier length.

So, if you were 50kg, and were attempting to tunnel through a 30 joule potential barrier (equivalent to you trying to toss a 1kg object 3 meters in the air) which was 1 m wide, while running at 1m/s, the probability of you tunneling through would be approximately equal to:

P= e (-2((sqrt(100(30-25)))/h)(1)) = e (-4.219x10^35)

. which is so small it is almost zero. So once again, for a human being the answer is: almost impossible. However for objects with extremely small masses (such as electrons) the probability can be quite high.
Answered by: Loren Chang, Physics Undergrad, UC Irvine

« Ne considérez jamais l'étude comme un devoir, mais comme une occasion enviable d'apprendre à connaître l'influence libératrice de la beauté dans le domaine de l'esprit pour votre propre joie personnelle et au profit de la communauté à laquelle appartient votre travail ultérieur.


Geomagnetic Reversals May Kill Us

The Earth is a giant magnet that has a love-hate relationship with life. The magnetic field protects us from the worst the Sun throws at us. Every so often, the positions of the north and south magnetic poles flip. How often the reversals occur and how long it takes the magnetic field to get settled is highly variable. Scientists aren't completely sure what will happen when the poles flip. Maybe nothing. Or maybe the weakened magnetic field will expose the Earth to the solar wind, letting the Sun steal a lot of our oxygen. You know, that gas humans breathe. Scientists say magnetic field reversals aren't always extinction level events. Just sometimes.


What Is the Probability That Alien Life Exists?

In 1967, a graduate student named Jocelyn Bell discovered something strange emanating from a region of the sky known as the Summer Triangle: pulses of radio waves repeating every 1.3373 seconds over and over again like a clock ticking slightly-slowly.

It&rsquos not every day that you find a nearly perfect clock ticking at you from the sky, so Bell and her colleagues half-jokingly called the source of the signal &ldquoLGM1&rdquo&mdashthe &ldquoLGM&rdquo being short for &ldquoLittle Green Men.&rdquo We now know that this signal wasn&rsquot from little green anythings, but was instead from a previously undiscovered type of object known as a pulsar. This was exciting, although perhaps not quite as exciting as finding aliens.

A decade later, an even stranger signal fell upon a different radio telescope. This signal was unusual in many ways: it was very strong, it didn&rsquot look like any known naturally occurring radio signal, and it seemed to be coming from &ldquoout there&rdquo (and not here on Earth). The signal was so striking that its discoverer famously wrote the word &ldquoWow!&rdquo on the margin of a printout of the data. After ruling out obvious Earthly origins, most astronomers are convinced that the signal came from somewhere beyond Earth. The question&mdashwhich still remains unanswered&mdashis where? And from what or whom? Was the signal produced by a natural phenomena? Or might it have been broadcast by some alien intelligence?

ABOUT THE AUTHOR(S)

Jason Marshall, PhD, is a research scientist, author of The Math Dude's Quick and Dirty Guide to Algebra, and host of the Math Dude podcast on Quick and Dirty Tips.


This Math Formula Has Determined the Odds of Aliens Existing

There's about a 45 percent chance the truth is out there.

  • Can we find the probability of extraterrestrial life? A new paper suggests some odds.
  • The experiment uses a Bayesian analysis to rerun Earth's development and estimate likelihoods.
  • What resulted is about a half and half split between intelligent life and no intelligent life.

An astronomer says he&rsquos identified the odds of intelligent life existing elsewhere in the universe based on an analysis of both the likelihood of life developing quickly within a planet&rsquos life cycle and the likelihood the life will be intelligent.

David Kipping leads, yes, the Cool Worlds Laboratory at Columbia University. In an explainer video (below), he describes some background for the question of intelligent life in the universe and concludes, &ldquoI&rsquove never been much for faith&mdashI want an answer.&rdquo

Kipping mentions the changing trends over centuries of human imagination: Basically, as soon as people realized what they saw in the sky included other planets, they began to wonder if other planets had intelligent life. An underdeveloped instrument caused astronomers to see &ldquomanmade&rdquo canals on the surface of Mars during the 1800s.

So what&rsquos an evidence-based researcher to do in the face of centuries of speculation and inadequate information? Turn to Bayesian analysis, a way of using what we do know to extrapolate what we don't. And to do that, Kipping put Earth&rsquos long history on a replay loop. (Here's Kipping's full, very formula-heavy study in Proceedings of the National Academy of Sciences.)

Proponents of extraterrestrial life often fall back to the idea that the universe is donc big that life simply doit exist somewhere. The odds of no other life anywhere at any point seem, well, astronomically long. But that simple analysis leaves out what we do know about how life emerges. As Phil Plait explains à Syfy, Bayesian analysis lets us examine not just a coin flip but a crooked coin flip, where exterior factors are influencing our outcomes past a pure 50/50 split.

In this case, thinking only about the huge size of the universe is the pure coin flip, and the reality, Kipping explains, is more complicated. Yes, there are basically infinite planets, but if just 0.1 percent are the right temperature, 0.1 percent are the right amount of light, 0.1 percent have the right chemistry, and 0.1 percent are the right age, your candidate group whittles down more and more until you&rsquore left with few feasible candidates at all.

When he reran the timeline of human development, Kipping considered two major variables. Yes, intelligent life eventually developed on Earth, but it took a énorme amount of time Earth&rsquos history is frontloaded on the end that&rsquos before humans evolved. In a rerun, would life develop early enough to allow the eventual transcendence of intelligent life in the nick of time?

&ldquoThe analysis is based on evidence that life emerged within 300 million years of the formation of the Earth's oceans as found in carbon-13-depleted zircon deposits, a very fast start in the context of Earth's lifetime,&rdquo Columbia said in a déclaration. &ldquoUsing our objective Bayesian framework, we show that the Bayes factor between a fast versus a slow abiogenesis scenario is at least a factor of 3&mdashirrespective of the prior or the timescale for intelligence evolution,&rdquo Kipping concludes in his paper.

Kipping&rsquos math showed that fast life&mdashthe kind that really did happen on Earth&mdashhappened in at least three out of every four Earth reruns in his experiment.

The squeeze here is whether or not that life would eventually evolve intelligence. Instead of 3:1, the odds are just 3:2, meaning three of every five reruns with life would become intelligent life. So overall, that means a 75 percent probability of life and 60 percent likelihood of intelligence, for an overall probability of 45 percent.

If the Bayesian analysis is right, that means even for Earth to be lui-même was the probabilistic minority. But it&rsquos still a more concrete argument for the existence of life on Earthlike planets around the universe.

&ldquoOverall, our work supports an optimistic outlook for future searches for biosignatures,&rdquo the paper explains.