Envoyez des tardigrades vers les étoiles

Crédit : Université de Californie – Santa Barbara

Non plus seulement dans le domaine de la science-fiction, la possibilité d’un voyage interstellaire est, de façon déconcertante, apparue à l’horizon. Bien que nous ne le voyions peut-être jamais de notre vivant – du moins pas une version du monde réel du genre vitesse fantastique, hyper-conduite, pliage de l’espace – nous avons des conversations précoces sur la façon dont la vie pourrait s’en tirer en attachant notre système solaire, en utilisant la technologie à portée de main.


Pour les professeurs de l’UCSD Philip Lubin et Joel Rothman, c’est le moment idéal pour rester en vie. Il est né d’une génération qui a vu des progrès incroyables en elle exploration de l’espaceIl porte l’optimisme débridé et l’étincelle créative du début de l’ère spatiale, lorsque les humains ont découvert pour la première fois qu’ils pouvaient quitter la Terre.

« Les vols d’Apollo vers la lune ont été parmi les événements les plus importants de ma vie et ma réflexion sur eux continue de m’étonner », a déclaré Rothman, professeur émérite au Département de biologie moléculaire, cellulaire et du développement et un « geek de l’espace ».

Seulement 50 ans se sont écoulés depuis cette ère charnière, mais la connaissance de l’espace par l’humanité et la technologie pour l’explorer se sont considérablement améliorées, suffisamment pour que Rothman rejoigne le cosmologiste expérimental de Lupin pour réfléchir à ce dont les organismes pourraient avoir besoin pour se lancer dans un voyage à travers le monde. Une grande distance nous sépare de notre plus proche voisin de la galaxie. Le résultat de leur collaboration a été publié dans le magazine droit de l’astronautique.

« Je pense que c’est notre destin de continuer à explorer », a déclaré Rothman. « Regardez l’histoire de l’espèce humaine. Nous explorons à des échelles de plus en plus petites jusqu’aux niveaux subatomiques et nous explorons également à des échelles de plus en plus grandes. Une telle volonté d’exploration continue est au cœur de qui nous sommes en tant qu’espèce. »

Pensez grand et commencez petit

Le plus grand défi du voyage interstellaire à l’échelle humaine est l’énorme distance entre la Terre et les étoiles les plus proches. Les missions Voyager ont démontré que nous pouvions envoyer des objets sur les 12 milliards de kilomètres nécessaires pour sortir de la bulle entourant notre système solaire, l’héliosphère. Mais les sondes de la taille d’une voiture, qui se déplacent à des vitesses de plus de 35 000 miles par heure, ont mis 40 ans pour y arriver et leur distance de la Terre n’est qu’une fraction de celle de la prochaine étoile. S’ils se dirigeaient vers l’étoile la plus proche, il leur faudrait plus de 80 000 ans pour l’atteindre.

Ce défi est un objectif majeur du travail de Lubin, alors qu’il réinvente la technologie qu’il faudrait pour atteindre le prochain système solaire d’un point de vue humain. l’arrêt de la propulsion chimique conventionnelle à bord (également appelée carburant de fusée) ; Il ne peut pas fournir suffisamment de puissance pour déplacer le véhicule assez rapidement, et son poids et les systèmes actuels nécessaires pour le propulser ne sont pas applicables aux vitesses relatives que le véhicule doit atteindre. De nouvelles technologies de poussée sont nécessaires – et c’est là qu’intervient le programme de recherche énergétique dirigée de l’UCSB pour l’utilisation de la lumière comme « propulsion ».

« Cela n’a jamais été fait auparavant, pour propulser des objets macroscopiques à des vitesses approchant la vitesse de la lumière », a déclaré Lubin, professeur au département de physique. La masse est en fait une barrière tellement énorme qu’elle exclut toute mission humaine dans un avenir prévisible.

En conséquence, son équipe s’est tournée vers la robotique et la photonique. De petits capteurs avec une instrumentation embarquée qui détectent, collectent et transmettent des données à la Terre seront propulsés jusqu’à 20 à 30 % de la vitesse de la lumière par la lumière elle-même à l’aide d’un réseau laser centré sur la Terre, ou éventuellement la Lune. « Nous ne quittons pas la maison avec », a expliqué Lubin, ce qui signifie que le système de propulsion principal reste « à la maison » tandis que les engins spatiaux sont « lancés » à des vitesses relatives. Le laser de poussée principal est déclenché pendant une courte période de temps, puis la sonde suivante est prête à fonctionner.

« Cela ressemble probablement à une plaquette semi-conductrice avec un bord pour la protéger des radiations et des bombardements de poussière lorsqu’elle traverse le milieu interstellaire », a déclaré Lubin. « C’est probablement la taille de votre main pour commencer. » Au fur et à mesure que le programme évolue, le vaisseau spatial devient plus grand avec une capacité améliorée. La technologie sous-jacente pourrait également être utilisée en mode modifié pour propulser des engins spatiaux beaucoup plus gros dans notre système solaire à des vitesses plus lentes, permettant potentiellement des missions humaines vers Mars en moins d’un mois, avec un arrêt. C’est une autre façon de répandre la vie, mais dans notre système solaire.

Dans ce Vitesses relativesÀ une vitesse de 100 millions de miles par heure, la puce atteindra le prochain système solaire, Proxima Centauri, dans environ 20 ans. Atteindre ce niveau de technologie nécessitera une innovation et une amélioration continues à la fois de la puce spatiale, ainsi que de la photonique, car Lubin voit une « croissance exponentielle » dans le domaine. Le projet principal visant à développer une feuille de route pour réaliser un voyage relatif grâce à une propulsion à énergie dirigée est soutenu par la NASA, des organisations privées telles que le programme Starlight et des initiatives révolutionnaires telles que Starshot.

a déclaré Rothman, qui s’est rendu compte que les créatures qu’il étudiait depuis des décennies, appelées C., étaient les premiers Terriens à voyager parmi les étoiles. Ces vers étudiés de manière intensive peuvent être petits et évidents, a déclaré Rothman, mais ce sont des organismes expérimentalement accomplis.

Il a souligné que « la recherche de ce petit animal a permis à six chercheurs de recevoir jusqu’à présent des prix Nobel ».

Les elegans sont déjà des vétérans des voyages spatiaux, ayant fait l’objet d’expériences sur la Station spatiale internationale et sur la navette spatiale, ils ont même survécu à la tragique désintégration de la navette Columbia. Parmi leurs pouvoirs spéciaux, qu’ils partagent avec d’autres voyageurs interstellaires potentiels que Rothman étudie, tardigrades (ou, plus affectueusement, des ours d’eau) peuvent être mis en animation suspendue dans laquelle presque toutes les fonctions métaboliques sont désactivées. Des milliers de ces petites créatures peuvent être placées sur une puce, mises dans une animation suspendue, et dans ce cas, voler jusqu’à ce que la destination souhaitée soit atteinte. Ils peuvent ensuite être réveillés dans leur minuscule StarChip et surveillés de près pour détecter tout effet détectable du voyage interstellaire sur leur biologie, avec des observations relayées vers la Terre par communication optique.

« Nous pouvons leur demander dans quelle mesure ils se souviennent du comportement entraîné lorsqu’ils s’éloignent de leur source principale à une vitesse proche de la lumière, et examiner le métabolisme, la physiologie, la fonction neuronale, la reproduction et le vieillissement », a ajouté Rothman. « La plupart des expériences qui peuvent être faites sur ces animaux peuvent être faites en laboratoire à bord de StarChips alors qu’ils naviguent dans l’univers. » Les effets de ces longs voyages sur la biologie animale pourraient permettre aux scientifiques d’extrapoler aux effets potentiels sur les humains.

« Nous pouvons commencer à réfléchir à la conception de transporteurs interstellaires, quels qu’ils soient, d’une manière qui puisse atténuer les problèmes découverts chez ces minuscules animaux », a déclaré Rothman.

Bien sûr, pouvoir envoyer des humains dans l’espace interstellaire est génial pour les films, mais en réalité, c’est toujours un rêve tiré par les cheveux. Au moment où nous en arrivons à ce point, nous aurons peut-être créé des formes de vie plus adaptées ou des machines humaines hybrides plus flexibles.

« C’est un programme pour les générations », a déclaré Lubin. Les scientifiques des générations futures contribueront idéalement à notre connaissance de l’espace interstellaire et de ses défis, et amélioreront la conception des engins à mesure que la technologie s’améliore. Le système de propulsion de base étant léger, la technologie de base est sur une courbe de croissance exponentielle, comme l’électronique qui a une capacité d’évolutivité semblable à la « loi de Moore ».

Protection planétaire et prolifération extraterrestre

Nous sommes liés à notre propre système solaire dans un avenir prévisible ; Les humains sont faibles et sensibles loin de notre planète. Mais cela n’a pas empêché Lubin, Rothman et leurs diverses équipes de recherche et collaborateurs, y compris un radiologue et théologien scientifiquement formé, d’examiner les aspects physiologiques et éthiques de l’envoi de la vie dans l’espace – et peut-être même de la propagation de la vie dans l’espace. Annuler.

« Il existe une éthique de protection planétaire », a expliqué Lubin, dans laquelle la possibilité d’une pollution, soit de notre planète vers d’autres, soit vice versa, est sérieusement envisagée. « Je pense que si vous commencez à parler de la propagation dirigée de la vie, parfois appelée panspermie – cette idée que la vie est venue d’ailleurs et s’est retrouvée sur Terre via des comètes et d’autres débris, ou même volontairement d’une autre civilisation – l’idée que nous sommes envoyer la vie par Intention de poser de grandes questions. »

Jusqu’à présent, soulignent les auteurs, il n’y a pas de danger de contamination frontale, puisque les sondes qui se rapprochent de toute autre planète brûleront dans son atmosphère ou s’effaceront lors de l’impact avec la surface. Étant donné que la puce est en voyage aller simple, il n’y a aucun risque que des microbes extraterrestres reviennent sur Terre.

Bien que la théorie de la panspermie reste quelque peu marginale, elle semble recevoir une attention sérieuse, bien que limitée, étant donné la facilité avec laquelle la vie peut se propager lorsque les conditions sont réunies et la découverte des nombreuses exoplanètes et autres corps célestes qui peuvent, ou pourraient être, favorable à la vie telle que nous la connaissons.

« Certaines personnes ont réfléchi et diffusé des idées telles que » L’univers est-il une expérience de laboratoire d’une civilisation avancée « , a déclaré Lubin. « Les gens sont donc certainement prêts à penser aux civilisations avancées. Les questions sont bonnes, mais les réponses sont meilleures. En ce moment, nous pensons simplement à ces questions sans réponse pour le moment. »

Il y a une autre question actuellement considérée dans la communauté plus large de l’exploration spatiale : quelle est l’éthique d’envoyer des humains sur Mars et d’autres endroits lointains en sachant qu’ils ne rentreront peut-être jamais chez eux ? Que diriez-vous d’envoyer de minuscules micro-organismes ou de l’ADN humain ? Ces enquêtes existentielles sont aussi vieilles que les premières migrations humaines et voyages en mer, et les réponses sont susceptibles de venir au moment où nous serons prêts à faire ces voyages.

« Je crois que nous ne devrions pas et ne supprimerons pas le besoin d’exploration inhérent à notre nature », a déclaré Rothman.


Une équipe pour étudier la possibilité d’utiliser la propulsion à énergie dirigée pour les voyages interstellaires


Plus d’information:
Stephen Lantin et al., Astrobiologie interstellaire via le projet Starlight, droit de l’astronautique (2021). DOI : 10.1016 / j.actaastro.2021.10.009

la citation: Sending Tardigrades to the Stars (2022, 6 janvier) Récupéré le 6 janvier 2022 sur https://phys.org/news/2022-01-tardigrades-stars.html

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