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L’une des questions centrales en sciences concerne l’apparition de la vie sur Terre. Si le « quand » est aujourd’hui relativement bien connu, le « comment » est quant à lui totalement incertain. De telles considérations sont importantes car elles peuvent être étendues à la question de l’apparition de la vie sur d’autres planètes. Si une planète possédait des caractéristiques similaires à la Terre, quelles seraient alors les chances que la vie et l’intelligence s’y développent ? Pour répondre à cette question, un chercheur de l’université de Columbia a utilisé l’analyse bayésienne afin d’obtenir des probabilités sur la possibilité d’une telle émergence extraterrestre. 

Nous savons d’après les archives géologiques que la vie a commencé relativement rapidement, dès que l’environnement de notre planète a été suffisamment stable pour l’accueillir. Nous savons également que le premier organisme multicellulaire a mis beaucoup plus de temps à évoluer, environ 4 milliards d’années. Mais malgré le fait de savoir quand la vie est apparue pour la première fois sur Terre, les biologistes ne comprennent toujours pas comment la vie a commencé, ce qui a des implications importantes sur la probabilité de trouver la vie ailleurs dans l’Univers.

Dans un nouvel article publié dans la revue PNAS, David Kipping, professeur au Département d’astronomie de Columbia, montre comment une méthode d’analyse statistique appelée inférence bayésienne pourrait éclairer la façon dont la vie extraterrestre complexe pourrait émerger sur 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. Mais dans cette étude, il est possible de quantifier réellement ce que les faits nous disent ».

L’inférence bayésienne pour estimer les probabilités d’apparition de la vie sur d’autres planètes

Pour mener son analyse, Kipping a utilisé la chronologie des premiers témoignages de la vie et de l’évolution de l’humanité. Il s’est demandé à quelle fréquence nous nous attendrions à ce que la vie et l’intelligence réapparaissent si l’histoire de la Terre devait se répéter, relançant 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 à mesure que des preuves ou des informations deviennent disponibles — énonce des hypothèses 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 paris. Elle encourage le test répété de nouvelles preuves contre votre position, essentiellement une boucle de rétroaction positive pour affiner vos estimations de la probabilité d’un événement ».

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La fonction de vraisemblance conjointe pour le taux d’abiogenèse (apparition de la vie), λL, et le taux d’émergence de l’intelligence, λI. Les contours par rapport à la position du maximum de vraisemblance (cercle gris) sont représentés par des lignes grises, où l’on peut voir une préférence par rapport aux valeurs λL faibles. Crédits : David Kipping

À partir de ces quatre hypothèses, Kipping a utilisé des formules mathématiques bayésiennes pour comparer les modèles les uns avec les autres. « Dans l’inférence bayésienne, les distributions de probabilité antérieures doivent toujours être sélectionnées. Mais un résultat clé ici est que lorsque l’on compare les scénarios de vie rare et de 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 de formation des océans de la Terre, tel qu’observé dans les dépôts 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.

Sur le même sujet : Une nouvelle étude suggère que la vie pourrait être répandue au-delà de l’Univers observable

L’émergence très probable d’une vie extraterrestre, mais peu de garanties concernant l’intelligence

La conclusion de Kipping est que si des planètes avec des conditions et des lignes temporelles évolutives similaires à la Terre sont communes, l’analyse suggère que la vie devrait avoir peu de difficultés pour émerger spontanément sur d’autres planètes. Et quelles sont les chances que ces vies extraterrestres puissent être complexes, différenciées et intelligentes ? Ici, l’analyse de Kipping est moins assurée, ne trouvant qu’un rapport de 3:2 en faveur de la vie intelligente.

Ce résultat provient 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. « 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. Pourtant, de manière encourageante, le cas d’un univers regorgeant 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 », conclut Kipping.

Sources : PNAS

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