SETI à la recherche d'objets extraterrestres artificiels

Des sondes extraterrestres dans le système solaire (I)

Jusqu'à présent tous les projets organisés dans le cadre de SETI ont essayé de détecter des signaux artificiels d'origine extraterrestre. A tout hasard, les scientifiques ont également envoyé plusieurs messages à partir d'Arecibo (1974) ou d'Evpatoria en Ukraine (1999). En parallèle, chaque fois que l'occasion s'est présentée les scientifiques n'ont pas hésité à placer à bord des sondes spatiales des messages de bienvenue de notre civilisation destinés à la postérité ou à l'intention d'éventuels visiteurs extraterrestres (Pioneer X, Voyager 1 et 2, Mars Exploration Rovers, etc).

Dans les meilleurs des cas ces messages devraient être capturés par une civilisation extraterrestre habitant sur une planète ou sur une lune et croisant le faisceau de nos différents signaux ou capturant les sondes spatiales pendant qu'elles s'enfoncent dans la Voie Lactée. La méthode passive consiste à attendre que les émissions électromagnétiques de la Terre (radio, télévision) atteignent une exoplanète habitée.

Mais Freeman Dyson, physicien à l'Institut d'Etude Avancée de Princeton a fait le pari qu'un contact éventuel a plus de chance de se réaliser depuis d'autres objets qu'une planète ou une lune. Et il n'est pas le seul à envisager cette hypothèse.

Il est vrai que la recherche de vie extraterrestre est souvent résumée comme la recherche de preuves de technologie fabriquée par des êtres vivants plutôt que par autre chose. Les ufologues vont même jusqu'à déceler des traces manufacturées sur la Lune, d'anciennes villes sur Mars, etc.

Pour souligner les différences entre ces deux points de vue, Jill Tarter, directrice du programme SETI au SETI Institute et qui, rappelons-le, a inspiré le principal personnage du roman Contact de Carl Sagan, précise que : "La question de savoir où chercher la vie est un autre domaine dans lequel l'astrobiologie et SETI sont inextricablement liés. Aujourd'hui SETI travaille à étendre la liste des étoiles cibles chaque fois qu'une exoplanète est découverte, une heureuse réalité qui était virtuellement inimaginable il y a dix ans. Notre connaissance accrue des conditions extrêmes dans lesquelles les organismes peuvent survivre nous a forcé à réexaminer notre conception des zones habitables autour des étoiles, encore agrandie dans le cadre de la recherche SETI."

Scot Stride, ingénieur en télécommunication au JPL de la NASA a également essayé de répondre à la question de savoir où chercher des traces technologiques impliquant la vie. Il publia en janvier 2001 dans le Journal of the British Interplanetary Society^[1] un long article décrivant une stratégie de recherche qui permettrait de détecter des sondes robots extraterrestres dans le système solaire : Solar System SETI (S³ETI). Stride développa deux projets : la "recherche de visite extraterrestre", SETV, et la "recherche d'artefacts extraterrestres" (d'objets manufacturés extraterrestres), SETA, ce dernier ayant déjà été opérationnel en 1981-82 par Valdez et Freitas.

Stride envisage la construction d'instruments à semi-conducteurs combinés à des ordinateurs performants qui serviraient de plates-formes spatiales autonomes et passives pour découvrir des phénomène inhabituels; autrement il s'agit de sondes d'exploration dotées d'intelligence ariticielle et d'une certaine liberté d'action.

L'hypothèse SETV n'est pas innocente. Stride faisait remarquer dans un article pour la SETI League que, "beaucoup de scientifiques et d'ingénieurs de ce centre de la NASA ne voient pas nos sondes robots simplement comme des machines, mais comme des extensions de nos sens, de notre intellect et de notre corps. En effet, Matt Golombeck [qui détermina le site d'atterrissage de la sonde Spirit sur Mars] appela avec humour le rover Mars Pathfinder Sojourner la version "mini-géologue" de lui-même. Mon idée est similaire. Cela m'a conduit indirectement à porter un intérêt personnel pour la recherche SETI et envers la manière de conduire une exploration galactique et la construction de sondes robots interstellaires."

Pour le réalisateur James Cameron, "le rover Sojourner est devenue un personnage pour des millions d'individus, comme le protagoniste dans une histoire... La raison de la considérer comme une personne est que d'une certaine manière elle nous a représenté. C'est notre conscience qui la déplaçait sur la surface de Mars. Ce fut la célébration de ce quoi et de ce qui nous sommes."

L'histoire des petits hommes verts

L'hypothèse de Stride est presque aussi vieille que le monde et puise ses racines dans les anciens textes babyloniens et sumériens. Dès cette époque en effet, des récits et des illustrations nous expliquent que des extraterrestres auraient régulièrement visité notre planète. Mais depuis quelques siècles la science s'est extraite de la mythologie et de la superstition et notre connaissance de l'univers, des voyages spatiaux et de la recherche des civilisations extraterrestres se sont largement développés.

Mais depuis plus d'un siècle des savants et des farfelus ont cru découvrir d'autres formes intelligentes dans le système solaire : Lowell croyait voir des canaux d'irrigation sur Mars fabriqués par des martiens industrieux tandis qu'Adamski et quelques autres naïfs pensaient que Vénus était habité par des créatures blondes. Plus récemment, certains astronomes pensaient même que des extraterrestres habitaient dans la Ceinture des astéroïdes. Ces allégations ne furent jamais confirmées.

Sur base de nos connaissances actuelles des différents habitats du système solaire, les astronomes sont quasi certains qu'il n'existe actuellement aucune intelligence extraterrestre sur aucune autre planète que la Terre et sur aucune lune du système solaire. Tous ces environnements sont jugés extrêmes et limitent grandement la survie de toutes les formes de vie complexes que nous connaissons. Cela dit des colonies de microbes pourraient survivre dans les crevasses d'une lointaine lune du système solaire ou dans le sous-sol martien mais c'est aux astrobiologistes de les découvrir.

En fait quand on discute d'intelligences extraterrestres, conditionnés par les romans et le cinéma, on pense immédiatement à des créatures évoluées aux grands yeux noirs, ces fameux "petits hommes verts", ou gris, qui visiteraient notre système solaire mais qui seraient originaires d'un endroit bien plus éloigné, situé quelque part dans l'espace interstellaire. Nous sommes en pleine science-fiction... et pourtant cette idée est aujourd'hui sérieusement prise en considération par des scientifiques réputés de la NASA ou travaillant dans de grandes universités (Princeton, Harvard, Texas A&M, etc) et qui n'hésitent pas à prendre position en faveur de l'existence possible d'une vie intelligente ailleurs dans l'univers.

Depuis les sauts de puce de Yuri Gagarine (1961) et John Glenn (1962) en dehors de l'atmosphère terrestre, nous avons été les témoins de remarquables succès en astronautique et en exploration planétaire.

Grâce aux sondes spatiales automatiques et aux rovers nous avons pratiquement visité toutes les planètes du système solaire, plusieurs comètes et quelques astéroïdes. De la même manière, une civilisation extraterrestre très avancée, s'il en existe une, pourrait explorer son univers proche avec des sondes robots dotées d'intelligence artificielle - un programme graduel d'exploration qui couvrirait de longues échelles de temps et d'espace ainsi que nous l'avons expliqué dans l'article consacré à la physique des civilisations extraterrestres. Si le hasard le veut, il n'est pas utopique qu'une telle sonde d'exploration soit actuellement en train d'explorer le système solaire.

Cette hypothèse remonte au début des années 1960 où certains astronomes pensaient déjà que des objets pouvaient être parqués, en stationnement ou piégés, sur les points de Lagrange L4 ou L5 de l'orbite terrestre. Entre 1961 et 1982, au moins huit groupes de chercheurs ont étudié ces régions de stabilité gravifiques en utilisant des télescopes optiques et des radars de basses fréquences. Deux équipes ont spécifiquement recherché des objets d'origine artificielle dans ces régions. Ils ne trouvèrent rien mais leurs efforts ont participé au développement de la recherche SETI dans le système solaire. D'autres cibles comme les lunes de Mars ont également été considérées en 1967 dans le cadre de la recherche d'artefacts extraterrestres, en vain, malgré ce que pensait l'astrophysicien soviétique Ioseph Shklovsky.

ATA au service du programme SETI

Stride nous rappelle que jusqu'à présent aucune recherche planétaire sur des fonds gouvernementaux n'a inclus la signature d'intelligences extraterrestres.

Toutefois nous avons les moyens de rechercher indirectement une technologie extraterrestre dans le système solaire grâce à des radiotélescopes de la génération ATA (Allen Telescope Array), un interféromètre constitué de 350 paraboles de 6.10 m de diamètre chacune actuellement en cours de construction à Hat Creek, dans l'ouest de la Californie, à 400 km au nord de San Francisco.

Aujourd'hui ce type d'instrument constitue la pierre d'achoppement de la recherche S³ETI intégré au vaste programme SETI. Les 42 premières antennes du réseau ATA sont entrées en service le 11 octobre 2007.

Financé par le cofondateur de Microsoft, Paul Allen, en collaboration avec l'Université de Berkeley de Californie (UCB) et l'Institut SETI, ATA commença à balayer le ciel radio dans l'espoir de déceler des traces de vie extraterrestre.

Dans un article accordé à la revue Forbes, Allen déclara : "De nombreux secrets de l'univers sont plus près d'être percés" grâce à l'ATA, a-t-il dit. "Le radiotélescope peut remplir de nombreuses tâches, dont une surveillance étendue des ondes radio venues de l'espace et la recherche de technologie extraterrestre."

Le réseau ATA est un instrument qui permet d'étudier le ciel aux fréquences micro-ondes. Il est optimisé pour détecter des signaux entre 0.5 et 11 GHz, couvrant une bande du spectre électromagnétique beaucoup plus étendue que les recherches antérieures avec un seuil de sensibilité de 0.1 mJy à 1.4 GHz.

A terme, disposant de 350 paraboles, il aura une surface collectrice plus grande que celle du nouveau radiotélescope de Green Bank (GBT) et une résolution supérieure au vénérable radiotélescope d'Arecibo. ATA en serait la synthèse et l'une de ses premières missions pourrait consister à rechercher des phénomènes micro-ondes anormaux (AMP) ou des signaux radio non identifiés (URS) dans le système solaire.

Les phénomènes AMP ou URS peuvent être recherchés au cours d'un programme de veille "All sky" ou en ciblant des objets particuliers du système solaire. Ces signaux peuvent atteindre la Terre de pratiquement n'importe quelle direction, mais la probabilité est plus élevée d'en trouver en explorant les régions comprises dans le plan du système solaire, une zone qui s'étend sur environ 17° de part et d'autre de l'écliptique dans laquelle transite toutes les planètes et les lunes du système solaire.

Un AMP ou USR peut être généré par un phénomène artificiel mais également par une source naturelle comme le bruit d'une explosion, telle celle à laquelle on assista en 1994 avec la collision de la comète Shoemaker-Levy 9 avec Jupiter. L'événement fut enregistré au télescope optique et au radiotélescope.

Dans l'interview accordée à la SETI League cité précédemment, Stride disait en substance : "On peut prétendre que si des sondes intelligentes extraterrestres se trouvent dans le système solaire et transmettent un signal vers la Terre, intentionnellement ou non, que nous pourrions le détecter avec l'infrastructure SETI actuelle. Toute personne connaissant les moyens à disposition de SETI n'accepterait cette allégation pour d'autres fréquences que la bande de 1 à 3 GHz (en particulier les raies de 18 et 21 cm)."

Ceci soulève la question de la fréquence d'appel de la sonde. Faut-il tenir compte d'une fréquence telle que le "trou d'eau" décrite par Morrison et son équipe ou peut-il s'agir d'une fréquence spécifique, différente pour une transmission planétaire et pour un vaisseau spatial en orbite de parking ?

Pour Stride, "les raies d'émission de l'hydroxyle OH et de l'hydrogène neutre identifiées par Cocconi et Morrison furent d'excellents premiers choix pour une fréquence d'appel SETI. Toutefois, après 44 ans de recherche aux alentours de ces fréquences, aucun signal confirmé n'a été identifié et il est peu probable qu'il existe une quelconque fréquence 'magique' ."

Il est intéressant de noter que le message envoyé en 1974 depuis Arecibo fut transmit à 2380 MHz (12.6 cm), une fréquence bien au-dessus de "trou d'eau". Les premières expériences "SETI actives" ne cherchaient pas à transmettre à certaines fréquences bien déterminées telle que 1420 ou 1665 MHz. De plus 2380 MHz n'est la seconde harmonique d'aucune fréquence particulière. L'émetteur d'Arecibo fut construit pour des expériences radars planétaires dans la bande S et Frank Drake l'utilisa parce que c'était le seul émetteur disponible.

Une civilisation extraterrestre peut faire le même choix en transmettant sur une quelconque fréquence d'appel, en basant sa décision sur la seule économie ou la facilité d'utiliser leur émetteur à certaines fréquences. Aussi la recherche de signaux sur des fréquences beaucoup plus étendues et aussi élevées que la bande de 12 à 60 GHz, est une décision digne de considération.

Choisir une fréquence préférée pour rechercher les émissions de sondes robots extraterrestres dans le système solaire est difficile à déterminer car les motivations et le type d'émission électromagnétique d'une telle sonde sont inconnus. Si la sonde découvre notre civilisation et désire engager une communication avec nous, elle peut scanner nos émissions planétaires et choisir une fréquence calme ou une bande spectrale pour attirer notre attention.

A gauche, avec ses 305 m de diamètre, le radiotélescope d'Arecibo photographié en novembre 2019, après sa restauration, représente actuellement la deuxième plus grande infrastructure fixe. Il est opérationnel depuis le 1 novembre 1963. A droite, le nouveau radiotélescope FAST de 500 m de diamètre installé dans la province de Guizhou, dans le sud de la Chine. Le projet débuta en 1994 tandis que la construction proprement dite commença en 2011 et s'acheva partiellement en 2016. A présent, l'instrument est opérationnel.

Nous avons décrit ailleurs qu'il existe plusieurs fréquences réservées à la radioastronomie (par exemple le sulfite de carbone, COS, sur 97.981 GHz) qu'une sonde pourrait utilisée comme fréquence d'appel en utilisant un signal de faible puissance.

Si on fait l'hypothèse que ces sondes extraterrestres utilisent de petite antenne directionnelle de 10 cm de diamètre, on peut s'attendre que leur fréquence d'appel soit située dans la région millimétrique du spectre. En utilisant un système de détection limité aux énergies comprises entre 0.5 et 10 GHz on pourrait passer sur des signaux artificiels émis à plus hautes fréquences.

D'un autre côté, si les sondes sont suffisamment grandes et émettent des bouffées de rayons gamma à travers leur système de propulsion, on peut imaginer se concentrer sur les sous-produits de tels phénomènes qui présentent des caractéristiques de très large bande (et dès lors d'être peu parasités par les interférences terrestres).

Deuxième partie

Déterminer la distance d'un signal