La terre est comme un organisme vivant ! L'hypothèse du scientifique James Lovelock

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Notre planète est unique. Tout comme chacun de nous est différent des statues de pierre des dieux romains, la Terre est différente de Mars, Vénus et d'autres planètes connues. Racontons l'histoire de l'une des hypothèses peut-être les plus étonnantes et les plus controversées de notre temps - l'hypothèse Gaïa, qui nous invite à considérer la Terre comme un organisme vivant.

La Terre est notre « maison intelligente »

James Ephraim Lovelock a fêté son centenaire l'été dernier. Scientifique, inventeur, ingénieur, penseur indépendant, une personne connue non pas tant pour ses inventions que pour l'hypothèse étonnante que la Terre est un superorganisme autorégulateur qui, pendant la majeure partie de son histoire, les trois derniers milliards d'années, a maintenu des conditions favorables pour la vie à la surface…

Nommée en l'honneur de Gaia - la déesse de la mythologie grecque antique, personnifiant la Terre - l'hypothèse, contrairement aux sciences traditionnelles, suggère que l'écosystème global de la planète se comporte comme un organisme biologique, et non comme un objet inanimé contrôlé par des processus géologiques.

Contrairement aux sciences de la terre traditionnelles, Lovelock propose de considérer la planète non comme un ensemble de systèmes séparés - l'atmosphère, la lithosphère, l'hydrosphère et la biosphère - mais comme un système unique, où chacun de ses composants, en développement et en changement, influence le développement d'autres composants. De plus, ce système s'autorégule et, comme les organismes vivants, possède des mécanismes de relation inverse. Contrairement à d'autres planètes connues, grâce à l'utilisation de relations inverses entre les mondes vivant et inanimé, la Terre maintient ses paramètres climatiques et environnementaux afin de rester un foyer favorable pour les êtres vivants.

Dès son apparition, cette idée a été critiquée à juste titre et n'a pas été acceptée par la communauté scientifique, ce qui ne l'empêche pas pour autant de passionner l'imaginaire et de rassembler de nombreux partisans à travers le monde. Malgré le centenaire, Lovelock maintenant, comme la majeure partie de sa longue vie, restant sous le feu de la critique, continue de défendre la théorie, la modifie et la complique, continue de travailler et de s'engager dans des activités scientifiques.

Y a-t-il de la vie sur Mars

Mais avant de porter son attention sur la vie sur Terre, James Lovelock était occupé à chercher la vie sur Mars. En 1961, quatre ans seulement après que l'URSS a lancé le premier satellite artificiel de notre planète dans l'espace, Lovelock a été invité à travailler à la NASA.

Dans le cadre du programme Viking, l'agence prévoyait d'envoyer deux sondes sur Mars pour étudier la planète et, notamment, rechercher des traces de l'activité vitale de micro-organismes dans son sol. Ce sont les dispositifs de détection de la vie, qui devaient être installés à bord des sondes, que le scientifique a mis au point, travaillant à Pasadena, au Jet Propulsion Laboratory, un centre de recherche qui crée et entretient des engins spatiaux pour la NASA. Soit dit en passant, il a littéralement travaillé côte à côte - dans le même bureau - avec le célèbre astrophysicien et vulgarisateur de la science Karl Sagan.

Son travail n'était pas purement ingénieur. Des biologistes, des physiciens et des chimistes ont travaillé à ses côtés. Cela lui a permis de plonger tête baissée dans des expériences pour trouver des moyens de détecter la vie et d'examiner le problème sous tous ses aspects.

En conséquence, Lovelock s'est demandé: « Si j'étais moi-même sur Mars, comment pourrais-je comprendre qu'il y a de la vie sur Terre ? Et il répondit: "Selon son atmosphère, qui défie toute attente naturelle."L'oxygène libre représente 20 pour cent de l'atmosphère de la planète, tandis que les lois de la chimie disent que l'oxygène est un gaz hautement réactif - et tout doit être lié à divers minéraux et roches.

Lovelock a conclu que la vie - les microbes, les plantes et les animaux, métabolisant constamment la matière en énergie, convertissant la lumière du soleil en nutriments, libérant et absorbant du gaz - est ce qui fait de l'atmosphère terrestre ce qu'elle est. En revanche, l'atmosphère martienne est pratiquement morte et en équilibre à basse énergie avec presque aucune réaction chimique.

En janvier 1965, Lovelock a été invité à une réunion charnière sur la recherche de la vie sur Mars. En préparation d'un événement important, le scientifique a lu un court livre d'Erwin Schrödinger "Qu'est-ce que la vie". Ce même Schrödinger - un physicien théoricien, l'un des fondateurs de la mécanique quantique et l'auteur de la célèbre expérience de pensée. Avec ce travail, le physicien a apporté une contribution à la biologie. Les deux derniers chapitres du livre contiennent les réflexions de Schrödinger sur la nature de la vie.

Schrödinger est parti de l'hypothèse qu'un organisme vivant en train d'exister augmente continuellement son entropie - ou, en d'autres termes, produit une entropie positive. Il introduit le concept d'entropie négative, que les organismes vivants doivent recevoir du monde environnant afin de compenser la croissance de l'entropie positive, conduisant à l'équilibre thermodynamique, et donc à la mort. Dans un sens simple, l'entropie est le chaos, l'autodestruction et l'autodestruction. L'entropie négative est ce que le corps mange. Selon Schrödinger, c'est l'une des principales différences entre la vie et la nature inanimée. Un système vivant doit exporter l'entropie pour maintenir sa propre entropie faible.

Ce livre a inspiré Lovelock à demander: « Ne serait-il pas plus facile de rechercher la vie sur Mars, à la recherche d'une faible entropie comme propriété planétaire, que de s'enfouir dans le régolithe à la recherche d'organismes martiens ? Dans ce cas, une simple analyse atmosphérique à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse suffit pour trouver une faible entropie. Par conséquent, le scientifique a recommandé à la NASA d'économiser de l'argent et d'annuler la mission Viking.

Aux étoiles

James Lovelock est né le 26 juillet 1919 à Letchworth, une petite ville du Hertfordshire au sud-est de l'Angleterre. Cette ville, construite en 1903 à 60 kilomètres de Londres et faisant partie de sa ceinture verte, a été la première colonie au Royaume-Uni, fondée selon le concept urbain de la « cité-jardin ». Au début du siècle dernier, c'est l'idée qui a captivé de nombreux pays sur les mégapoles du futur, qui allieraient les meilleures propriétés d'une ville et d'un village. James est né dans une famille ouvrière, ses parents n'avaient aucune éducation, mais ils ont tout fait pour que leur fils la reçoive.

En 1941, Lovelock est diplômé de l'Université de Manchester, l'une des principales universités britanniques parmi les célèbres « universités de brique rouge ». Là, il a étudié avec le professeur Alexander Todd, un éminent chimiste organique anglais, lauréat du prix Nobel pour l'étude des nucléotides et des acides nucléiques.

En 1948, Lovelock a obtenu son doctorat en médecine du London Institute of Hygiene and Tropical Medicine. Durant cette période de sa vie, le jeune scientifique s'engage dans la recherche médicale et invente les appareils nécessaires à ces expérimentations.

Lovelock se distinguait par une attitude très humaine envers les animaux de laboratoire - au point qu'il était prêt à mener des expériences sur lui-même. Dans l'une de ses études, Lovelock et d'autres scientifiques ont recherché la cause des dommages causés aux cellules et aux tissus vivants lors d'engelures. Les animaux de laboratoire - les hamsters sur lesquels l'expérience a été réalisée - devaient être congelés, puis réchauffés et ramenés à la vie.

Mais si le processus de congélation était relativement indolore pour les animaux, le dégivrage suggérait que les rongeurs devaient mettre des cuillères à soupe chaudes sur leur poitrine afin de réchauffer leur cœur et de forcer le sang à circuler dans le corps. C'était une procédure extrêmement douloureuse. Mais contrairement à Lovelock, ses collègues biologistes n'avaient pas pitié des rongeurs de laboratoire.

Ensuite, le scientifique a inventé un appareil qui avait presque tout ce que l'on peut attendre d'un four à micro-ondes ordinaire - en fait, c'était ça. Vous pouvez y mettre un hamster congelé, régler une minuterie et après un certain temps, il se réveille. Un jour, par curiosité, Lovelock a réchauffé son déjeuner de la même manière. Cependant, il n'a pas pensé à obtenir un brevet pour son invention à temps.

En 1957, Lovelock invente le détecteur à capture d'électrons, un appareil extraordinairement sensible qui a révolutionné la mesure des concentrations ultra-faibles de gaz dans l'atmosphère et, en particulier, dans la détection de composés chimiques dangereux pour l'environnement.

À la fin des années 1950, l'appareil a été utilisé pour démontrer que l'atmosphère de la planète était pleine de résidus du pesticide DDT (dichlorodiphényltrichloroéthane). Ce pesticide extrêmement efficace et facile à obtenir est largement utilisé depuis la Seconde Guerre mondiale. Pour la découverte de ses propriétés uniques, le chimiste suisse Paul Müller a reçu le prix Nobel de médecine en 1948. Ce prix a été décerné non seulement pour les récoltes sauvées, mais aussi pour les millions de vies sauvées: le DDT a été utilisé pendant la guerre pour lutter contre le paludisme et le typhus parmi les civils et les militaires.

Ce n'est qu'à la fin des années 50 que la présence d'un pesticide dangereux a été découverte presque partout sur Terre - du foie de manchot en Antarctique au lait maternel des mères allaitantes aux États-Unis.

Le détecteur a fourni des données précises pour le livre de 1962 "Silent Spring", écrit par l'écologiste américaine Rachel Carson, qui a lancé la campagne internationale pour interdire l'utilisation du DDT. Le livre soutenait que le DDT et d'autres pesticides causaient le cancer et que leur utilisation dans l'agriculture constituait une menace pour la faune, en particulier les oiseaux. La publication a été un événement marquant dans le mouvement environnemental et a provoqué un tollé général, qui a finalement conduit à l'interdiction de l'utilisation agricole du DDT aux États-Unis puis dans le monde en 1972.

Un peu plus tard, après avoir commencé à travailler à la NASA, Lovelock s'est rendu en Antarctique et à l'aide de son détecteur a découvert la présence omniprésente de chlorofluorocarbures - des gaz artificiels qui sont maintenant connus pour appauvrir la couche d'ozone stratosphérique. Ces deux découvertes étaient extrêmement importantes pour le mouvement environnemental de la planète.

Ainsi, lorsque l'US Aeronautics and Space Administration a planifié ses missions lunaires et planétaires au début des années 1960 et a commencé à chercher quelqu'un qui pourrait créer des équipements sensibles pouvant être envoyés dans l'espace, ils se sont tournés vers Lovelock. Fasciné par la science-fiction depuis l'enfance, il a accepté l'offre avec enthousiasme et, bien sûr, n'a pas pu refuser.

Planètes vivantes et mortes

Travailler au Jet Propulsion Laboratory a fourni à Lovelock une excellente occasion de recevoir les premières preuves de la nature de Mars et de Vénus transmises par des sondes spatiales. Et c'étaient, sans aucun doute, des planètes complètement mortes, remarquablement différentes de notre monde florissant et vivant.

La terre a une atmosphère thermodynamiquement instable. Des gaz tels que l'oxygène, le méthane et le dioxyde de carbone sont produits en grandes quantités mais coexistent dans un équilibre dynamique stable.

L'atmosphère étrange et instable que nous respirons nécessite quelque chose à la surface de la Terre qui puisse synthétiser en continu de grandes quantités de ces gaz, ainsi que les éliminer de l'atmosphère en même temps. Dans le même temps, le climat de la planète est assez sensible à l'abondance de gaz polyatomiques tels que le méthane et le dioxyde de carbone.

Lovelock développe progressivement une idée du rôle régulateur de tels cycles de substances dans la nature - par analogie avec les processus métaboliques dans le corps d'un animal. Et la vie terrestre est impliquée dans ces processus qui, selon la théorie de Lovelock, non seulement y participent, mais ont également appris à maintenir les conditions d'existence nécessaires pour elles-mêmes, ayant conclu une certaine forme de coopération mutuellement bénéfique avec la planète.

Et si au début tout cela n'était que pure spéculation, alors en 1971, Lovelock a eu l'occasion de discuter de ce sujet avec l'éminente biologiste Lynn Margulis, la créatrice de la version moderne de la théorie de la symbiogenèse et la première épouse de Carl Sagan.

Margulis est co-auteur de l'hypothèse Gaia. Elle a suggéré que les micro-organismes devraient jouer un rôle de connexion dans le domaine de l'interaction entre la vie et la planète. Comme Lovelock l'a noté dans l'une de ses interviews, "Il serait juste de dire qu'elle a mis de la chair dans les os de mon concept physiologique d'une planète vivante."

En raison de la nouveauté du concept et de son incohérence avec les sciences traditionnelles, Lovelock avait besoin d'un nom court et mémorable. C'est alors, en 1969, qu'un ami et voisin du scientifique, physicien et écrivain, lauréat du prix Nobel, ainsi que l'auteur du roman Le seigneur des mouches, William Golding, proposa d'appeler cette idée Gaia - en l'honneur du ancienne déesse grecque de la Terre.

Comment ça fonctionne

Selon le concept de Lovelock, l'évolution de la vie, c'est-à-dire la totalité de tous les organismes biologiques de la planète, est si étroitement liée à l'évolution de leur environnement physique à l'échelle mondiale qu'ils forment ensemble un seul système auto-développé avec soi. -des propriétés régulatrices similaires aux propriétés physiologiques d'un organisme vivant.

La vie ne se contente pas de s'adapter à la planète: elle la transforme à ses propres fins. L'évolution est une danse en couple dans laquelle tout ce qui est vivant et inanimé tourne. De cette danse émerge l'essence de Gaïa.

Lovelock introduit le concept de géophysiologie, qui implique une approche systémique des sciences de la terre. La géophysiologie est présentée comme une science de la terre synthétique qui étudie les propriétés et le développement d'un système intégral, dont les composants étroitement liés sont le biote, l'atmosphère, les océans et la croûte terrestre.

Ses tâches comprennent la recherche et l'étude des mécanismes d'autorégulation au niveau planétaire. La géophysiologie vise à établir des liens entre des processus cycliques au niveau cellulaire et moléculaire avec des processus similaires à d'autres niveaux connexes, tels que l'organisme, les écosystèmes et la planète dans son ensemble.

En 1971, il a été suggéré que les organismes vivants sont capables de produire des substances qui ont une importance réglementaire pour le climat. Cela a été confirmé quand, en 1973, l'émission de sulfure de diméthyle d'organismes planctoniques mourants a été découverte.

Les gouttelettes de sulfure de diméthyle, entrant dans l'atmosphère, servent de noyaux de condensation de vapeur d'eau, provoquant la formation de nuages. La densité et la superficie de la couverture nuageuse affectent considérablement l'albédo de notre planète - sa capacité à refléter le rayonnement solaire.

En même temps, tombant au sol avec la pluie, ces composés soufrés favorisent la croissance des plantes, qui, à leur tour, accélèrent le lessivage des roches. Les biogènes formés à la suite de la lixiviation sont emportés dans les rivières et finissent par se retrouver dans les océans, favorisant la croissance des algues planctoniques.

Le cycle de déplacement du sulfure de diméthyle est fermé. À l'appui de cela, il a été découvert en 1990 que la nébulosité sur les océans est en corrélation avec la répartition du plancton.

Selon Lovelock, aujourd'hui, lorsque l'atmosphère est surchauffée à cause de l'activité humaine, le mécanisme biogénique de régulation de la couverture nuageuse devient extrêmement important.

Un autre élément régulateur de Gaia est le dioxyde de carbone, que la géophysiologie considère comme un gaz métabolique clé. Le climat, la croissance des plantes et la production d'oxygène atmosphérique libre dépendent de sa concentration. Plus le carbone est stocké, plus l'oxygène est libéré dans l'atmosphère.

En contrôlant la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, le biote régule ainsi la température moyenne de la planète. En 1981, il a été suggéré qu'une telle autorégulation se produit par l'amélioration biogénique du processus d'altération des roches.

Lovelock compare la difficulté à comprendre les processus qui se déroulent sur la planète à la difficulté à comprendre l'économie. L'économiste du XVIIIe siècle Adam Smith est surtout connu pour avoir introduit le concept de « main invisible » dans l'érudition, qui fait que l'intérêt commercial débridé travaille en quelque sorte pour le bien commun.

C'est la même chose avec la planète, dit Lovelock: lorsqu'elle « a mûri », elle a commencé à maintenir des conditions propices à l'existence de la vie, et la « main invisible » a pu diriger les intérêts disparates des organismes vers la cause commune du maintien ces conditions.

Darwin contre Lovelock

Publié en 1979, Gaia: Un nouveau regard sur la vie sur Terre est devenu un best-seller. Il a été bien accueilli par les écologistes, mais pas par les scientifiques, dont la plupart ont rejeté les idées qu'il contenait.

Critique renommé du créationnisme et de la conception intelligente, Richard Dawkins, professeur à l'Université d'Oxford et auteur de The Selfish Gene, a condamné la théorie de Gaia comme une hérésie « profondément imparfaite » contre le principe de base de la sélection naturelle darwinienne: « le plus apte survit ». Pourtant, parce que la théorie de Gaia affirme que les animaux, les plantes et les micro-organismes non seulement sont en compétition, mais coopèrent également pour maintenir l'environnement.

Lorsque la théorie de Gaia a été discutée pour la première fois, les biologistes darwiniens étaient parmi ses adversaires les plus féroces. Ils ont fait valoir que la coopération nécessaire à l'autorégulation de la Terre ne peut jamais être combinée avec la compétition nécessaire à la sélection naturelle.

En plus de l'essence même, le nom, tiré de la mythologie, a également provoqué l'insatisfaction. Tout cela ressemblait à une nouvelle religion, où la Terre elle-même devenait le sujet de la déification. Le talentueux polémiste Richard Dawkins a contesté la théorie de Lovelock avec la même énergie qu'il a utilisée plus tard en relation avec le concept de l'existence de Dieu.

Lovelock a ensuite réfuté leurs critiques avec des preuves d'autorégulation recueillies à partir de ses recherches et de modèles mathématiques qui illustraient le fonctionnement de l'autorégulation climatique planétaire. La théorie de Gaia est une vue physiologique descendante du système Terre. Elle considère la Terre comme une planète dynamiquement réactive et explique pourquoi elle est si différente de Mars ou de Vénus.

La critique était principalement basée sur l'idée fausse que la nouvelle hypothèse était anti-darwinienne.

"La sélection naturelle favorise les activateurs", a déclaré Lovelock. Sa théorie ne détaille que la théorie de Darwin, ce qui implique que la nature favorise les organismes qui laissent l'environnement en meilleur état pour que la progéniture survive.

Les espèces d'êtres vivants qui affectent négativement l'environnement, le rendent moins adapté à la postérité et seront finalement expulsés de la planète - ainsi que les espèces plus faibles et inadaptées sur le plan de l'évolution, a expliqué Lovelock.

Copernic attendant son Newton

En résumé, il faut dire que le concept scientifique de la Terre en tant que système vivant intégral, un super-organisme vivant a été développé par des scientifiques et des penseurs naturalistes depuis le 18ème siècle. Ce sujet a été abordé par le père de la géologie et de la géochronologie modernes James Hutton, naturaliste qui a donné au monde le terme de « biologie » Jean-Baptiste Lamarck, naturaliste et voyageur, l'un des fondateurs de la géographie en tant que science indépendante, Alexander von Humboldt.

Au XXe siècle, l'idée a été développée dans un concept scientifiquement fondé de la biosphère de l'éminent scientifique et penseur russe et soviétique Vladimir Ivanovich Vernadsky. Dans sa partie scientifique et théorique, le concept de Gaïa s'apparente à la « Biosphère ». Cependant, dans les années 70 du siècle dernier, Lovelock ne connaissait pas encore les œuvres de Vernadsky. À cette époque, il n'y avait pas de traductions réussies de son travail en anglais: comme l'a dit Lovelock, les scientifiques anglophones sont traditionnellement « sourds » pour travailler dans d'autres langues.

Lovelock, comme sa collègue de longue date Lynn Margulis, n'insiste plus sur le fait que Gaia est un super-organisme. Aujourd'hui, il reconnaît que, à bien des égards, son terme « organisme » n'est qu'une métaphore utile.

Cependant, le concept de « lutte pour la survie » de Charles Darwin peut être considéré comme une métaphore pour la même raison. En même temps, cela n'a pas empêché la théorie darwinienne de conquérir le monde. Des métaphores comme celles-ci peuvent stimuler la pensée scientifique, nous faisant avancer de plus en plus sur le chemin de la connaissance.

Aujourd'hui, l'hypothèse Gaia est devenue une impulsion pour le développement d'une version moderne de la science organique systémique de la Terre - la géophysiologie. Peut-être qu'avec le temps, elle deviendra la science de la biosphère synthétique que Vernadsky rêvait de créer. Aujourd'hui, il est en passe de devenir et de se transformer en un domaine de connaissance traditionnel et généralement reconnu.

Ce n'est pas un hasard si l'éminent biologiste évolutionniste britannique William Hamilton - le mentor de l'un des critiques les plus désespérés de la théorie, Richard Dawkins, et l'auteur de l'expression "le gène égoïste" utilisée par ce dernier dans le titre de son livre - appelait James Lovelock « Copernicus attendant son Newton ».