Mise à jour le 10 Juin 2019
CONFÉRENCE DÉBAT
« LE
TEMPS DES SCIENCES DE L’UNIVERS »
À L’ACADÉMIE DES SCIENCES
INSTITUT DE FRANCE
21 Mai 2019
23 Quai Conti Paris 75006
Photos : JPM pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution
peuvent m'être
demandées directement)
BREF COMPTE RENDU
La grande salle des
séances de l’Académie pour cet évènement exceptionnel.
Vidéo de l’évènement : voir page d’accueil pour toutes les
vidéos.
Ce colloque est introduit comme suit :
Le temps est fondamental en astronomie comme en géologie.
L’observation de l’Univers primordial repose sur le temps de la physique des
particules et de la théorie des champs.
L’astronomie utilise le temps atomique pour ses mesures
ultra-précises et ses échelles de temps, menant à une connaissance de plus en
plus fine des irrégularités de la rotation de la Terre. La paléontologie a
permis au 19e une datation relative des périodes géologiques ; dans la première
moitié du 20e, la géochimie a donné accès à la datation absolue par des mesures
isotopiques. Dans la seconde moitié du 20e, on a pu combiner anomalies
magnétiques et datations isotopiques pour construire une échelle des inversions
du champ magnétique et déchiffrer la cinématique des plaques. Le calcul des
cycles de Milankovitch permet désormais une calibration astronomique de
l’échelle des temps géologique. Du Big Bang à la formation du système solaire,
de la naissance de la Terre à l'évolution des espèces, on date les grandes
étapes et les accidents de cette histoire du monde, et on tente d'en prédire les
évolutions futures.
Cette conférence présentera les avancées scientifiques récentes
qui en résultent dans tous les domaines des sciences de la Terre et de
l'Univers.
Comme toutes les vidéos sont publiées, je ne fais qu’un très très
court CR de cette réunion.
CONFÉRENCE
DÉBAT : Le Temps des Sciences de l’Univers.
1.
Le Temps cosmologique par
N Palanque Delabrouille.
2.
L’apport du Temps atomique à
l’astronomie par N Dimarcq
3.
L’évolution du vivant et les
repères du Temps géologique par Ph Janvier
4.
Les âges de la Terre et du
Système Solaire par M Boyet
5.
Astronomie et échelle de Temps
géologiques par J Laskar.
CONFÉRENCE - DÉBAT
1- LE TEMPS COSMOLOGIQUE
PAR N PALANQUE DELABROUILLE.
Tiré du programme :
Nathalie PALANQUE-DELABROUILLE Cosmologiste, Institut de
recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu), CEA Saclay
Nathalie Palanque-Delabrouille est directrice de recherche au
CEA, spécialiste de cosmologie et porte-parole de l’expérience internationale
DESI dédiée à l’étude de la matière et de l’énergie noires de notre univers.
Très active dans la diffusion des sciences, elle donne de
nombreuses conférences et a présidé en 2018 le grand prix du festival
international du film scientifique Parisciences.
Son travail de recherche a été récompensé à plusieurs reprises,
notamment en 2010 par le prix Thibaud de l’Académie des sciences, belles-lettres
et arts de Lyon et en 2017 par le prix Irène Joliot-Curie pour la femme
scientifique de l’année.
La
cosmologie donne un âge à l’Univers, mais la notion même de temps a-t-elle un
sens ?
L’histoire de l’Univers repose non pas sur une datation
externe, mais sur un modèle mathématique que les données observationnelles
testent, valident ou infirment.
Dans cet exposé, nous mentionnerons les hypothèses clefs sur
lesquelles le modèle est établi.
Nous aborderons quelques jalons cosmiques fondamentaux qui
fournissent des informations sur les conditions dans le cosmos à différentes
époques.
Toutefois, seul le modèle cosmologique nous permet d’associer
ces événements à un temps donné.
Une autre histoire serait-elle possible ?
Jusqu’où pouvons-nous remonter la flèche du temps ?
Existe-t-il un « temps zéro » ?
POUR ALLER PLUS LOIN :
Pleins feux sur la matière noire : CR de la conf IAP de N. Pal. Delabrouille
du 4 sept 2018
Les nouveaux messagers du cosmos : CR de la conf. SAF (Cosmo) de N Pal.
Delabrouille du 20 sept 2014
Matière et énergie noires : CR de la conf. de N Palanque Delabrouille à
l’IAP le 5 Avr 2011
Du temps
physique au temps cosmologique : le rétablissement de la flèche du temps par
H Barreau
Qu'est que le temps :
vision cosmologique. A. Barrau
La disparition du Temps en relativité par M Lachièze Rey
2- L’APPORT DU TEMPS
ATOMIQUE À L’ASTRONOMIE PAR N DIMARCQ.
Noël
DIMARCQ Physicien, Laboratoire Astrophysique relativiste théories expériences
métrologie instrumentation signaux (Artemis), Observatoire de la Côte d’Azur,
université Côte d’Azur
Après avoir dirigé le laboratoire Systèmes de référence
temps-espace (SYRTE) à Paris et le réseau d'excellence national Formation,
innovation, recherche, services et transfert en temps-fréquence (FIRST-TF), Noël
Dimarcq, directeur de recherche CNRS au laboratoire Artemis (Nice), est
actuellement directeur adjoint de l’Observatoire de la Côte d’Azur.
Son domaine de recherche concerne les mesures de très haute
précision par interférométrie atomique et la métrologie du temps et des
fréquences.
Noël Dimarcq a reçu pour ses travaux plusieurs distinctions dont
la médaille d’argent du CNRS. Il est membre du Bureau des Longitudes et du
Comité international des poids et mesures.
Pendant des siècles, la mesure précise du temps a été réalisée
à partir d’observations astronomiques.
Mais, depuis plusieurs décennies, ce sont les horloges
atomiques qui réalisent l’échelle de temps de référence UTC avec une précision
exceptionnelle, avec des applications importantes pour la science et la société.
L’exposé présentera quelques illustrations du lien fort entre
espace et temps issu du mariage entre les domaines de l’astrogéodésie et de la
métrologie du temps et des fréquences.
Il décrira les principales méthodes, terrestres et spatiales,
permettant de réaliser les systèmes de référence spatio-temporels et de
déterminer précisément les paramètres d’orientation de la Terre, ces éléments
étant indispensables à la navigation spatiale et à la compréhension de la
dynamique globale de la Terre.
POUR ALLER PLUS LOIN :
Horloges atomiques et Temps : CR conf VEGA de N Dimarcq du 25 Nov 2017
La mesure du Temps : CR de la conf IAP de Noël Dimarcq du 5 Nov 2013
Les horloges atomiques par N Dimarcq.
A quoi servent les horloges atomiques ? conférence par C Salomon ENS
De la
lumière laser aux atomes ultrafroids par le labo K-B
Qui décide de l'heure qu'il est ? Interview de N Dimarcq.
La Mesure
du Temps, évolution historique par Jean Souchay, SYRTE, Observatoire de
Paris
3- L’ÉVOLUTION DU VIVANT
ET LES REPÈRES DU TEMPS GÉOLOGIQUE PAR Ph JANVIER.
Philippe JANVIER Paléontologue, Muséum national d’histoire
naturelle et Académie des sciences
Philippe Janvier est paléontologue, directeur de recherche
émérite au CNRS, membre de l’Académie des sciences et travaille au Muséum
national d’Histoire naturelle sur les premiers vertébrés fossiles, datant de 535
à 360 millions d’années, qu’il a découvert et décrit dans les terrains
paléozoïques dans diverses régions.
Son ouvrage Early vertebrates synthétise l’histoire évolutive des
vertébrés et les adaptations majeures qui ont marqué les premières étapes de
l’histoire de ce groupe zoologique.
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Clic sur l’image pour voir tous les détails. |
Les âges de la Terre |
La découverte du principe de superposition des couches de
sédiments par Nicolas Steensen (Sténon) en 1669 a montré l’irréversibilité du
temps.
Il fallait trouver des repères chronologiques relatifs dans ce
temps « long » et linéaire.
Buffon a montré que des fossiles comptaient des « espèces
perdues ».
Son élève Lamarck, savait distinguer les très petites
différences entre les espèces, qu’il voyait comme la preuve d’un continuum dans
l’histoire du vivant.
Il l’appliqua à la succession des espèces de mollusques
trouvées dans les sédiments du Bassin de Paris, chaque couche étant repérée par
une espèce particulière.
Cette méthode empirique a été étendue à tous les terrains
sédimentaires par Smith, Lyell et d’Orbigny qui y ont défini des subdivisions,
constituant une « échelle stratigraphique » devenue internationale et désormais
bien étalonnée grâce aux datations absolues radiométriques aux limites des
étages.
Darwin a conçu l’histoire du vivant comme une hiérarchie, un «
arbre » qu’il était difficile d’adapter à un temps géologique linéaire. Les
données paléontologiques impliquaient l’existence de nombreuses lacunes du
registre fossile, que la systématique phylogénétique de Willi Hennig a permis de
combler par la datation des derniers ancêtres communs.
La « conversion » de l’échelle stratigraphique en une
hiérarchie permet une meilleure adéquation entre celle-ci et l’arbre du vivant.
Les premières bactéries : - 3,7 Ga
La photosynthèse vers : - 3 Ga
La reproduction sexuée vers : - 1,2 Ga
Sortie des eaux vers : - 500 Ma à – 400 Ma.
POUR ALLER PLUS LOIN :
International Commission on Stratigraphy
L’échelle chronostratigraphique
4- LES ÂGES DE LA TERRE
ET DU SYSTÈME SOLAIRE PAR M. BOYET.
Maud BOYET Géocosmochimiste, Laboratoire Magmas et volcans (LMV),
université Clermont Auvergne Directrice de recherche au Laboratoire Magmas et
Volcans de l’université Clermont Auvergne,
Maud Boyet est géocosmochimiste.
Elle travaille sur l’évolution de notre planète Terre au tout
début de son histoire.
L’étude des couples radioactifs et le développement des
radioactivités éteintes ont notamment permis d’établir un cadre chronologique
relativement précis concernant la condensation du gaz de la nébuleuse solaire,
la formation et la structuration chimique des corps planétaires et des planètes.
La radioactivité naturelle des roches terrestres et
extraterrestres donne accès à la mesure absolue et relative du temps, et par ce
biais, à la reconstruction de l'histoire de la formation et de l'évolution
précoce du système solaire et de la Terre.
L'événement le plus ancien que l'on peut dater est la
condensation de minéraux réfractaires à très haute température dans le gaz
entourant le Soleil en formation il y a
4567,3 ± 0,3 Ma.
Les simulations astrophysiques d'effondrement du nuage
protosolaire et de constitution du disque d'accrétion montrent que cet âge «
zéro » est à quelques 100 ka près celui du début de la formation du Soleil.
Des premières planètes de quelques centaines de km de diamètre
se forment dans les 500 ka qui suivent, Mars atteint 50% de sa taille environ 2
Ma plus tard, la Terre se construit par accrétion d'embryons de taille martienne
en 50 à 100 Ma avec une dernière collision géante dont la Lune est issue.
La Lune et la Terre se différencient très vite et la Terre
commence sa longue évolution géologique marquée par le début de la dynamo et
d'une tectonique des plaques, l'apparition de la vie, et la mise en place de
processus géochimiques qui modulent la composition de l'atmosphère et la
température de surface à l'échelle des temps géologiques.
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POUR ALLER PLUS LOIN :
Chronologie de la formation du S. Solaire : CR de la conf SAF de M
Chaussidon du 8 Mars 2017
Cours de géochronologie par l’Université de Lille.
Principe de la méthode de datation par chaînes radioactives
5- ASTRONOMIE ET ÉCHELLE
DE TEMPS GÉOLOGIQUE PAR J. LASKAR.
Jacques LASKAR Astronome, Institut de mécanique céleste et de
calcul des éphémérides (IMCCE), Observatoire de Paris et Académie des sciences
Jacques Laskar est astronome à l’Observatoire de Paris, directeur
de recherche au CNRS, membre de l’Académie des sciences et du Bureau des
Longitudes.
Il travaille sur la dynamique des systèmes planétaires.
En prolongeant les travaux de Laplace et de Lagrange par des
calculs analytiques sur ordinateur, il a mis en évidence le mouvement chaotique
des planètes du Système Solaire, ce qui rend impossible la détermination de
leurs orbites au-delà de 60 millions d'années.
Il a aussi montré que l'axe de rotation de Mars est fortement
chaotique et que l’axe de la Terre ne doit sa stabilité qu'à la présence de la
Lune.
Selon la théorie de Milankovitch (1941), les grands
changements climatiques du passé ont pour origine les variations de l’orbite
terrestre et de son axe de rotation résultant de l’attraction gravitationnelle
des autres planètes.
On peut suivre ces variations sur plusieurs millions d’années
(Ma) dans les enregistrements sédimentaires géologiques, bien que les mécanismes
qui transfèrent l’insolation forcée à la réponse climatique et aux variations
des sédiments ne sont pas connus avec précision.
Cette corrélation entre les enregistrements sédimentaires des
variations climatiques et les variations de l'insolation à la surface de la
Terre, obtenues par les calculs de mécanique céleste tenant compte du mouvement
de l'ensemble des planètes du système solaire permet d'obtenir une échelle de
temps astronomique pour les temps géologiques.
Depuis 2004, l'échelle de temps du Néogène (0-23Ma) est
calibrée astronomiquement, et ce travail se prolonge actuellement vers
l'ensemble du Cénozoïque (0-66Ma).
Une difficulté importante existe cependant en raison de la
limite de prédictibilité de la mécanique céleste due au comportement chaotique
du mouvement des planètes du système solaire.
Tous les corps du Système Solaire s’attirent entre eux à des
degrés plus ou moins importants en fonction de leurs masses et de leurs
distances. Il y a donc interaction entre les orbites des planètes.
Les trajectoires ne sont plus les belles ellipses de Kepler,
elles sont en fait plus ou moins déformées.
Mais ces déformations vont-elles s’accumuler au cours du temps ?
Cela induit une imprécision sur les positions des planètes à très
long terme, un chaos comme le dit J Laskar.
Conclusion : c’est le
chaos !!!
POUR ALLER PLUS LOIN :
Le système solaire est-il stable ? : CR de la conf de J Laskar à l’IAP le 6
Dec 2011
Les planètes telluriques sont chaotiques : CR de la conférence de J Laskar
au BdL
Dernières nouvelles de la planète IX par Jacques LASKAR
Le Système solaire
est-il stable ? par J Laskar
Le passé chaotique du Système solaire trahi par la géologie
Quand la
géologie révèle les secrets du Système solaire passé
Jean Pierre Martin .Président de la Commission de Cosmologie de
la SAF.
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