Avi Loeb, le 29 août 2023
Journal d’un voyage interstellaire, Rapport 45
L’équipe d’expédition sur le pont du navire « Silver Star » (27 juin 2023). Le grand cadre en A à l’arrière-plan dirige un long câble entre le navire et le traîneau magnétique situé au fond de l’océan à une profondeur de 2 kilomètres. Le traîneau a récupéré environ 700 sphérules de taille submillimétrique à travers 26 canons qui ont sillonné une région de 10 kilomètres autour de l’emplacement de la boule de feu du premier météore interstellaire reconnu, IM1.
Merveilleuse nouvelle ! Pour la première fois dans l’histoire, des scientifiques ont analysé des matériaux provenant d’un objet de la taille d’un mètre provenant de l’extérieur du système solaire. Cet objet a illuminé le ciel au-dessus de l’océan Pacifique il y a près de dix ans et sa boule de feu lumineuse a été suivie par les satellites du gouvernement américain.
J’ai eu la chance de diriger cette analyse. L’équipe de l’expédition interstellaire du projet Galileo vient d’achever l’analyse préliminaire de 57 sphérules provenant du site d’écrasement du premier météore interstellaire reconnu, IM1. Cinq de ces billes millimétriques proviennent de gouttelettes fondues à la surface d’IM1 lorsqu’il a été exposé à l’immense chaleur de la boule de feu générée par son frottement sur l’air le 8 janvier 2014.
Au total, environ 700 sphérules ont été collectées par l’expédition que j’ai menée dans l’océan Pacifique du 14 au 28 juin 2023. Je présente ci-dessous un aperçu de nos principales découvertes. Des détails techniques et des informations complémentaires peuvent être trouvés dans notre article scientifique, accessible ici, qui a été soumis pour publication dans une prestigieuse revue à comité de lecture. Une description détaillée du voyage au jour le jour peut être trouvée dans mes 44 rapports de journal précédents, accessibles ici.
Le succès de l’expédition n’est pas le fruit du hasard. Nous avons eu la chance d’avoir des membres d’équipe exceptionnels qui ont travaillé de manière désintéressée pour atteindre ce résultat. Notre expérience collective ressemble à celle d’une équipe de football après un match gagné. Tous les membres de l’équipe ont contribué de manière professionnelle et constructive.
Nettoyage à l’aspirateur et grattage des aimants du traîneau par les membres de l’équipe J.J. Siler (à gauche) et Avi Loeb (à droite).
L’origine interstellaire de IM1 a été établie avec un niveau de confiance de 99,999 % sur la base de mesures de vitesse effectuées par des satellites du gouvernement américain, comme l’a confirmé une lettre officielle du commandement spatial américain à la NASA. La courbe de lumière de la boule de feu montre trois éruptions, séparées d’un dixième de seconde l’une de l’autre. Avant d’entrer dans le système solaire, IM1 se déplaçait à une vitesse de 60 kilomètres par seconde par rapport à l’étalon local de repos de la galaxie de la Voie lactée, soit une vitesse supérieure à celle de 95 % de toutes les étoiles situées à proximité du Soleil. Si l’on considère qu’il a conservé son intégrité à une vitesse d’impact sur Terre de 45 kilomètres par seconde jusqu’à une altitude de 17 kilomètres au-dessus de l’océan Pacifique, sa résistance matérielle devait être supérieure à celle des 272 roches spatiales répertoriées par la NASA dans le catalogue de météorites CNEOS, y compris la minorité de 5 % d’entre elles qui sont des météorites ferreuses.
Les sphérules récupérées sont analysées à l’aide des meilleurs instruments au monde dans quatre laboratoires situés à l’université de Harvard, à l’université de Berkeley et à l’université d’Oxford : Harvard University, UC Berkeley, Bruker Corporation et l’Université de technologie de Papouasie-Nouvelle-Guinée – dont le vice-chancelier a signé un protocole d’accord avec l’Université de Harvard pour un partenariat sur les recherches de l’expédition.
Matériel recueilli sur le traîneau magnétique sur le site de IM1, montrant une sphérule riche en fer de 0,4 millimètre de diamètre (flèche blanche) sur un fond de débris de coquillages et autres débris.
La collecte de sphérules par l’expédition a eu un rendement par masse de fond qui a augmenté de manière significative le nombre de sphérules près de la trajectoire d’IM1. Les cartes thermiques ci-dessous montrent que la collection de sphérules avait trois régions à haut rendement, colorées en jaune, par rapport aux régions de contrôle colorées en violet, reflétant potentiellement les trois éruptions de la courbe de lumière d’IM1.
Carte thermique de la densité des sphérules (nombre par masse de matière analysée en grammes). En supposant que la première éruption de la courbe de lumière de la boule de feu se situe au début du Run 4, nous avons placé trois étoiles pour les emplacements des trois éruptions. La barre de couleur maximale est coupée à 0,35 dans cette visualisation. Chaque pixel coloré de la carte thermique représente 0,555 kilomètre de côté.
Zoom sur la région échantillonnée autour de la trajectoire prédite de l’IM1 (boîte orange) et la région d’erreur du DoD (boîte rouge). À titre de référence, les points représentent les enregistrements GPS de la trajectoire du navire lors des différents passages numérotés.
La carte thermique a été dérivée des statistiques de détection des sphérules par ma post-doctorante, Laura Domine. Elle a grandement bénéficié des 622 sphérules découvertes par mon stagiaire d’été, Sophie Bergstrom. L’analyse approfondie de la composition des sphérules a été réalisée par Stein Jacobsen et son équipe du laboratoire de cosmochimie de l’université de Harvard.
Fait remarquable, l’analyse conservatrice de Stein a révélé que cinq sphérules uniques provenant des régions à haut rendement (jaunes) proches de la trajectoire d’IM1, et nulle part ailleurs, présentaient un schéma de composition d’éléments extérieurs au système solaire, jamais vu auparavant. Ce résultat a été obtenu après la création de la carte thermique et a fourni une confirmation indépendante que IM1 est responsable de l’excès de sphérules dans les régions jaunes.
De droite à gauche : Stein Jacobsen, Avi Loeb et Sophie Bergstrom, derrière le spectromètre de masse dans le laboratoire de Jacobsen à l’université de Harvard (31 juillet 2023).
Les images de la microsonde électronique du laboratoire de Stein sont également fascinantes. Un exemple de sphérule de grande taille (1,3 mm de diamètre maximum) dans la région à haut rendement (jaune) près de la trajectoire d’IM1 est S21 de la série 14. Cette sphérule de travers, illustrée dans l’image ci-dessous, est un composite de trois sphérules qui se sont solidifiées peu après la fusion, trop tard pour que le produit de la fusion devienne sphérique.
Image à la microsonde électronique de S21 du cycle 14 dans la région à haut rendement de la trajectoire de IM1.
L’émergence de cette sphérule composite S21 par la fusion de gouttelettes plus petites dans le volume initial de la boule de feu a une explication quantitative simple. Naturellement, Stein a d’abord choisi cette grande sphérule pour en analyser la composition à l’aide de son spectromètre de masse ultramoderne. Les résultats sont alléchants.
Le modèle de composition « BeLaU » a été mesuré par le spectromètre de masse de Harvard. Les abondances élémentaires de la masse totale de la sphérule massive S21 normalisées par rapport à la norme du système solaire des chondrites CI (représentée par une valeur d’unité sur l’axe vertical) sont représentées sur le graphique.
Comme le montre la figure ci-dessus, S21 était fortement enrichi en béryllium (Be), en lanthane (La) et en uranium (U), par rapport à la composition standard du système solaire des chondrites CI. C’est ce qui a conduit Stein à qualifier ce modèle d’abondance unique de « BeLaU » : « BeLaU ».
Le profil d’abondance « BeLaU » des éléments de la sphérule S21 et de quatre autres sphérules dans les régions à haut rendement (jaunes) des passages 4, 13 et 14, près de la trajectoire de IM1, montre également la perte d’éléments volatils, comme on peut s’y attendre lors de l’explosion d’un objet non-terrestre.
Les abondances mesurées des éléments lourds au-delà du lanthane sont systématiquement bien supérieures à celles de la norme du système solaire des chondrites CI, ce qui suggère que les sphérules « BeLaU » proviennent de l’extérieur du système solaire. La source avait une très faible teneur en éléments ayant une affinité avec le fer, tels que le rhénium (Re). Le site de naissance de IM1 pourrait avoir été une croûte différenciée d’une exo-planète avec un noyau de fer et un océan de magma. L’absence d’éléments volatils est très probablement due à des pertes par évaporation lors du passage d’IM1 dans la basse atmosphère terrestre.
Dans l’ensemble, une fraction significative des sphérules provenant des passages à proximité des régions à haut rendement (jaunes) d’IM1 ont des abondances « BeLaU », mais aucune sphérule de ce type n’a été trouvée dans les régions de contrôle éloignées de la trajectoire d’IM1. Cet excès est cohérent avec le fait que IM1 double le nombre de sphérules par unité de surface dans les régions jaunes. Une analyse détaillée montre que les divergences entre le modèle d’abondance « BeLaU » et les environnements du système solaire ne peuvent pas provenir des océans de magma de la Terre, de la Lune ou de Mars.
Le modèle d’abondance « BeLaU » pour cinq sphérules proches de la trajectoire d’IM’1 en fonction de la volatilité des éléments, c’est-à-dire de leur capacité à être perdus par évaporation lors de l’explosion d’IM1.
Les rapports isotopiques du fer constituent un test indépendant permettant de déterminer si les sphérules « BeLaU » proviennent d’une source extraterrestre. En effet, la sphérule géante « BeLaU » S21 de la série 14 s’écarte considérablement des divers environnements du système solaire en termes d’abondance du Fer-57 par rapport au Fer-56. Etant donné que cette sphérule a été collectée dans la région à haut rendement (jaune) autour de la trajectoire d’IM1, ceci est cohérent avec une origine interstellaire pour IM1.
La grande sphérule « BeLaU » S21 du Run 14 s’écarte considérablement des divers environnements du système solaire en termes d’abondance isotopique du Fer-57 par rapport au Fer-56. Étant donné que cette sphérule a été collectée dans la région à haut rendement autour de la trajectoire d’IM1, ce résultat suggère une origine interstellaire pour IM1, contrairement à ce que l’on trouve dans les environnements connus du système solaire.
L’équipe de Ryan Weed effectuant des mesures SEM/EDS sur des sphérules IM1 au département d’ingénierie nucléaire de l’université de Berkeley.
Dans le laboratoire de Ryan Weed à l’université de Berkeley, des mesures au microscope électronique à balayage et à la spectroscopie X à dispersion d’énergie (SEM-EDS) ont été effectuées sur un premier inventaire d’échantillons de sphérules. Les images obtenues au microscope électronique montrent des structures en « poupées russes » de sphères à l’intérieur de sphères intégrées dans une matrice à structure dendritique et indiquant un refroidissement rapide au cours d’une explosion.
Sphérule S4 de la série 8, montrant la structure intérieure de sphères dans des sphères, avec les plus petites micro-sphérules d’environ 5-10 microns de diamètre.
Altogether, the highlights of our findings are twofold:
(i) L’étude par traîneau magnétique a permis de récupérer environ 700 sphérules d’un diamètre de 0,05 à 1,3 millimètre au cours de 26 passages couvrant une zone d’étude d’un quart de kilomètre carré au total.
(ii) La spectrométrie de masse montre des sphérules uniques provenant des régions à haut rendement proches de la trajectoire de IM1, avec un fort enrichissement en Be, La et U, ainsi qu’une très faible teneur en éléments ayant une forte affinité avec le fer, comme Re. Les éléments volatils ont été perdus par évaporation lors de la traversée de l’atmosphère terrestre par IM1.
Les sphérules présentant les abondances « BeLaU » n’ont été trouvées que le long de la trajectoire de IM1 et non dans les régions de contrôle. Le modèle d’abondance élémentaire « BeLaU » ne correspond pas aux alliages terrestres, aux retombées d’explosions nucléaires, aux abondances de l’océan magmatique de la Terre, de sa Lune ou de Mars, ou à d’autres météorites naturelles du système solaire. Cela confirme l’origine interstellaire d’IM1, indépendamment de la mesure de sa vitesse élevée telle que rapportée dans le catalogue CNEOS et confirmée dans une lettre officielle adressée à la NASA par l’US Space Command.
Étant donné que les sphérules d’IM1 ont fondu à la surface de l’objet, l’abondance accrue de Be peut représenter un indicateur de spallation de rayons cosmiques à la surface d’IM1 au cours d’un voyage interstellaire prolongé à travers la Voie lactée. Cela constitue un quatrième indicateur d’une origine interstellaire pour IM1, en plus de sa vitesse élevée, de sa composition en éléments lourds et de ses rapports isotopiques du fer. Certains de ces indicateurs peuvent être utilisés pour identifier l’origine interstellaire de météorites historiques pour lesquelles on ne dispose pas d’informations sur leur vitesse orbitale par rapport au Soleil.
Ryan Weed (à gauche) passe l’aspirateur sur l’aimant du traîneau en portant le T-shirt « Interstellar Expedition Team ».
Les abondances accrues d’éléments lourds peuvent expliquer la grande résistance matérielle déduite pour IM1 sur la base de la pression de bélier élevée qu’il a pu supporter avant de se désintégrer.
La grande résistance des matériaux déduite pour IM1 peut être testée expérimentalement en assemblant un mélange de matériaux basé sur la composition « BeLaU », avec une compensation appropriée pour les éléments volatils perdus.
Le modèle d’abondance « BeLaU » pourrait s’expliquer si IM1 provenait d’une croûte hautement différenciée d’une exoplanète avec un noyau de fer. Dans ce cas, la vitesse élevée d’IM1, ~60 kilomètres par seconde dans l’étalon local de repos de la galaxie de la Voie lactée, et le nombre extrêmement élevé d’objets similaires par étoile, 10 puissance 23, déduit statistiquement pour la population d’objets interstellaires de la taille d’un mètre, sont difficiles à expliquer par des processus dynamiques communs.
La surabondance d’éléments lourds de « BeLaU » pourrait provenir de l’enrichissement et de la fragmentation des éjectas de supernovae à effondrement de cœur ou de fusions d’étoiles à neutrons par le processus dit « r ». Cependant, le modèle « BeLaU » présente également un enrichissement dit « processus s » qui doit provenir d’une origine indépendante, comme les étoiles de la branche géante asymptotique (AGB). Une possibilité plus exotique est que ce schéma d’abondance inhabituel, avec un uranium presque mille fois plus abondant que la valeur standard du système solaire, puisse refléter une origine technologique extraterrestre. Ces interprétations seront examinées de manière critique, ainsi que les résultats supplémentaires de l’analyse des sphérules, dans le cadre de travaux futurs.
Quelle que soit l’interprétation, il s’agit d’une découverte historique, car c’est la première fois que des scientifiques analysent des matériaux provenant d’un objet de grande taille arrivé sur Terre depuis l’extérieur du système solaire.
Les mains d’Avi Loeb ouvrant la valise contenant les sphérules provenant du site du premier météore interstellaire reconnu, IM1. Le contenu a été livré par FedEx en quelques jours, mais il a probablement fallu des milliards d’années pour qu’il arrive sur Terre avant cela.
L' »expédition interstellaire » était risquée. Il y avait de nombreux points d’échec potentiels, tels que : ne pas obtenir le financement nécessaire de 1. 5 millions de dollars, ne pas recruter des ingénieurs et des navigateurs qualifiés pour l’expédition, ne pas construire les machines appropriées pour accomplir la tâche, ne pas faire en sorte que le traîneau reste au fond de l’océan à cause de la portance exercée par le câble qui le relie au navire, ne pas trouver les sphérules magnétiques d’IM1 au fond de l’océan, ne pas avoir suffisamment de sphérules d’IM1 pour les trouver dans la zone étudiée, ne pas avoir suffisamment de sphérules d’IM1 pour les trouver dans la zone étudiée, ne pas remarquer les sphérules parmi les cendres volcaniques, et ne pas avoir accès à un spectromètre de masse ultramoderne qui aurait permis une découverte fiable du modèle d’abondance « BeLaU » sans précédent.
Inspection de la récolte du traîneau magnétique par une nuit pluvieuse. De gauche à droite : Avi Loeb, Charles Hoskinson – qui a généreusement financé l’expédition à hauteur de 1,5 million de dollars -, Ryan Weed et Jeff Wynn. Derrière le traîneau, Josh Saltzman filme l’événement pour un documentaire.
Mais bien avant tout cela, j’aurais pu décider de ne pas poursuivre ce projet en raison de l’opposition extrême d' »experts » en roches spatiales qui étaient « malades d’entendre les affirmations farfelues d’Avi Loeb », selon un article du New-York Times et un profil du New-York Times Magazine.
Je souhaite à ces astronomes bonheur et prospérité. Maintenant que nous avons découvert des sphérules de composition extrasolaire à proximité de la trajectoire d’IM1, ils feraient mieux de se rétracter en affirmant que l’US Space Command avait surestimé la vitesse d’IM1 d’un facteur important et qu’IM1 était une météorite pierreuse provenant du système solaire. Nous savons maintenant qu’IM1 était interstellaire. Au lieu de rejeter les données, ils feraient mieux de revoir leur modèle.
Le succès de l’expédition illustre la valeur de la prise de risque dans le domaine scientifique, qui permet de découvrir de nouvelles connaissances. Les sphérules « BeLaU » découvertes constituent un signal d’alarme à distance, qui incite les astronomes à faire preuve de plus de curiosité et d’ouverture d’esprit.
Art Wright, chef d’équipe de l’expédition, et Avi Loeb, scientifique en chef, contemplant la prochaine expédition au coucher du soleil (27 juin 2023).
Ma fascination initiale pour un autre objet interstellaire, `Oumuamua, en octobre 2017, a été déclenchée par la réalisation que sa simple détection entrait en conflit avec ma prédiction d’une abondance beaucoup plus faible d’objets interstellaires dans un article de 2009, sur la base de ce que l’on savait du système solaire. Les erreurs sont l’occasion d’apprendre quelque chose de nouveau. Mon implication ultérieure dans IM1 a fait suite à une interview radio de John Catsimatidis en janvier 2019 sur le météore du Kamtchatka qui avait explosé quelques semaines plus tôt et qui m’a amené à me demander si le catalogue CNEOS contenait des objets interstellaires comme `Oumuamua.
Le nom que nous avons attribué à IM1 signifie « Je suis un » : « Je suis un », ce qui correspond non seulement au premier météore interstellaire reconnu, mais aussi à un membre d’une grande population d’objets similaires. Le deuxième météore interstellaire, IM2, ressemble à « Je suis aussi ». Trouver la première et la deuxième fourmi dans une cuisine est alarmant car cela signifie qu’il y a beaucoup d’autres fourmis dans la nature. Un taux de détection aléatoire d’une fois par décennie pour les objets interstellaires de la taille d’un mètre implique que quelques millions d’objets de ce type se trouvent à tout moment sur l’orbite de la Terre autour du Soleil. Certains d’entre eux peuvent représenter des déchets spatiaux technologiques provenant d’autres civilisations.
Lors de mon jogging habituel au lever du soleil sur le pont du Silver Star, on m’a demandé : « Fuyez-vous quelque chose ou courez-vous vers quelque chose ? » J’ai répondu : « Les deux. Je fuis les collègues qui ont des opinions tranchées sans chercher de preuves, et je cours vers une intelligence supérieure dans l’espace interstellaire ».
À PROPOS DE L’AUTEUR
Avi Loeb est à la tête du projet Galileo, directeur fondateur de l’initiative « Trou noir » de l’université de Harvard, directeur de l’institut de théorie et de calcul du centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian et ancien président du département d’astronomie de l’université de Harvard (2011-2020). Il préside le comité consultatif du projet Breakthrough Starshot, et est un ancien membre du Conseil des conseillers du président pour la science et la technologie et un ancien président du Conseil de la physique et de l’astronomie des Académies nationales. Il est l’auteur du best-seller « Extraterrestrial : The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth » et co-auteur du manuel « Life in the Cosmos », tous deux publiés en 2021. Son nouveau livre, intitulé « Interstellar », devrait être publié en août 2023.
Ce que j’en pense…
Son récit démontre parfaitement ce qu’est une expédition scientifique, et les ressources que cela implique, qu’il s’agisse de moyen financier, matériel ou humain.
On voit aussi très bien les compétences et les instruments nécessaires pour effectuer des analyses sérieuses.
Et on comprend aussi que la Science, c’est le travail d’une équipe, et pas d’un seul homme.
Manifestement il pense avoir la preuve que IM1 est un objet extrasolaire. Toutefois ces travaux seront publiés, et revus par la communauté scientifique qui au final abondera dans son sens, ou pas.
Evidemment, les personnes qui ont supposés que l’on récupérerai un débris ou autre artefact de soucoupes volantes seront déçus. Pour cela, il est préférable de se tourner vers David Grusch.