Le paradoxe de Fermi : où sont-ils tous ?

En 1950, lors d'un déjeuner à Los Alamos, Enrico Fermi a posé une question à laquelle personne n'a jamais répondu depuis : où sont-ils tous ? L'arithmétique semblait exiger une réponse. La galaxie est assez vieille, assez vaste, et suffisamment peuplée de mondes potentiellement habitables pour que si la vie technologique apparaît ne serait-ce que rarement, elle devrait aujourd'hui être visiblement, manifestement répandue. Elle ne l'est pas. Ce silence, c'est le paradoxe.

On l'appelle habituellement le paradoxe de Fermi, mais la formulation rigoureuse revient à Michael Hart, qui l'a publiée en 1975 dans le Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society. Le « Fait A », comme l'appelait Hart, est simplement ceci : les extraterrestres ne sont pas ici, et n'y ont jamais été. Face à l'âge et à l'échelle de la galaxie, ce fait exige une explication.

Les chiffres rendent ce silence étrange. La Voie lactée contient entre 100 et 200 milliards d'étoiles. Au moins 300 millions d'entre elles abritent des planètes rocheuses, potentiellement habitables, dans leur zone habitable — l'estimation de la mission Kepler de la NASA, publiée par Bryson et al. en 2020. Beaucoup de ces étoiles ont deux à trois milliards d'années de plus que notre Soleil. À un pour cent de la vitesse de la lumière — une vitesse tout à fait à la portée de sondes auto-réplicantes plausibles — une civilisation pourrait traverser toute la largeur de la galaxie en environ dix millions d'années. Dix millions d'années représentent 0,07 % de l'âge de la galaxie. Toute civilisation ayant commencé à s'étendre il y a seulement 100 millions d'années devrait aujourd'hui être partout.

Elle ne l'est pas.

L'inversion perverse

Voici ce qui rend le paradoxe de Fermi différent de tout autre problème scientifique. Dans tous les autres domaines, trouver quelque chose est une bonne nouvelle. Ici, c'est l'inverse.

Robin Hanson a formalisé cela dans un essai de 1998 sous le nom de Grand Filtre. L'argument : le chemin allant de la chimie inerte à une civilisation qui couvre la galaxie comporte de nombreuses étapes, et au moins une d'entre elles doit être quasiment impossible, sinon la galaxie serait visiblement pleine. Ce goulot d'étranglement, le Filtre, s'est soit déjà produit dans notre passé, soit se trouve devant nous.

Si le filtre est derrière nous, nous sommes l'exception rare. L'étape improbable était quelque chose dans notre histoire : l'origine de la vie à partir de la chimie, le saut de la procaryote à l'eucaryote (qui ne s'est peut-être produit qu'une seule fois, via un unique événement d'endosymbiose), la multicellularité, la reproduction sexuée, l'explosion cambrienne. Chacune aurait pu être infiniment rare. Nous avons gagné à une loterie que presque aucune planète ne gagne. La galaxie est silencieuse parce qu'elle est essentiellement vide.

Si le filtre est devant nous, nous sommes en danger profond. Les civilisations technologiques échouent systématiquement à une étape quelque part entre où nous en sommes maintenant et où nous devons parvenir pour traverser la galaxie : anéantissement nucléaire, pathogènes conçus artificiellement, effondrement écologique, un système d'IA qui nous optimise hors de l'existence. La galaxie est silencieuse parce que c'est un cimetière.

L'intuition la plus inconfortable de Hanson est celle qui renverse toute intuition scientifique normale : chaque découverte de vie extraterrestre déplace le Grand Filtre vers nous. Trouver des fossiles microbiens sur Mars serait une nouvelle catastrophique. Cela signifierait que l'origine de la vie est courante, que le filtre n'est pas derrière nous, dans notre passé lointain. Chaque échelon de l'échelle évolutive que nous trouvons apparu indépendamment ailleurs est un échelon qui ne peut pas être le filtre. Le filtre doit se situer au-dessus de l'échelon le plus élevé que nous avons confirmé. Trouvez de la vie multicellulaire complexe ailleurs, et le filtre se situe au niveau de l'intelligence ou au-dessus. Trouvez des civilisations technologiques, et il se situe entre ici et les étoiles.

Un univers stérile est l'univers le plus porteur d'espoir. L'astronome qui a consacré sa carrière à chercher des signaux dans le ciel, Carl Sagan, aurait trouvé cela renversant. Mais la logique est imparable.

Les principales solutions proposées

L'hypothèse de la Terre rare (Ward et Brownlee, 2000) soutient que la vie microbienne pourrait être courante, mais que la vie complexe et intelligente est extraordinairement rare. Les conditions qui nous ont produits ont exigé un empilement improbablement précis : une position dans la zone habitable galactique ; une étoile stable de type G, de température moyenne et de longue durée de vie ; une planète de la taille de Jupiter déviant les comètes hors du système interne ; une grande lune stabilisant notre inclinaison axiale ; une tectonique des plaques recyclant le carbone et régulant la température sur le long terme ; une magnétosphère puissante ; puis une séquence d'événements évolutifs contingents, le Grand Événement d'Oxygénation, l'eucaryogenèse, l'explosion cambrienne, dont aucun n'était garanti. Cette hypothèse situe le goulot d'étranglement dans l'accumulation improbable de préconditions physiques, pas dans un futur échec civilisationnel. Les bactéries sont peut-être partout. Nous, non.

L'hypothèse de la forêt sombre trouve son origine dans le roman de Liu Cixin publié en 2008, et mérite d'être considérée comme un argument sérieux de théorie des jeux. Deux axiomes : la survie est le besoin premier de toute civilisation ; les civilisations s'étendent dans des ressources finies. À travers les distances interstellaires, aucune civilisation ne peut vérifier les intentions d'une autre, et les courbes technologiques peuvent inverser les rapports de force relatifs en quelques décennies. La stratégie rationnelle converge vers le silence et la destruction préventive de toute civilisation détectée. L'univers est une forêt sombre : chaque chasseur caché, chaque mouvement dangereux.

Cette hypothèse a un problème structurel : elle exige une défection universelle de toutes les civilisations, à tout moment. Une seule civilisation coopérative brise l'équilibre. Et la Terre émet des signaux radio depuis cent ans sans avoir reçu de frappe en retour. Comme description d'un équilibre possible de théorie des jeux, dans lequel communiquer est dangereux de façon asymétrique, elle mérite d'être retenue. Comme solution, elle échoue au test de la coordination.

La dissolution statistique du paradoxe, publiée par Sandberg, Drexler et Ord en 2018, est la contribution récente la plus importante, et la moins couverte dans les récits grand public. Le paradoxe est habituellement présenté ainsi : étant donné les entrées de l'équation de Drake, les civilisations devraient être courantes ; le silence est donc étrange. Mais l'équation de Drake est généralement calculée avec des estimations ponctuelles pour chaque paramètre incertain, et ces estimations ponctuelles masquent des incertitudes s'étendant sur plusieurs ordres de grandeur. Lorsque Sandberg et al. ont propagé des distributions d'incertitude honnêtes à travers chaque facteur, ils ont trouvé que la probabilité que l'humanité soit entièrement seule dans l'univers observable est d'environ 30 à 40 pour cent, sans qu'aucun filtre exotique ne soit nécessaire. Le silence, correctement calculé, est l'un des résultats les plus probables sous des hypothèses réalistes. Le paradoxe pourrait être en partie un artefact d'une arithmétique trop confiante.

L'auto-destruction comme filtre est le candidat le plus inconfortable, car il ne nécessite aucune spéculation sur la biologie extraterrestre. Chaque mode d'échec civilisationnel disponible pour une espèce technologique nous est déjà visible : les armes nucléaires disponibles depuis 1945, les pathogènes conçus artificiellement, le changement écologique incontrôlé, les systèmes d'IA poursuivant des objectifs incompatibles avec la survie humaine. Ce ne sont pas des hypothèses. Ce sont des questions d'ingénierie ouvertes que nous naviguons activement, simultanément. Si le filtre est l'auto-destruction, si les civilisations échouent systématiquement à cette phase, alors nous n'observons pas un inconnu. Nous sommes debout à l'intérieur.

Pourquoi nous pourrions être précoces

Un dernier cadre mérite d'être retenu. Hanson, Martin, McCarter et Paulson ont publié en 2021 un modèle de ce qu'ils ont appelé les civilisations « voraces » (« grabby ») : des civilisations qui s'étendent visiblement à environ la moitié de la vitesse de la lumière, illuminant une sphère d'espace en croissance. Si de telles civilisations étaient apparues dans notre galaxie avec une certaine régularité, notre ciel serait déjà divisé en leurs domaines lumineux. Ce n'est pas le cas. Le modèle qui correspond le mieux au silence observé implique que l'humanité apparaît dans les tout premiers pour cent du temps cosmique où des observateurs comme nous peuvent émerger.

L'univers a devant lui environ 100 milliards d'années de formation stellaire encore à venir. Si la vie n'est pas infiniment rare, nous pourrions être les ancêtres plutôt que les descendants. L'histoire civilisationnelle de la galaxie, si elle en a une, ne fait peut-être que commencer.

C'est soit inspirant, soit inquiétant, selon l'endroit où l'on situe le filtre. Si les étapes difficiles sont pour la plupart derrière nous, nous pourrions être les premiers dans la galaxie, le front d'onde de quelque chose qui finira par remplir l'univers observable. Si les étapes difficiles sont devant nous, nous pourrions être les premiers dans la file d'attente d'une destruction qui, en temps voulu, atteindra toute civilisation qui suivra.

Le programme SETI fonctionne depuis 1960. Sa recherche totale, à travers toutes les années et toutes les fréquences, couvre à peu près l'équivalent d'un jacuzzi comparé aux océans de la Terre dans l'espace des signaux possibles — l'estimation de Wright, Kanodia et Lubar en 2018. Le silence est réel, mais c'est un silence d'échantillon minuscule. Nous avons vérifié très peu du ciel, de très peu de façons, pendant très peu de temps.

Le paradoxe ne se résout pas. Soixante-cinq ans de recherches sérieuses n'ont produit aucun signal, et la résolution existante la plus solide, à savoir que nous sommes peut-être véritablement seuls, ou presque, est aussi la plus exigeante philosophiquement. Elle exige de tenir deux choses simultanément : la quasi-certitude mathématique que la vie devrait exister ailleurs, et le fait observationnel que nous n'en voyons aucune. L'une de ces deux entrées doit être fausse. Nous ne savons pas encore laquelle.

Mais la position la plus honnête, après avoir parcouru toutes les solutions proposées, est celle-ci : un univers stérile est l'univers le plus porteur d'espoir. Et la question de ce qui détruit les civilisations avant qu'elles n'atteignent les étoiles n'est pas une question sur les extraterrestres. C'est une question sur nous.

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Sources

• Hart, M. H. (1975). An Explanation for the Absence of Extraterrestrials on Earth. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 16, 128–135.
• Hanson, R. (1998). The Great Filter — Are We Almost Past It? George Mason University essay. mason.gmu.edu.
• Ward, P. D. & Brownlee, D. (2000). Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe. Copernicus / Springer-Verlag.
• Liu, Cixin (2015). The Dark Forest. Tor Books. (Trans. Joel Martinsen.)
• Sandberg, A., Drexler, E. & Ord, T. (2018). Dissolving the Fermi Paradox. Future of Humanity Institute. arXiv:1806.02404.
• Bryson, S. et al. (2020). The Occurrence of Rocky Habitable Zone Planets Around Solar-Like Stars from Kepler Data. Astronomical Journal, 161, 36.
• Wright, J. T., Kanodia, S. & Lubar, E. (2018). How Much SETI Has Been Done? Astronomical Journal, 156, 260.
• Hanson, R., Martin, D., McCarter, C. & Paulson, J. (2021). If Loud Aliens Explain Human Earliness, Quiet Aliens Are Also Rare. Astrophysical Journal, 922, 182.