En 1949, le célèbre mathématicien et physicien John von Neumann prononça une série de discours à l'Université de l'Illinois, où il introduisit le concept de « constructeur universel ». La théorie a été détaillée dans le livre de 1966, « Theory of Self-Reproducing Automata », un recueil d'écrits de von Neumann compilé et complété par un collègue après sa mort.
Dans les années qui ont suivi, les scientifiques engagés dans la recherche de l’intelligence extraterrestre (SETI) ont réfléchi à la manière dont les civilisations avancées pourraient s’appuyer sur des sondes auto-réplicatrices pour explorer la galaxie.
Comme de nombreuses études théoriques l’ont montré, des sondes auto-réplicatrices (larguées depuis une seule planète) pourraient proliférer et explorer la galaxie entière en quelques éons. Selon une nouvelle recherche du professeur Alex Ellery de l'Université Carleton, ces sondes pourraient avoir déjà visité le système solaire, et certaines pourraient être en activité ici actuellement. Comme il le recommande dans un article récent, les futures enquêtes SETI devraient être à l’affût des technosignatures révélatrices que ces sondes produiraient.
Alex Ellery est professeur de génie au Centre de recherche sur l'auto-réplication (CESER) et au Département de génie mécanique et aérospatial de l'Université Carleton. Dans le passé, Ellery a exploré le concept des sondes Von Neumann et leur potentiel en tant que méthode viable d'exploration interstellaire par les civilisations avancées, ainsi que les implications que cela a pour SETI. Dans ce dernier article, il revient sur la justification de telles sondes, leurs implications pour le paradoxe de Fermi et la manière dont les besoins en ressources détermineraient leur comportement, produisant ainsi des technosignatures discernables.
En tant que chercheuse au CESER, Ellery connaît bien le concept des sondes de Von Neumann et les innovations technologiques qui entreront dans leur création. Dans une étude précédente, Ellery a expliqué comment l’impression 3D, l’auto-réplication et la robotique permettront aux humains de construire des sondes de Von Neumann plus tôt que prévu. Il a également mené une étude détaillée sur la façon dont les ingénieurs humains pourraient imposer des limites au nombre de fois où chaque sonde pourrait se reproduire, garantissant ainsi qu'elles ne se déchaînent pas (selon l'hypothèse du Berserker).
Dans ces articles et dans d’autres, Ellery soutient également que la recherche des sondes Von Neumann et des technosignatures qu’elles produiraient est un objectif auquel les chercheurs du SETI devraient donner la priorité, plutôt que la pratique traditionnelle consistant à rechercher dans le ciel nocturne des signes de transmissions radio. Ces recherches, a-t-il indiqué, devraient considérer le système solaire comme un bon point de départ, ce qui fait écho aux recommandations similaires faites par le professeur Gregory L. Matloff dans son article « Sondes Von Neumann : timing de transfert interstellaire à propulsion rationnelle ».
Comme il l'a déclaré à Universe Today au moment de la publication du journal : « Le système solaire est immense et pour l'essentiel inexploré, et les sondes pourraient être très petites. Il pourrait y avoir des sondes partout : dans les cratères de la Lune, ou dans les ceintures d'astéroïdes et de Kuiper. Il y a 100 millions d’objets rien que dans la ceinture de Kuiper, et nous n’en avons examiné que deux, dont un avait une forme très anormale. »
De même, Ellery réfléchit à la manière dont les chercheurs et futurs explorateurs du SETI pourraient rechercher des preuves de sondes extraterrestres grâce à une recherche dédiée. Selon lui, la première étape consiste à réfléchir aux raisons qui justifient l’envoi de sondes auto-réplicatrices.
Motivations
Comme il l’a indiqué dans son article, la raison la plus évidente pour laquelle une espèce s’engage dans l’exploration interstellaire est la survie. Cela pourrait être motivé par le désir de vivre au-delà de la phase de séquence principale de son étoile, par la menace de destruction de la part d'une civilisation plus avancée ou par la crainte que les progrès technologiques ne menacent éventuellement l'existence de ses créateurs. Comme il l'a déclaré à Universe Today par courrier électronique, dans tous les cas, les sondes auto-réplicatrices offrent le moyen le plus efficace et le plus plausible pour assurer la survie d'une civilisation avancée :
Les sondes ET seraient motivées par la survie de leur environnement local, qu'il s'agisse de la durée de vie des étoiles de la séquence principale, de l'activité tectonique, etc., ainsi que par la reconnaissance militaire pour évaluer les menaces et les alliances. Bien que beaucoup d’entre nous soient motivés (par le désir) de connaissance (dont la reconnaissance militaire est un type), la science en soi n’est pas vraiment un moteur. L’instinct d’exploration ne l’est pas non plus : en général, l’avidité ou la fuite sous-tendent l’exploration. Colomb voulait trouver une route vers les richesses de Cathay, mais l'Amérique se trouvait sur son chemin.
De plus, il continue en démontrant que de telles sondes ne seraient pas entravées par les mêmes restrictions que les organismes biologiques. C'est vrai pour la propulsion, puisque des sondes avancées seraient capables de résister à une accélération au-delà de 9,8 m.2 (la force de gravité terrestre) et ne nécessiterait pas de méthodes de propulsion exotiques. De plus, les sondes interstellaires n’auraient pas besoin de fournitures, de systèmes de survie biorégénératifs ou n’auraient pas à se soucier de l’élimination des déchets. Tous les matériaux dont ils auraient besoin pourraient être récoltés en cours de route.
Cela impliquerait d’extraire des ressources de systèmes stellaires (tels que des ceintures d’astéroïdes et/ou des corps rocheux-métalliques plus petits) ou d’objets trouvés dans le milieu interstellaire, notamment des astéroïdes, des comètes et des planètes voyou. Ce désir d’exploration et d’évaluation des menaces, associé au besoin de ressources, conduirait à des comportements prévisibles qui pourraient aider à guider la recherche de sondes interstellaires.
Activités
De la question des motivations, Ellery conclut que les activités des sondes interstellaires auto-réplicatives suivraient un schéma de base qui peut être décomposé en six étapes probables. Premièrement, ils cibleraient les astéroïdes et les lunes omniprésents dans un système spécifique pour leurs matières premières facilement accessibles, nécessaires à la construction universelle. Deuxièmement, à partir de ces matériaux, ils construiraient des sondes d’enquête pour étudier de manière exhaustive le système extrasolaire à la recherche de ressources et d’environnements porteurs de vie.
Troisièmement, ils sélectionneraient et sécuriseraient des emplacements riches en ressources pour établir des bases pour les opérations d’auto-réplication. Quatrièmement, ils commenceraient à reproduire davantage de copies d’eux-mêmes, y compris des sondes d’arpentage et des sentinelles. La cinquième étape consisterait en l’exploration détaillée et à long terme du système extrasolaire à l’aide de ces mêmes sondes. La sixième et dernière étape verrait les sondes exécuter des instructions de tâches spécifiques, qui pourraient inclure la construction de cylindres O'Neill pour les futurs colons sans (espérons-le) empiéter sur des planètes potentiellement porteuses de vie.
Une autre tâche possible, et très controversée, serait l’ensemencement de planètes avec des organismes simples ou plus complexes (panspermie dirigée). Sur la base de cette répartition des activités, des sondes auto-réplicatives produiraient des technosignatures que de futures enquêtes pourraient rechercher.
Signatures possibles
Au-delà du retour sur la Lune d’ici la fin de cette décennie et de l’envoi de missions d’exploration avec équipage sur Mars au cours de la prochaine décennie, de nombreux projets existent pour la commercialisation de l’orbite terrestre basse (LEO), de l’espace cislunaire et au-delà. On espère que ces efforts faciliteront la « Grande Migration » vers l’espace, conduisant éventuellement à des colonies sur d’autres corps et à des « îles dans l’espace » (à la O’Neill Cylindre et Stanford Torii).
Comme Ellery l’a expliqué, pour que l’exploration humaine du système solaire se consolide en industrialisation commerciale, nous devons savoir où trouver les ressources dont nous avons besoin pour réaliser cette transition.
Premièrement, Ellery a considéré les ressources en astéroïdes, qui sont probablement aussi abondantes dans les systèmes solaires extrasolaires que dans le nôtre. Au-delà du principe copernicien, selon lequel la Terre et notre système solaire sont typiques de la norme, il existe également de nombreuses preuves étayant cette idée. Cela comprend des études sur les particules de poussière interplanétaires présolaires, qui contiennent des nitrures, des carbures, des oxydes, des silicates et des alliages fer-nickel métalliques, les éléments constitutifs des planètes, des planétésimaux et des astéroïdes.
De plus, les planétésimaux extrasolaires observés en train de s'accumuler sur des naines blanches dans un rayon de 650 années-lumière (200 parsecs) de la Terre étaient principalement composés d'oxygène, de magnésium, de silicium et de fer, avec de plus petites concentrations de substances volatiles telles que le carbone, le soufre et l'azote, semblables aux astéroïdes et aux lunes de notre système solaire. En plus des astéroïdes, les sondes auto-réplicatrices seraient probablement attirées par la Lune et les corps rocheux similaires en raison de leur composition (silice, nickel-fer et autres métaux), qui est en partie due aux impacts d'astéroïdes survenus sur plusieurs milliards d'années.
En fin de compte, Ellery a conclu que le traitement des astéroïdes serait difficile à distinguer des processus naturels et que la Lune serait une base idéale pour les sondes auto-réplicatrices afin de centrer leurs opérations de fabrication. De plus, il suggère que les réacteurs nucléaires alimenteraient probablement ces opérations, car ils constituent une source d’énergie très économe en carburant et offrant une densité énergétique pratiquement illimitée. Cela pourrait inclure des modèles Magnox, un type de réacteur refroidi au gaz qui utilise de l'uranium naturel, du graphite et du dioxyde de carbone comme liquide de refroidissement pour l'échange thermique.
Ceux-ci, a-t-il conclu, pourraient être construits en utilisant des ressources lunaires et que les réacteurs auraient laissé des signatures de rapport isotopique de thorium-232, de néodinium-144 et/ou de baryum-137.
« Nous suggérons en outre que dans le cadre d'un échange économique anticipé de ressources, une sonde auto-réplicatrice pourrait avoir laissé des artefacts enfouis avec des ressources astéroïdales sur la lune », a-t-il écrit. « De tels cadeaux ne seraient détectables et accessibles qu'une fois qu'un seuil de sophistication technologique aurait été atteint. »
Tout cela fait de la Lune l’endroit idéal pour commencer à rechercher d’éventuelles indications de technosignatures associées.
Ces recherches pourraient tirer parti des plans de la NASA et d’autres agences spatiales visant à créer « un programme soutenu d’exploration et de développement lunaire ».
Comme il l'a résumé : « Je pense que des technosignatures mesurables seront présentes sur la Lune : des rapports isotopiques inhabituels en surface pour l'uranium ou le thorium et des anomalies magnétiques souterraines. Si nous commençons à coloniser la Lune, nous rechercherons des ressources à utiliser, en particulier le nickel, le cobalt et le tungstène, qui sont livrés par les astéroïdes jusqu'au sous-sol lunaire.
« Je pense que si nous avons été visités, un cadeau en échange de l'exploitation de nos ressources pourrait être caché parmi ces métaux astéroïdaux. Le cadeau pourrait être une machine de construction universelle qui serait d'une utilité immédiate et future à toute civilisation qui implante son système solaire avant les aventures interstellaires. »
Dans un avenir proche, il est prévu que l’exploration humaine du système solaire cédera la place au développement commercial et à l’établissement d’avant-postes permanents dans l’espace, ainsi que sur d’autres planètes et corps célestes. Avant de prendre pied au-delà de la Terre et de LEO, nous devrions peut-être envisager d’explorer plus que de simples ressources et des chantiers de construction.
Une recherche dédiée aux technosignatures pourrait révéler quelque chose de bien plus grand, comme la preuve que l’humanité n’est pas seule dans l’univers. De même, le système solaire a été largement négligé lorsqu’il s’agit des efforts du SETI en général et des recherches de technosignatures en particulier.
