Le paradoxe de Fermi : où sont-ils tous ?

Notre galaxie compte des centaines de milliards d'étoiles et des milliards d'années d'histoire. Si des civilisations y sont apparues, pourquoi n'en voit-on aucune trace ? Origine d'une question posée en 1950, et ce que la recherche en sait aujourd'hui.

Un jour de l'été 1950, au laboratoire de Los Alamos, au Nouveau-Mexique, le physicien Enrico Fermi déjeune avec trois collègues, Emil Konopinski, Edward Teller et Herbert York. La conversation porte sur les soucoupes volantes, alors à la mode, et sur la possibilité de voyager plus vite que la lumière. Soudain, Fermi pose une question restée célèbre, que ses collègues se rappellent sous la forme : « Où sont-ils tous ? » Trois quarts de siècle plus tard, elle n'a toujours pas de réponse.

Le raisonnement implicite de Fermi est simple, et il a été développé en 1975 par l'astrophysicien Michael Hart. La Voie lactée compte entre 100 et 400 milliards d'étoiles, et elle est bien plus vieille que le Soleil, qui n'a que 4,6 milliards d'années. Si une civilisation technique y était apparue ne serait-ce que quelques dizaines de millions d'années avant nous, elle aurait eu le temps de s'étendre à toute la galaxie, même en voyageant lentement.

Un calcul d'ordre de grandeur suffit : à 1 % de la vitesse de la lumière, traverser les quelque 100 000 années-lumière de la galaxie demande 10 millions d'années. C'est beaucoup à l'échelle humaine, mais très peu au regard de l'âge de la galaxie. D'où le paradoxe : si les civilisations sont fréquentes, nous devrions voir leurs traces ; or nous n'en voyons aucune.

L'équation de Drake : mettre la question en facteurs

En 1961, l'astronome Frank Drake réunit à l'observatoire de Green Bank, en Virginie-Occidentale, une dizaine de scientifiques pour la première conférence consacrée à la recherche de vie intelligente. Pour structurer la discussion, il écrit une formule devenue l'équation de Drake. Elle estime le nombre N de civilisations détectables dans la galaxie comme un produit de facteurs : le rythme de formation des étoiles, la fraction d'entre elles qui ont des planètes, le nombre de planètes habitables par système, puis les fractions où la vie apparaît, où elle devient intelligente, où elle produit des signaux détectables, et enfin la durée L pendant laquelle une civilisation émet.

Les participants concluent que N est à peu près égal à L, et l'estiment entre mille et cent millions. L'équation ne donne pas de réponse ; elle montre surtout ce que l'on ignore. Depuis, les premiers facteurs ont été mesurés : grâce au télescope spatial Kepler et à d'autres relevés, on sait que la plupart des étoiles ont des planètes, et que les planètes de taille terrestre en zone habitable se comptent par milliards dans la galaxie. Les derniers facteurs, eux, restent entièrement inconnus.

Trois familles de réponses

Les explications proposées se rangent en trois grandes familles.

Ils n'existent pas, ou presque. La vie complexe serait extraordinairement rare, parce qu'elle exige une combinaison improbable de conditions : c'est l'hypothèse de la « Terre rare ». Ou bien une étape du chemin vers une civilisation technique serait presque infranchissable, un « grand filtre » selon l'expression de l'économiste Robin Hanson (1996), qu'il soit derrière nous ou devant nous.
Ils existent, mais nous ne les voyons pas. Les distances sont immenses, les civilisations durent peut-être peu de temps, leurs signaux ne ressemblent peut-être pas à ce que nous cherchons, ou elles n'ont aucun désir de s'étendre. Certains ont même imaginé, dès les années 1930 avec Constantin Tsiolkovski, qu'elles éviteraient délibérément de se manifester : c'est l'hypothèse du zoo.
Nous n'avons pas assez cherché. Nos recherches ne durent que depuis quelques décennies, sur une petite partie du ciel et des fréquences possibles.

Aucune de ces familles n'est démontrée ; certaines relèvent de la spéculation pure, d'autres peuvent être testées.

Ce que la recherche observe

La recherche de signaux, ou SETI, commence en 1960 avec le projet Ozma : Frank Drake pointe un radiotélescope de 26 mètres vers deux étoiles proches, Tau Ceti et Epsilon Eridani. En 1977, le radiotélescope Big Ear de l'université d'État de l'Ohio enregistre un signal intense, le signal « Wow! », qui ne sera jamais réobservé. En 2015, le programme Breakthrough Listen est doté de 100 millions de dollars sur dix ans pour écouter un très grand nombre d'étoiles proches avec les radiotélescopes de Green Bank, aux États-Unis, et de Parkes, en Australie. À ce jour, aucune trace confirmée d'intelligence extraterrestre n'a été trouvée.

Une autre voie progresse vite : la recherche de biosignatures, des gaz ou des combinaisons de gaz que seule la vie produirait en abondance, dans l'atmosphère des exoplanètes. Le télescope spatial James Webb analyse déjà la lumière qui traverse ces atmosphères ; des indices de molécules possiblement liées au vivant ont été annoncés en 2023 et 2025 pour la planète K2-18 b, mais ils restent très discutés et non confirmés.

Et sur Terre ?

Écouter le ciel oblige à reconnaître d'abord le bruit humain : téléphones, radars, satellites saturent les fréquences. Les outils d'apprentissage automatique qui trient ces interférences intéressent directement les régulateurs du spectre radio et les observatoires (voir la marche G-SGT-08).

Une question qui se teste

Le paradoxe de Fermi n'est pas une impasse philosophique : chaque observation en réduit le champ. Dans les prochaines années, les grands télescopes au sol, comme l'Extremely Large Telescope, chercheront des traces de gaz dans l'atmosphère de planètes proches, dont celles de Proxima du Centaure. Un résultat négatif serait déjà une information ; un résultat positif changerait tout.