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 UN MONDE D’EAU

Une planète aquatique sera probablement très similaire à ce que nous connaissons sur Terre dans les différents biotopes marins, qu'il s'agisse des zones de surface chaudes ou froides ou des fonds abyssaux glacés et sombres.

Si une vie intelligente doit se développer sur une planète aquatique, celle-ci devrait être couverte, du moins partiellement, d'eau libre, d'immenses océans. Sous certaines latitudes l'eau peut néanmoins flirter avec la glace mais en aucun cas ce monde ne pourra être totalement gelé au risque de voir la vie disparaître à brève échéance.

La température de l'eau de surface d'un monde océanique dépend évidemment de la distance de la planète à son étoile. La Terre par exemple est située dans ce qu'on appelle la "zone habitable" où l'on trouve de l'eau liquide à température ambiante. Vénus et Mercure sont en dehors de cette zone de même qu'une bonne partie de la Ceinture d'astéroïdes mais Mars y est toujours comprise, raison pour laquelle nous gardons l'espoir d'y trouver des traces de vie ou des traces fossilisées. Tant qu'une planète n'est ni trop près ni trop loin de son étoile et d’une taille permettant a l'eau être présente sous forme solide, liquide et gazeuse, ce qui offre une très grande richesse de réactions biochimiques, l'histoire de la Terre en étant la meilleure preuve.

capture16-26.jpg Si la Terre était totalement gelée, aussi froide que Mars (voir le chapitre sur Mars et l’eau) par exemple où il fait en moyenne -63°C avec des pics de +27°C à l'équateur en été, toute la surface du globe deviendrait un bloc de permafrost une partie de l'année et il serait très difficile d'y réaliser la moindre réaction chimique. Si une forme de vie évolue dans ce milieu, elle s'y déplacera très lentement et recherchera les lieux les plus abrités des intempéries pour survivre. Plus que dans tout autre biotope, la vie sera une lutte permanente pour survivre.capture18-25.jpgUn monde liquide situé sur une planète chaude où il règne plus de 50 ou 100°C en moyenne contiendrait des formes de vie totalement différentes de celles que nous connaissons. Les contraintes climatiques seraient telles que la vie serait limitée à quelques créatures hyper thermophiles. Il est même plus que probable qu'il y fera trop chaud pour que toutes les molécules restent stables. Cela signifie donc des problèmes structurels, des anomalies génétiques, des problèmes métaboliques, des empoisonnements, bref l'extinction à terme des formes de vie les plus évoluées. 

On constate donc que seul l'environnement terrestre (15°C en moyenne) est prédisposé au développement de la vie et que la zone habitable est le meilleur endroit qu'il soit pour le développement d'une biochimie complexe et subtile.

Premier contrainte

Sur un monde aquatique l'eau sera probablement salée dès le moment où les masses rocheuses et sédimentaires contiendront quelques pourcents de chlore et de sodium. Si le sel perturbe le transit de l'eau dans l'organisme, en faible concentration (~35 gr de sel par kg d'eau de mer) le sel convient à une grande diversité des formes de vie, animales ou végétales. Au seuil supérieur cependant (~275 gr), que l'eau soit chaude ou froide, une forte salinité permettra uniquement le développement de micro-organismes halophiles. Aucun poisson, reptile ou mammifère par exemple ne survit dans l'eau de la mer Morte ou dans les poches de saumures arctiques.

capture17-24.jpg La deuxième contrainte

L'une des plus grandes contraintes d'un monde océanique est le fait que l'eau empêche les créatures qui le peuplent de recourir facilement à une technologie évoluée comme la notre l’utilisation des métaux est impossible dans un monde marin en l'espace de quelques centaines de d'années, des bactéries avides de fer viennent à bout des matériaux les plus résistants (ex les épaves en acier) ce qui empêche la construction d'édifices durables sous l'eau a base de métaux. L'eau absorbe également la lumière, elle dissout les roches friables et dilue les fluides. 

Dans ces conditions les créatures marines peuvent très bien avoir développé une certaine intelligence et peut être une technologie complètement différente de la notre basé sur des matériaux non corrosifs et hyper résistants a la pression des grands fond océaniques.

Ont voie par exemple les capacités cognitives des cétacés, les ruses du Bernard l'hermite ou du poulpe pour se confectionner un abri ou se nourrir. Ils sont capables de manipuler des pierres et des coquillages, en faire des boucliers ou des objets de construction. Leurs facultés sont toutefois limitées. Sans réellement appréhender la réelle dimension de leur milieu (le dauphin ne comprend pas qu'il peut sauter au dessus d'un filet ouvert en surface et s'en échapper) l'évolution des animaux marins s'arrêtera probablement au stade que nous connaissons sur Terre qui n'a foncièrement pas changé depuis des millions d'années ou alors ils leurs faudras beaucoup plus de temps que nous.

A quoi bon en effet observer le ciel puisque les eaux ne permettent pas la propagation de la lumière. A quoi cela servirait-il d'imaginer de conquérir la terre ferme ou d'autres territoires par-delà la surface des mers si votre constitution limite vos déplacements au milieu liquide. Pour évoluer sous l'eau une bonne nageoire caudale, quelques pectorales et dorsales suffisent et l'agilité peut-être contrebalancée par la taille (baleine, cachalot, requin baleine) la cohésion sociale (les bancs de poissons) ou le camouflage. Les facultés intellectuelles et sensorielles s'adapteront à ce mode de vie. La situation serait toutefois fort différente pour des amphibiens qui peuvent potentiellement évoluer vers des sociétés intelligentes et conquérir la terre ferme; nous en sommes la preuve vivante.

La troisième contrainte

Du milieu aquatique est la nourriture. Bien que le milieu dispose de trois dimensions et semble potentiellement plus riche qu'une surface à deux dimensions, en pratique il n'existe pas de nourriture en pleine eau. La nourriture, qu'il s'agisse des poissons, du plancton ou des algues se trouve soit en surface, près de la lumière et de la chaleur où à l'abri des glaces (s’il s’agit de glace d’eau), soit elle se développe sur le fond océanique, souvent dans le froid et l'obscurité.

Comme sur Terre, ce grand bleu peut abriter des prédateurs de toutes tailles, des animaux fouisseurs, cavernicoles et des herbivores. Une chaîne alimentaire complète peut ainsi se développer à l'abri du soleil assurant un juste équilibre entre les espèces en fonction du volume d'eau et de la nourriture disponible. L'eau offrant une forte résistance et étant incompressible, les créatures marines d'une autre planète devraient présenter une morphologie les rendant aussi efficaces que nos dauphins ou nos pieuvres.

Si le biotope est propice, dans les lagons chauds ou les mers froides mais riches en plancton, des invertébrés, des crustacés, des mollusques et des vertébrés, y compris des variantes de nos mammifères pourraient s'y développer. La faune en fait pourrait être d'une richesse comparable à celle de la jungle.

Cet océan extraterrestre peut contenir une faune et une flore similaires à celles que nous connaissons aujourd'hui mais il peut très bien abriter des créatures ressemblant aux organismes préhistoriques et qui ont dominé nos mers durant des centaines de millions d'années.

La taille des animaux marins n'a virtuellement pas de limite. Le degré de flottaison de ces animaux sera ajustable en fonction de la profondeur et donc de la pression exercée par l'eau sur leurs tissus. L'eau simulant l'impression d'apesanteur, c'est un monde à trois dimensions qui sera peuplé, avec une prédominance d'espèces dans les 20 premiers mètres sous la surface. Dans les abysses les chasseurs et les proies n'évolueront pas en vives eaux car toute la nourriture se concentrera au fond, où tombera également celle venue d'en haut. Mais cette nourriture tombant "d'en haut" restera peu importante (quelques kg/m2/an) et ne constituera jamais qu'un coupe faim et toutes les créatures devront chasser pour survivre.

La quatrième contrainte

Du milieu aquatique est la pression hydrostatique. Les créatures marines peuvent parfaitement évoluer à toutes les profondeurs car elles peuvent équilibrer la pression ambiante grâce à leur vessie natatoire qui joue le rôle de ballast, comme l'homme peut nager sous l'eau en équilibrant son tympan. Cela dit, à très hautes pressions, toutes les créatures marines devront supporter de quelques centaines à plusieurs milliers de bars en fonction de la pesanteur et de la profondeur d'eau. Leur limite déprendra de leur perméabilité cellulaire. En effet, comme sur Terre, certains poissons benthiques supportent environ 400 bars à 4000 m de profondeur alors que certaines bactéries peuvent résister à 6000 bars.capture21-23.jpgLes espèces les plus proches de la surface respireront à l'air libre mais au-delà de quelques centaines de mètres de profondeur la plupart des espèces ne remonteront plus en surface au risque de mourir dilatées. En effet, sous une pesanteur de 1 g, si un litre d'eau pèse environ un kilo en surface, le gradient de pression augmente avec la profondeur d'environ 1 atmosphère tous les 10 mètres (98100 pascal ou mbar/mètre sur Terre). 

capture19-15.jpg Ce phénomène purement physique a donc des effets sur la physiologie de ces animaux et donc sur leur évolution. Il oblige les éventuelles créatures de grande taille à rester à la même profondeur au risque de voir leur corps se déformer dans d'atroces souffrances. Aussi dans les grands fonds, ces créatures utiliseront directement l'oxygène dissout dans l'eau qu'elles filtreront à travers l'équivalent des branchies de nos poissons. Bien sur ils y a toujours des exceptions, les grands mammifère marin peuvent faire des excursions de chasse dans les grands fond a plus de 1500 mètres pour ex les cachalots prenant leurs air depuis la surface ils sont moins contraint aux pressions des grands fond mais sont restreint a leur temps d’apnée

Chasse et défense

Les prédateurs pouvant surgir de n'importe quelle direction, près de la surface les animaux seront très colorés et dissimuleront leurs formes sous d'astucieux camouflages. Dans les grands fonds beaucoup d'animaux épouseront la couleur de la vase, jaune-brunâtre, ou seront bleu métallisés. Beaucoup de poissons et d'invertébrés seront biolumineux. Les plus petites créatures créeront ainsi d'immenses nuages diffusant une lumière opaline ou verdâtre dans la nuit, éclairant les contrées obscures des abysses. Certains prédateurs aux grands yeux globuleux et aux couleurs métalliques en tireront avantage en se nourrissant de ces proies et stockant leurs photophores dans des appendices qu'ils utiliseront comme leurre.

Les techniques de chasse peuvent être très variées dans l’eau car l’eau porte très bien les sons et conduit l’électricité cela peut aller de l’écholocation au choc électrique en passant par le champ magnétique pour repérer une proie ou au violent poison pour l’immobilisé. La vitesse reste aussi déterminante pour les prédateurs. La plupart seront profilées comme des torpilles ou disposeraient de grandes voilures souples facilitant leurs déplacements dans les océans. Les nageoires serviraient à la fois de gouvernail, de stabilisateur et d'outil de propulsion dans cette atmosphère liquide.

Cette propulsion pourrait être de différente manière par nageoire, battement verticale ou horizontale, par vole ou ondulations. D'autres enfin pourraient se déplacer par réaction comme les poulpes ou les coquilles Saint-Jacques. On peut également envisager un système de propulsion à hélice basé sur une sorte de vis d'Archimède organique ou osseuse, un système élastique constitué de tendons.

Les moyen de défenses seront très élaboré  le camouflage en est le premier mais d’autres peuvent s’avérer très efficace comme un violent éblouissement ou des épines acérer ou encore de jet de produit toxiques voir des chocs électrique.

Dans un milieu océanique tout le monde est la proie de tout le monde sauf peut être les grands prédateurs qui sont au sommet de cette chaine alimentaire

Les abysses                                                                                                                                                                                                                                        

Comme sur Terre, les créatures des abysses devront économiser leur énergie en raison des fortes pressions qui s'exerceront sur leur corps. Si elles sont faites de carbone comme sur Terre et tire leur énergie d'une forme de sucre, nous savons que la lactate déshydrogénase ne fonctionne pas très bien à haute pression. Leur force musculaire en souffrira et tous ces animaux marcheront littéralement au ralenti faute d'énergie suffisante ou d'adaptation aboutie.

capture20-22.jpg Certaines créatures choisiront un mode de vie plus sédentaire, les unes collées comme des parasites sur la peau des grands prédateurs ou des voiliers, les autres enterrées dans la vase, fixées au rocher ou encore abritées dans l'enchevêtrement inextricable du corail ou des algues géantes sous-marines.capture22-22.jpgAu bas de la chaîne alimentaire le plancton, animal ou végétal, tirera sa subsistance des minéraux filtrés par les évents volcaniques érigés sur le fond des océans ou des cadavres perdus par les prédateurs. En surface le phytoplancton se développera en transformant l'énergie de la lumière. A l'échelle bactérienne, chaque goutte d'eau de cette mer pourrait contenir plus de 100000 bactéries. L'ensemble de toute cette faune participera à libérer des gaz organiques dans l'atmosphère de cette planète.

capture03-7-2.jpg Comme sur Terre, le monde sous-marin d'une éventuelle exo planète sera à l'abri de bien des vicissitudes du monde de la terre ferme ou de l'atmosphère. Passé une dizaine de mètres de profondeur il sera même à l'abri des intempéries et des grands changements de température. En surface, dans les régions peu profondes ou en bordure des volcans, la température peut en revanche varier de plusieurs dizaines de degrés et le milieu peut subir les avatars de la chute des corps et des coulées de lave éventuelles. Il est des endroits turbulents où il ne fera pas bon vivre. 

Sinon, une vie a priori paisible s'écoulera dans ce soi-disant monde du silence. Mais ci et là retentiront les cris des proies prises au piège des carnassiers et des crocs sanguinolents des prédateurs. La vie restera une lutte de tous les instants.

Les différents états de la matière

Quand on parle d'eau, on ne peut la dissocier de deux autres états, la glace et la vapeur. A 0°C et à très basse pression (6.1 mb) comme sur Mars, elle peut présenter simultanément les trois états solide, liquide et gazeux, c'est le point triple

Sur Terre, dans le cas de l'eau, entre 0 et 100°C au niveau de la mer et sous une pression de 1013 mb nous connaissons trois états de la matière en fonction de la température : solide, liquide, gazeux. Après l’état de plasma qui se manifeste à très haute température, l'état cristallin est un cinquième état de la matière, à mi-chemin entre l’état solide et l’état liquide. Il est quelquefois dénommé “la matière molle” et il traite les particularités des cristaux liquides, des mousses, des émulsions, etc.

Depuis quelques années les physiciens parlent également d'ondes de matière condensées comme le condensat de Bose-Einstein et le condensat de Fermi ainsi que des phases paramagnétiques et ferromagnétiques qui nous sont moins familières.

Le changement d'état est une transformation physique de la matière qui altère ses propriétés. Sa structure spatiale atomique est modifiée mais elle conserve le même nombre d'atomes et d'électrons. Etant donné que la structure cristalline ou la densité de la matière est modifiée, certaines propriétés, jusque là gommées par d'autres interactions, deviennent prédominances.

C'est ainsi que la glace d'eau prend du volume et devient plus légère, que l'hydrogène métallique devient conducteur à très haute pression, que le rubis change de couleur à haute température ou qu'une substance peut devenir un poison par simple modification de la disposition spatiale de sa molécule. Un changement d'état ou une simple réagencement moléculaire peut donc avoir de graves conséquences sur les réactions biochimiques, au point de neutraliser une réaction.

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