► De la compréhension du Soleil par l'Homme (avant le XXème siècle)

Les civilisations antiques telles que les Aztèques, les Mayas, les Hébreux, et les Égyptiens firent des observations précises sur les déplacements du Soleil dans le ciel. Les philosophes et scientifiques occidentaux furent intrigués par le Soleil bien avant l'avènement d'Athènes. Plusieurs théories furent émises à propos du Soleil et jusqu'au 18ème siècle, des mesures astronomiques simples furent réalisées avec différents niveaux de précision. Au 18ème siècle, des découvertes remarquables furent établies à propos de notre Terre elle même, et en particulier à propos de son âge.

Il était alors largement admis que la Terre avait 6 000 ans d'âge, cette estimation étant basée sur l'histoire biblique interprétée en 1654 par l'archevêque érudit irlandais James USSHER. Cependant, à la fin du 18ème et au 19ème siècle, les estimations des scientifiques quant à l'âge de notre planète furent révisées à la hausse pour atteindre 100 000 ans. Cette valeur commença à créer des interrogations au sujet des moyens qui permirent à la Terre de conserver sa chaleur pendant une si longue période. On présuma d'abord que la Terre était issue d'une boule de roches en fusion qui avait refroidi lentement. Mais des calculs, notamment réalisés par Sir Isaac NEWTON, montrèrent que même si la Terre avait été formée à partir d'une boule de roches en fusion, elle aurait refroidi pour atteindre sa température actuelle en un laps de temps compris entre 50 000 et 75 000 ans. La question de la source de chaleur de la Terre demeura un problème crucial pendant le 19ème et une partie du 20ème siècle.

Le problème fut encore compliqué par les progrès de la géologie conjugués à l'apparition de la théorie de DARWIN sur l'origine des espèces publiée en 1859. Les processus géologiques qui formèrent la Terre et le temps requit à l'évolution de la vie pour en arriver à la situation actuelle impliquaient un âge de la Terre et du Soleil beaucoup plus élevé qu'il avait été estimé. De nouvelles découvertes étaient nécessaires pour résoudre le puzzle. Une partie de la solution fut apportée par le développement de la thermodynamique durant la seconde moitié du 19ème siècle. Le développement du concept de chaleur irradiée ainsi que l'idée que l'énergie sous toutes ses formes peut être quantifiée furent d'une grande importance.

Avec ces nouvelles idées, certains commencèrent à s'interroger au sujet de l'énergie du Soleil (d'où vient-elle, depuis quand existe-t-elle, combien de temps va-t-elle exister ?). On réalisa que la seule énergie chimique sous quelle forme que ce soit était insuffisante pour garder le Soleil en état de fonctionner plus de quelques milliers d'années. Cette prise de conscience fut primordiale. Le Soleil n'était donc pas une boule de fer chaud en train de refroidir, pas plus qu'un globe de charbon se consumant. Alors, si la chimie ne pouvait fournir une explication satisfaisante, la physique pourrait-elle faire mieux ?

Il était désormais clair qu'une source d'énergie capable de"fonctionner" pendant des millions d'années et de fournir de la chaleur était nécessaire. Pour trouver cette source d'énergie, beaucoup se concentrèrent sur le concept de gravité. Au début, une théorie prétendit que le Soleil était alimenté par des météores qui s'y écrasaient. Cette idée était simple et connut un grand intérêt. Selon cette théorie, si un météore était attiré par le Soleil à cause de son immense force gravitationnelle, l'énergie cinétique [EC=(m/2)v² avec m égal à la masse du météore et v égal à sa vitesse] du météore allait être convertie en chaleur au moment de l'impact, chauffant à la fois le Soleil et les débris du météore. Mais cette théorie fut abandonnée parce qu'il n'y avait tout simplement pas assez de météores disponibles, pas plus que de preuve d'une augmentation de la masse du Soleil.

Lord KELVIN, un chercheur dont le travail fut capital en matière de thermodynamique, proposa même que le Soleil demeurait chaud en "avalant" des planètes entières, convertissant en chaleur l'énergie gravitationnelle des planètes lors de l'impact. Cette théorie fut également abandonnée après quelques recherches et on conclut finalement que la piste météoritique n'était pas la solution au problème. Cependant, le rôle-clé joué par la gravitation dans le processus de maintien de production d'énergie solaire ne fut pas remis en cause par de nombreux scientifiques, sans doute parce cette théorie était considérée comme la plus raisonnable. Ainsi en 1854, H. VON HELMOTZ proposa une théorie selon laquelle le Soleil se contractait peu à peu transformant son énergie gravitationnelle en chaleur. Il suggéra également que le Soleil était initialement divisé en petites parties rocheuses ou même en particules de poussières dispersées dans l'espace. Toujours selon cette théorie, ces particules s'effondrèrent sur elles-mêmes, libérant leur énergie gravitationnelle lors de leurs collisions pour former une masse de roches en fusion. Mais des calculs montrèrent que cet objet théorique aurait eu assez d'énergie emmagasinée pour fonctionner pendant 10 millions d'années tout au plus. En se basant sur ses études concernant les flux de chaleur, l'âge de la Terre et la production énergétique d'un Soleil alimenté grâce à la gravité, KELVIN déclara en 1897 que l'âge de la Terre et du Soleil était de 24 millions d'années. Cette estimation restait en conflit avec la biologie de l'évolution et la géologie qui impliquaient une valeur bien plus élevée. Il est paradoxal de noter que KELVIN, bien que dogmatique en proclamant l'exactitude de ses calculs, laissa entendre que des lois physiques encore à découvrir pourraient un jour résoudre le problème. Il faudra attendre 30 ans pour que ces nouvelles lois et phénomènes soient découverts et appliqués aux problèmes de production énergétique et de détermination de l'âge du Soleil.

Ceci est la traduction d'un document publié par le Jet Propulsory Lab de la NASA concernant la mission GENESIS et intitulé : ˝ A history of our understanding of the Sun. A closer look . ˝