Pale blue dot : la Terre vue à une distance de 6 milliards de kilomètres

Le 14 février 1990, jour de la Saint Valentin, la sonde spatiale américaine Voyager 1 accomplissait l’exploit de prendre une photographie de la Terre à une distance de 6,06 milliards de kilomètres de celle-ci (Fig. 1). Pour célébrer le 30e anniversaire de cette photographie symbolique, dénommée Pale blue dot (point bleu pâle)1, la NASA en a publié une nouvelle version après traitement de l’image, le 12 février 2020 (Fig. 2).2 Notre planète apparaît minuscule, tel « un grain de poussière suspendu dans un rayon de Soleil »3, écrit l’astrophysicien américain Carl Sagan qui a participé à cette mission.

Fig. 1. Photographie de la Terre (code PIA 00452) en fausses couleurs, prise par la sonde Voyager 1 le 14 février 1990, à une distance de 6,06 milliards de kilomètres. Les bandes résultent des réflexions parasites de la lumière du Soleil par le vaisseau spatial du fait de la proximité de la Terre avec le Soleil. Coïncidence : la Terre se situe au centre de l’une de ces bandes. Crédit : NASA.

Fig. 2. L’image de la Terre (code PIA23645), après traitement en 2020 de la photographie originale prise par la sonde Voyager 1 trente ans auparavant (voir Fig. 1). Crédit : NASA/JPL-Caltech

Un portrait de famille, une fois la mission accomplie

Après l’immense succès de l’investigation de Jupiter en 1979, puis de Saturne en 1980, et de leurs principaux satellites, la mission de Voyager 1 était en principe arrivée à son terme. Carl Sagan proposa alors de prendre une série de 60 clichés où apparaîtraient la Terre et les autres planètes du système solaire, un « portrait de famille » en quelque sorte. Le but n’était pas d’en tirer des informations scientifiques, les planètes étant trop éloignées pour révéler des détails. « Le portrait de famille est un symbole de ce qu'est réellement l'exploration de la NASA : voir notre monde d'une manière nouvelle et plus grande », disait T. H. Zurbuchen, administrateur associé des missions scientifiques de la NASA, en 2018.

La crainte d’endommager le système d’imagerie par la lumière venant du Soleil retarda la décision. En effet, à une telle distance, la différence d’angle de vue entre le Soleil et la Terre n’était que de quelques degrés. C’est seulement en février 1990 que les photographies furent prises (Fig. 3) avec une résolution de 666 x 659 pixels. Il s’agissait d’images en fausses couleurs puisque chacune résultait en fait de la combinaison de trois images prises par l’appareil photo à travers trois filtres optiques : vert, bleu, violet.2 Sur l’une d’elle, la Terre ne fut découverte que tardivement après les autres car elle n’occupait qu’à peine un pixel, tel un point bleu pâle (Pale blue dot) (Fig. 1).

Fig. 3. Portrait de famille de notre système solaire. Photographies prises par la sonde Voyager 1 le 14 février 1990. Il manque Mars (caché par le Soleil), Mercure (trop près du Soleil pour être visible) et la planète naine Pluton (trop petite, trop éloignée et trop sombre). Uranus et Neptune apparaissent allongées en raison du mouvement de la sonde spatiale pendant le temps de pause de l’appareil photo (15 secondes). Crédit : NASA/JPL-Caltech

Un traitement de l’image pour l’embellir

Trente ans plus tard, Kevin M. Gill, un ingénieur du Jet Propulsion Laboratory (NASA), entreprend de traiter l’image afin de la rendre plus proche de la réalité.2 Dans ce but, il attribue respectivement les couleurs rouge, vert, bleu aux trois images originelles afin de réaliser une synthèse additive des couleurs4. Il règle la balance des couleurs de telle sorte que le rayon solaire qui traverse l’image – et qui recouvre la Terre sur celle-ci – apparaisse avec la blancheur normale de la lumière solaire (Fig. 2). L’image traitée est plus lumineuse et moins granuleuse que l'original.

La couleur apparente de la Terre est bleu pâle car elle résulte de la superposition de la couleur bleue des océans, de la couleur bleue de la fraction de lumière solaire diffusée par l’atmosphère terrestre, et de la couleur blanche de la lumière diffusée par les nuages qui couvrent en moyenne la moitié de la surface de la Terre.

On remarque que Uranus et Neptune apparaissent également comme des points bleus (Fig. 3). La raison de cette couleur est complètement différente : les atmosphères d’Uranus et de Neptune contiennent du méthane qui absorbe dans le rouge et l’infrarouge. Elles réfléchissent les longueurs d’onde plus courtes, d’où la couleur apparente qui est cyan (couleur complémentaire du rouge)4.

Vers l’infini

Pendant 27 ans, Pale blue dot a détenu le record de la photographie la plus lointaine jamais prise. La sonde New Horizons, lancée par la NASA en 2006, a battu ce record en décembre 2017 en photographiant un groupe d'étoiles dénommé Wishing Well, alors qu’elle se trouvait à une distance de 6,12 milliards de kilomètres de la Terre. Toute photographie qu’elle continue à prendre constitue un nouveau record puisque la sonde ne cesse de s’éloigner de nous.

Quant à la sonde Voyager 1, elle poursuit sa route dans l’espace intersidéral à une vitesse de 64 000 km/h (Fig. 4), plus de 42 ans après son lancement. Elle a quitté le système solaire en août 2012. Cette sonde emblématique est l’objet le plus distant de la Terre jamais créé par l’homme. En 2020, elle se situe à une distance de la Terre de plus de 13 milliards de kilomètres. Heureux qui comme Voyager, fait un beau voyage !

Fig. 4. Représentation de la sonde Voyager 1, lancée en 1977, et voguant désormais dans l’espace intersidéral. Crédit : NASA/ JPL-Caltech

Pour conclure, laissons la parole à Carl Sagan : « Nos postures, notre importance imaginaire, l'illusion que nous avons une position privilégiée dans l'Univers, sont remises en question par ce point de lumière pâle. […] Il n'y a peut-être pas de meilleure démonstration de la folie des vanités humaines que cette image lointaine de notre petit monde.»3

Références et notes

1C’est Carl Sagan qui a donné le nom Pale blue dot à cette photographie qui a inspiré son livre éponyme (réf. 3).

2« PIA23645 : Pale Blue Dot Revisited », Photojournal, Jet Propulsion Laboratory – Caltech Institute of Technology.

3C. Sagan, Pale blue dot. A vision of human future in space, Ballantine books, 1997.

4Voir le billet du 13.01.2019, « Quand naissent les couleurs, la règle de trois s’impose ».

5J. Ignasse, « La photo la plus éloignée de la Terre prise par la sonde New Horizons », Sciences et Avenir, 12.02.2018.


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