L'une des caractéristiques les plus frappantes de l'univers est sa taille gigantesque. La conférence aborde la structure de notre système solaire, les nouvelles planètes naines et la distance qui nous sépare des étoiles les plus proches. L'exposé s'étend ensuite aux échelles de notre galaxie et de l'univers visible.

Cette conférence présente différentes approches de la définition de la vie, une étape nécessaire si nous voulons rechercher la vie. Nous présentons ensuite les éléments de base de la biochimie. L'un des moyens potentiels de détecter la vie consiste à utiliser ses sous-produits, comme le méthane. Nous discuterons des efforts déployés pour trouver de la vie sur Mars.

Ce cours utilise le bilan énergétique pour déterminer la température effective des planètes. Il introduit les notions de température, de spectre de corps noir et de luminosité. Nous calculons ensuite l'emplacement de la zone habitable, c'est-à-dire la plage de distances à laquelle les planètes sont susceptibles de contenir de l'eau liquide.

Les températures des planètes dépendent de l'albédo de la planète (sa réflectivité) et de la transparence de son atmosphère. Cette conférence présente les principes physiques de base du réchauffement climatique, explique comment les rétroactions non linéaires peuvent en exacerber les effets et décrit comment les variations de l'albédo de la Terre (principalement dues à la neige) peuvent produire des épisodes de "Terre boule de neige", des époques prolongées au cours desquelles la Terre était principalement recouverte de glace.

Ce cours commence par présenter la physique de base des gaz, des liquides et des solides. Il décrit ensuite comment l'équilibre entre la pression des gaz et la gravité façonne la structure des atmosphères planétaires.

Cette conférence aborde certaines des propriétés remarquables des deux planètes les plus internes, Mercure et Vénus. Nous expliquons comment Mercure, une planète très chaude, peut avoir de la glace à ses pôles. Nous décrivons son champ magnétique étonnamment puissant. Nous évoquons la structure de l'atmosphère de Vénus et la façon dont un "effet de serre galopant" a rendu sa surface inhabitable.

Mars est peut-être l'autre planète du système solaire qui abrite la vie. Cette conférence présente les propriétés de base de Mars, son atmosphère et ses saisons. Nous discuterons de l'exploration martienne, de la recherche d'eau et de méthane sur Mars et de la signature potentielle de la vie. Les saisons.

En étudiant les propriétés de la Lune, nous en apprenons non seulement sur son histoire, mais aussi sur l'histoire de la formation de la Terre. Cette conférence aborde la physique des cratères et les interactions de marée entre la Terre et la Lune. Nous appliquons ensuite la physique des marées pour voir comment elle façonne les propriétés des planètes autour des étoiles M.

Cette conférence commence par une discussion sur les comètes et les astéroïdes, vestiges de la formation de notre système solaire. Nous verrons comment les collisions de comètes et d'astéroïdes avec la Terre ont façonné son histoire. Le cours aborde ensuite les lunes de Jupiter et de Saturne, dont la géologie et l'atmosphère sont complexes. Certaines de ces lunes pourraient être potentiellement habitables par des formes de vie.

Cette conférence montre comment la loi de Kepler, la relation entre la période d'une planète et le rayon de son orbite, peut être comprise en termes de physique de la gravité. Nous verrons ensuite comment nous pouvons utiliser les observations du mouvement des étoiles (et la loi de Kepler) pour détecter les planètes extrasolaires et déterminer leurs propriétés de base.

Les transits sont un événement important pour l'astronomie depuis plus de 400 ans. Cette conférence décrit le transit de Vénus et la façon dont il a été utilisé pour mesurer la taille de notre système solaire. Il explique ensuite comment la mission Kepler de la NASA observe les transits planétaires et comment ses observations ont permis de mieux comprendre les propriétés des systèmes planétaires extrasolaires.

La théorie de la relativité générale d'Einstein nous apprend que la masse courbe l'espace et dévie la lumière. Les observations de la déviation de la lumière peuvent donc nous renseigner sur la répartition de la masse. Les observations par microlentille utilisent cet effet pour détecter des planètes autour d'étoiles lointaines. Nous verrons comment ces observations nous ont montré que les planètes sont aussi courantes que les étoiles et qu'elles impliquent l'existence de "planètes orphelines", des planètes qui ont été éjectées par leur soleil et qui errent maintenant dans la galaxie.

Les étoiles sont des objets remarquablement simples : leur masse et leur âge déterminent leurs propriétés de base. Cette conférence aborde la manière dont nous déterminons la distance et la luminosité des étoiles, ainsi que le lien avec la taille et la température de l'étoile.

Comme les planètes, la structure des étoiles est façonnée par l'équilibre entre la gravité et la pression. La fusion nucléaire, la source d'énergie à l'intérieur de l'étoile, convertit l'hydrogène en éléments plus lourds. Cette conférence présente ces concepts et montre comment la combustion nucléaire est à l'origine de l'évolution des étoiles.

Cette conférence présente le principe d'exclusion de Pauli, qui exige qu'il n'y ait qu'un seul électron dans n'importe quel état. Nous utilisons ce principe pour comprendre les propriétés des matériaux et les lignes atomiques observées dans les structures planétaires et stellaires.

Cette conférence présente les bases de l'optique, explique le fonctionnement des lentilles et des télescopes, puis aborde les défis de l'imagerie des planètes autour d'étoiles brillantes.

Cette conférence traite de la physique de la formation des étoiles et des planètes. En raison de la conservation du moment angulaire, les nuages de gaz qui s'effondrent forment des disques qui se fragmentent ensuite pour former des planètes. Nous observons une grande diversité de systèmes planétaires, ce qui implique que les planètes, contrairement aux étoiles, ont un éventail de propriétés beaucoup plus large.

Cette conférence traite des éléments constitutifs de la vie. Nous nous concentrons d'abord sur l'importance de l'eau en tant que milieu de vie, puis sur la façon dont les acides aminés sont les éléments constitutifs des protéines complexes. Nous aborderons ensuite le rôle de l'ARN et de l'ADN dans la reproduction et la synthèse des protéines.

Cette conférence décrit nos efforts pour comprendre l'origine de la vie sur Terre. Bien qu'il soit relativement facile de synthétiser des acides aminés, nous ne comprenons pas encore comment ces éléments sont assemblés pour former des cellules complexes. La conférence se termine par une exploration de l'hypothèse selon laquelle la vie serait apparue en dehors de la Terre.

Les principes de base de l'évolution (sélection, mutation et héritabilité) ne dépendent pas des détails de la biochimie. On peut donc s'attendre à ce que les principes de l'évolution s'appliquent à la vie extrasolaire. Nous discuterons du rôle du sexe dans l'évolution et de la manière dont nous pouvons utiliser l'arbre de vie pour étudier les origines de la vie.

Les extrêmophiles sont des formes de vie qui prospèrent dans des environnements extrêmes, c'est-à-dire des régions où les températures sont très élevées (ou très basses), où il y a de l'acidité et même une radioactivité intense. La conférence décrit certaines de ces formes de vie fascinantes, notamment les tapis bactériens de Yellowstone et Deinococcus Radiodurans, la créature la plus résistante sur Terre. Ces extrêmophiles éclairent notre compréhension de l'astrobiologie.

Il y a eu au moins cinq extinctions massives dans l'histoire de la Terre. Ces extinctions sont des événements qui ont anéanti la plus grande partie de la vie sur la planète et ont conduit une grande partie de toutes les formes de vie à l'extinction dans un laps de temps très court. La plus célèbre de ces extinctions a "tué" les dinosaures lorsqu'un astéroïde a frappé le Yucatan. Nous sommes au milieu de la sixième extinction due aux changements environnementaux provoqués par l'homme.

Cette conférence aborde certaines des conditions nécessaires à l'habitabilité. Nous évoquons le problème du Soleil faible - l'ancien Soleil était beaucoup plus froid, mais la Terre était encore habitable - et nous discutons de la gamme de systèmes planétaires susceptibles d'accueillir la vie. Nous conclurons en décrivant les projets d'utilisation du télescope spatial James Webb, le successeur du télescope Hubble, pour trouver des signes de vie.

La dernière conférence porte sur la recherche de vie technologiquement avancée dans la galaxie. Nous décrivons le "paradoxe de Fermi" : si la vie technologiquement avancée est courante, elle se serait répandue depuis longtemps dans la galaxie. Nous aurions donc pu nous attendre à avoir déjà rencontré de la vie. Cette conférence se termine par une réflexion sur la question "pourquoi ne sont-ils pas là ?"