Toute science rigoureuse repose sur une procédure que l'on appelle la méthode scientifique. La méthode scientifique a recours à l'expérimentation objective pour prédire, vérifier ou réfuter un postulat mis de l'avant par une théorie. La théorie est modifiée en fonction des résultats de l'expérience. La procédure de prédiction, de vérification ou de réfutation est répétée en testant et en modifiant constamment la théorie, jusqu'à ce qu'elle soit conforme à toutes les observations expérimentales possibles. La théorie peut alors être considérée comme une loi scientifique.
L'illustration ci-dessus montre un diagramme simplifié de la méthode scientifique. On peut « entrer » dans le cycle à n'importe quelle étape, mais en général, on débute par une théorie, une prédiction ou une observation.
Le projet Tomatosphère est une expérience scientifique qui a pour but d'examiner les propriétés de germination de graines de tomates. Selon ses résultats, nous tirerons des conclusions qui faciliteront la planification de missions de longue durée à destination de la Station spatiale internationale, de la Lune, et éventuellement de Mars.
La théorieLes semences sont exceptionnellement résistantes aux dommages que des conditions environnementales extrêmes peuvent causer. Nous savons, par expérience, que les semences sont robustes et qu'elles résistent à un vaste éventail de conditions environnementales difficiles sur Terre, comme la chaleur, le froid et la sécheresse. Mais résisteront-elles aux conditions subies pendant une simulation de l’environnement martien? Les semences qui seront utilisées dans le cadre de l’édition 2009 du projet Tomatosphère ont été soumises pendant une semaine à une simulation de l’environnement martien dans des installations du Centre spatial Kennedy. La température dans le simulateur était d’environ -50 °C, avec une concentration de CO2 de 95 % et un rayonnement ultraviolet accru similaire à celui que l’on retrouve sur Mars. La pression atmosphérique à l’intérieur du simulateur était de 0,6 kilopascals (kPa). À titre de comparaison, la pression atmosphérique moyenne sur Terre est de 101,32 kPa. Les graines exposées à des conditions aussi extrêmes survivront-elles ou deviendront-elles stériles. |
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La prédictionSelon ce que nous savons déjà sur les graines, qu'arrivera-t-il à celles qui auront été exposées à de telles conditions? Aucun effet? Un désastre? Quelque chose entre ces deux extrêmes? Nous ne pouvons pas être certains de la justesse de nos prédictions. C'est pourquoi nous devons les mettre à l'épreuve. |
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L'expérienceDes graines exposées à deux types de conditions sont fournies, soit celles qui servent de groupe témoin et celles qui ont été soumises à une simulation de l’environnement martien susmentionné. Les taux de germination de toutes ces graines seront mesurés et comparés. Pour l'expérience, toutes les graines doivent être semées en même temps et dans des conditions identiques afin de contrôler le plus de variables possibles. Semez les graines des deux catégories fournies. Vous en recevrez environ 30 de chaque catégorie et vous devrez en semer AU MOINS 20 de chaque type. Vous pouvez aussi semer toutes les graines. Notez le nombre de graines que vous avez semées pour en rendre compte dans les résultats que vous présenterez. |
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Les observationsVous devrez consigner le nombre de graines de chaque catégorie qui auront germé. Les observations doivent être faites chaque jour et consignées avec précision. Tout renseignement anecdotique pouvant être utile ultérieurement, lorsque l'analyse des données sera effectuée, doit être noté (p. ex. les accidents ou un changement de température de la pièce pendant la fin de semaine). |
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Les deux sachets de semences sont étiquetés comme suit : « M » et « N ». L'origine des graines vous sera révélée après la fin de l'expérience, lorsque vous présenterez vos résultats dans la section « Soumettre les résultats » du site Web de Tomatosphère (www.tomatosphere.org). Vous devrez consigner le nombre de graines qui ont été semées et le nombre de graines qui ont germé.
Il s'agit d'une expérience à l'aveugle, c'est-à-dire qu'elle est conçue de façon à éliminer tout résultat involontairement faussé au cours du processus expérimental.
Les deux sachets de semences comprennent les graines du groupe témoin et celles qui ont été soumises à une simulation de l’environnement martien.
Nos attentes déterminent parfois l'issue d'une expérimentation, par exemple, celle de goûter à de nouvelles saveurs. Si l'on nous présente une grosse larve grillée (un aliment fin dans certaines sociétés), nous nous attendons généralement à ce qu'elle goûte mauvais. Si nous trouvons le courage d'y goûter, nous n'apprécions habituellement pas la première bouchée, même si le goût ressemble à celui des arachides ou des noix de cajou. Nos attentes faussent donc nos observations.
De la même façon, lorsque nous menons une expérience scientifique, il est souvent possible d'influencer nos observations en altérant inconsciemment les contrôles expérimentaux ou en faussant nos observations. Par exemple, placer un groupe de semences à un endroit plus chaud après le début de l'expérience, parce que nous prévoyons ou espérons qu'il germera mieux, constitue un cas d'influence des contrôles expérimentaux.
Si nous inscrivons dans le groupe « germination infructueuse » une graine morte de la première catégorie parce qu'elle n'a que partiellement germé, alors que nous inscrivons dans le groupe « germination réussie » une graine dans le même état, provenant de l'autre catégorie, parce que nous sommes à peu près certains que la seconde catégorie a plus de chance de réussite, cela constitue un exemple d'observation fausse ou biaisée.
Les observations fausses ou biaisées sont habituellement faites inconsciemment par l'observateur et constituent rarement une tentative délibérée d'altérer les données.
C'est pourquoi plusieurs études scientifiques, y compris le projet Tomatosphère, ont recours aux expériences à l'aveugle. Par conséquent, les enseignants (et les élèves) ne connaîtront pas l’origine des semences avant la fin de l’expérience et la présentation des résultats.
