ATMOSPHERE ET VIE TERRESTRE

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L'apparition de la vie sur Terre

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dinosaurs TIMELINE

2/Vie terrestre et évolution de l’atmosphère

4/Le cycle du carbone

introduction chapitre

1/Origine de l’atmosphère et des océans terrestres

bilan

3/L’ozone dans l’atmosphère terrestre

introduction chapitre 1

La planète Terre s’est formée il y a environ 4,6 milliards d’années, presque en même temps que le Soleil et les autres planètes du système solaire. Les plus anciennes traces d’êtres vivants sur Terre sont datées de 3,5 milliards d’années (Ga). Elles correspondent à des traces d’organismes unicellulaires marins.

MOTS CLES A CONNAITRE!

1/ ORIGINE DE L'ATMOSPHERE

La Terre possède une atmosphère, c’est-à-dire un ensemble de gaz retenus par gravité à sa surface, mais aussi des océans constitués d’eau. ➜ Comment a évolué la composition de l’atmosphère terrestre ? Comment se sont formés les océans sur Terre ?

ATMOSPHERE ACTUELLE

ATMOSPHERE PRIMITIVE

VS

1. Réaliser une comparaison des compositions atmosphériques terrestres primitive et actuelle. 2. Expliquer l’origine de la composition de l’atmosphère primitive. 3. Déterminer puis comparer les états physiques de l’eau sur la Terre primitive et sur la Terre actuelle. 4. Montrer que l’hydrosphère terrestre a une double origine. 5. Bilan Réaliser un schéma résumant l’évolution de l’atmosphère et de l’hydrosphère terrestres.

ATMOSPHERE ACTUELLE

DOC 4

DOC 1

ATMOSPHERE PRIMITIVE

DOC 3

DOC 4

DOC 2

1. L’atmosphère actuelle contient peu d’eau avec 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et du dioxyde de carbone sous forme de traces. Il y a donc un changement de composition entre l’atmosphère primitive et l’atmosphère actuelle : enrichissement en dioxygène et en diazote, diminution en dioxyde de carbone et vapeur d’eau. 2. En analysant le document 2 et le document 3, on s’aperçoit que les compositions des gaz émis par les volcans et lors du chauffage de la météorite sont très proches de la composition primitive de la Terre. On peut donc supposer que l’atmosphère primitive a une origine mixte : liée à l’apport météoritique et au dégazage du manteau terrestre. 3. En considérant que les paramètres de Vénus sont similaires à ceux de la Terre primitive, on remarque qu’à la pression et la température données, l’eau est sous forme de vapeur. Sur la Terre actuelle, à la pression et la température données, l’eau est sous forme liquide. 4. La composition des gaz émis par le volcanisme et l’apport des comètes montrent que l’hydrosphère terrestre a une double origine, car l’eau (H2O ) se retrouve à la fois dans les gaz des volcans et lors du chauffage d’une chondrite. On parle de double origine car l’une est interne à la Terre et l’autre est extraterrestre.

1. Formation de l’atmosphère terrestre et des océans A L’origine de l’atmosphère terrestre ◆ Lors de sa formation il y a 4,6 Ga (milliards d’années), l’atmosphère de la Terre était principalement composée de vapeur d’eau (H2​O), de diazote (N2​) et de dioxyde de carbone (CO2​). ◆ Cette atmosphère primitive a évolué : sa composition actuelle est de 78 % de diazote (N2​) et de 21 % de dioxygène (O2​). On y trouve également de l’eau (H2​O), du dioxyde de carbone (CO2​), du méthane (CH4​), du protoxyde d’azote (N2​O) et d’autres gaz comme l’argon (Ar). B La formation des océans ◆ L’hydrosphère terrestre a une double origine : cosmique (apport d’eau par les météorites et les comètes) et dégazage de la vapeur d’eau par le manteau primitif. ◆ Cette vapeur s’est ensuite condensée à cause du refroidissement de la Terre et de l’atmosphère, formant des océans d’eau liquide. ◆ Les conditions de température et de pression sur Terre font que l’eau y est présente sous trois états : solide, liquide et gazeux.

2/ VIE TERRESTRE ET EVOLUTION

➜ Quelles caractéristiques de l’atmosphère ont permis l’apparition de la vie ? Quelles sont les interactions entre les êtres vivants et l’atmosphère ?

Évolution de la pression partielle de différents gaz au cours du temps

groupe 1 spé pc

groupe 2 spé svt

groupe 3

Les formations de fers rubanés

Stromatolites et production de dioxygène

Un aperçu du cycle du dioxygène

corrigé

groupe 1 spé pc

groupe 2 spé svt

groupe 3

2. Vie et cycle du dioxygène A L’apparition de la vie ◆ Les premières traces de vie retrouvées sur Terre sont des stromatolites datés de 3,5 Ga. Ces organismes ont contribué, par photosynthèse, à faire augmenter la quantité de dioxygène dans l’atmosphère il y a 2,4 Ga. En effet, dans un premier temps, le dioxygène (O2) s’est accumulé dans les océans et a permis l’oxydation du fer océanique, formant les dépôts de fer rubané dans les océans. Ce dioxygène s’est ensuite diffusé dans l’atmosphère, lorsque les océans ont été saturés.

3/ L'OZONE DANS L'ATMS

Le « trou » dans la couche d’ozone a rendu populaire ce gaz de l’atmosphère, d’une importance capitale pour la vie terrestre. ➜ Quels sont la composition et le rôle de la couche d’ozone sur Terre ?

1/Déterminer l'emplacement et le mode de formation de la couche d'ozone terrestre. 2. Dessiner, à main levée, l'allure du spectre d'absorption de l'ozone. Le comparer au spectre d'absorption de l'ADN. 3/Justifier le rôle fondamental de la couche d'ozone terrestre.

RESSOURCES

Corrigé

1/Déterminer l'emplacement et le mode de formation de la couche d'ozone terrestre. La couche d’ozone est située entre 20 et 40 km d’altitude car c’est là que la pression en ozone est la plus importante. La couche d’ozone se forme par la dissociation de dioxygène en un atome d’oxygène et l'association avec une molécule libre de dioxygène. Cela se fait sous l’action des rayons UV du soleil. 2. Dessiner, à main levée, l'allure du spectre d'absorption de l'ozone. Le comparer au spectre d'absorption de l'ADN. 3/Justifier le rôle fondamental de la couche d'ozone terrestre. La couche d’ozone terrestre permet de filtrer les UV qui parviennent à la surface de la Terre. Les UV non absorbés par l’ozone sont absorbés par l’ADN en provoquant des effets mutagènes, la couche d’ozone limite donc les mutations qui peuvent survenir chez les organismes vivants terrestres.

◆ Sous l’effet des rayonnements ultraviolets provenant du rayonnement solaire, de l’ozone (O3) stratosphérique se forme par dissociation de molécules de dioxygène (O2). La couche d’ozone ainsi formée, qui présente une concentration maximale à environ 30 km d’altitude, protège les êtres vivants du rayonnement solaire et donc des effets mutagènes des UV sur l’ADN.

4/CYCLE DU CARBONE

L’élément carbone est présent dans les enveloppes profondes et superficielles de la Terre. Il constitue, avec l’hydrogène et l’oxygène, l’élément de base des molécules organiques. Via différents flux, le carbone circule dans différents réservoirs. ➜ Quels sont les flux et réservoirs naturels du carbone sur Terre ? Comment l’être humain les modifie-t-il ?

1. Indiquer les formes de carbone présentes. 2. Identifier les principaux réservoirs de carbone. 3. Montrer qu’un réservoir peut à son tour être subdivisé en sous‑réservoirs. 4. Proposer une définition de « flux » et identifier les principaux flux de carbone et leur nature : chimique, physique ou biologique. 5. Montrer, avec des données chiffrées, l’impact anthropique sur le cycle du carbone.

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B Le cycle du carbone ◆ Le carbone présent sur Terre se trouve dans plusieurs réservoirs et sous différentes formes (CO2 , carbone organique, etc.) : atmosphère, sols, océans, biosphère, roches. Des échanges, appelés flux, s’effectuent entre ces réservoirs : c’est le cycle du carbone. ◆ Formés à partir du carbone des êtres vivants, il y a plusieurs centaines de millions d’années, les combustibles fossiles tels que le pétrole, le charbon ou le gaz sont des ressources en énergie non renouvelables puisqu’ils ne se régénèrent pas à l’échelle d'une vie humaine.

ATMOSPHERE

CHONDRITE

COMBUSTIBLE FOSSILE

CYCLE DU CARBONE

RESERVOIR

FER RUBANNé

HYDROSPHERE

OZONE

STROMATOLITE

BILAN