T ECS III - Ch1

Chapitre 1L'atmosphère terrestre et la Vie

Librement inspiré de Karine Guého-Liguet (Académie de Rennes) et Elodie Prieto (Académie de la Réunion)

Toutes les planètes de notre Système Solaire sauf Mercure possèdent une atmosphère : couche de gaz située au-dessus de la surface de la planète.Les variations de la composition de l'atmosphère terrestre au cours du temps ont permis le développement et le maintien fragile de la vie.

Mais comment s'est formée l'atmosphère de notre planète ?Et quelles sont ses interactions avec la Vie qu'elle abrite ?

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Explorer les 4 derniers lieux que vous avez fréquentés et qui vont vous permettre de reconstruire votre cours : - votre bureau, - le laboratoire de recherche de l'Université Paul SABATIER, - la bibliothèque de l'Université Paul SABATIER, - les locaux du journal La Dépèche.

Dans 3 jours, vous passez vos partiels et vous avez perdu votre cours " L'atmosphère terrestre et la Vie" !!!

Activité 2 : Le labo de l'université Paul SABATIER

Activité 3 : La bibliothèque de l'Université Paul SABATIER

Activité 4 : Les locaux de La Dépèche

Activité 1 : Votre bureau

Allez dans chacun des endroits, prenez des notes afin de reconstruire votre cours sur ce chapitre...

Questions à se poser

Activité 1 :Origine de l'atmosphère et des océans terrestres

Quel bazar...pas étonnant que je ne retrouve pas mes cours...

Tous les objets du système solaire sont contemporains et formés des mêmes éléments chimiques. Certaines météorites pierreuses, les chondrites, se sont formées en même temps que le système solaire. On pense donc qu’elles reflètent la composition originelle de la Terre primitive, ce qui permet indirectement d’avoir une idée des composés volatils produit au cours du dégazage du manteau.

Évolution de la composition chimique de l'atmosphère au cours du temps (doc1 page 18 Lelivrescolaire)

Le dégazage de la Terre primitive (doc2 page 18 Lelivrescolaire)

Tableau des conditions de pression et de température sur Terre de sa formation à nos jours Dans le diagramme d'état de l'eau ci-dessous, reporter ces valeurs et en déduire l'état de l'eau à différents âges de la Terre. Qu'en déduire sur l'évolution de la composition de l'atmosphère ?

L'atmosphère terrestre a une histoire complexe, depuis sa formation à nos jours, elle a subi de nombreuses évolutions et a permis à l'hydrosphère de se former. Vous devez retrouver dans votre bureau des notes vous permettant de répondre à ces questions : 1 - Quels sont les témoins de la formation et de la composition hypothétique de l'atmosphère primitive ? 2 - Quelle a été l'évolution de sa composition au cours des temps géologiques ? 3 - Quelles sont les causes de l'évolution de la concentration des principaux gaz atmosphériques ? 4 - Comment s'est formée l'hydrosphère ? 5 - Quelle est l'origine de cette eau ?

Le bombardement météoritique de la Terre primitive ( doc3 page 19 Lelivrescolaire)

Diagramme de l'état de l'eau en fonction des conditions de pression et de température

La Terre s’est formée il y a environ 4.6 Ga (milliards) par accrétion, c'est-à-dire agglomération d’objets de toutes tailles présents dans le système solaire. La jeune Terre attirant tous les objets à proximité est soumise à un bombardement météoritique qui dégage une chaleur telle, que la Terre est en fusion. L’intensité du bombardement va diminuer et la planète va subir une différentiation en enveloppes liée à la migration d’éléments suivant leur densité : le noyau contenant les éléments les plus denses, surmonté par le manteau puis les éléments (gaz) les moins denses migrent en périphérie et forment une atmosphère primitive.

La Terre s’est formée il y a environ 4.6 Ga (Giga années ou milliards d'années) par accrétion, c'est-à-dire agglomération d’objets de toutes tailles présents dans le système solaire. La jeune Terre attirant tous les objets à proximité est soumise à un bombardement météoritique qui dégage une chaleur telle, que la Terre est en fusion. L’intensité du bombardement va diminuer et la planète va subir une différentiation en enveloppes liée à la migration d’éléments suivant leur densité : le noyau contenant les éléments les plus denses, surmonté par le manteau puis les éléments les moins denses migrent en périphérie pour former une atmosphère primitive. Étapes de la formation par accrétion et de la différenciation des couches d'une planète

Questions à se poser

Activité 2 :Origine du dioxygène atmosphérique

Echantillon de Fers rubanés ( BIF : banded iron formations) âge compris entre 3,8 Ga et 1,9 Ga Ce sont des roches sédimentaires d'origine océanique. Ces roches sont formées d'une alternance gris et rose-rouge contenant du fer oxydé sous forme Fe2O3 (hématite).

Comment se sont formés les fers rubanés océaniques et les sols rouges continentaux ? Attention ! Aucune des réactions n'est équilibrée : Saurez-vous équilibrer ces réactions ?? Mais comment équilibrer ces réactions... Je me souviens avoir enregistré un tuto sur mon téléphone !

Photographie au microscope optique de files de cyanobactéries actuelles (genre Nostoc) (X600) Les cyanobactéries sont des organismes microscopiques procaryotes. Leur cytoplasme contient notamment des pigments chlorophylliens.

Le passage d'une atmosphère primitive réductrice, c'est-à-dire dépourvue de dioxygène, à une atmosphère oxydante, riche en dioxygène est enregistré dans les roches. Vous devez retrouver dans le labo des notes vous permettant de répondre à ces questions pour retracer l’histoire du dioxygène sur Terre : 1 - Quelle est l'origine du dioxygène ? Où et quand est-il apparu en premier ? Quels indices géologiques le prouvent ? 2 - Quelle est ensuite l'histoire du dioxygène atmosphérique ? Quels indices géologiques le prouvent ? 3 - Quels sont actuellement les sources et les puits de dioxygène ?

Évolution de la concentration de dioxygène dans l'atmosphère terrestre au cours du temps Les tracés de l'évolution de la concentration atmosphérique du dioxygène dans le passé comportent de nombreuses incertitudes. La grande oxygénation de -2,4 Ga est avérée mais elle n'a peut-être pas été aussi importante, ni aussi brutale que le montre ce graphique. Certaines données laissent à penser que la concentration de dioxygène actuelle aurait été atteinte il y a 500 Ma.

Contexte de formation de l'hématite en milieu océanique

Principaux puits et sources actuels de dioxygène Les éléments qui consomment du O2 sont des puits. Les éléments qui libèrent du O2 sont des sources.

Voyages d'étude

Stromatolites fossiles de Reivilo ( Afrique du Sud) âgés de 2,51 Ga à 2,55 Ga. Les plus vieux fossiles de stromatolites ont 3,5 Ga.

Stromatolites actuels au Bahamas Les stromatolites sont des formations carbonatées construites par des cyanobactéries que l'on retrouve dans certains milieux marins, ou d'eau douce peu profonds. Ils sont caractérisés par une alternance de carbonates de calcium CaCO3 (bandes claires) et de matière organique (bandes noires) correspondant à des restes de cyanobactéries

Paléosols rouges continentaux ou red beds (Blyde River Canyon, Afrique du Sud) Les paléosols, ou sols fossiles, se sont formés par altération de roches continentales au contact du dioxygène de l'atmosphère. La couleur rouge de certains de ces sols provient de la forte teneur en hématite, minéral d'oxyde de fer de formule chimique Fe2O3. Leur âge varie de -2,4 Ga à l'actuel.

Activité 4 :Origine et rôle de la couche d'ozone

Commentêtre efficace ?

L’atmosphère participe au maintien d’une vie terrestre. Sa propriété protectrice est due à sa composition et sa structure en couches superposées. La stratosphère abrite notamment une couche d’ozone dont le rôle est majeur. Vous devez réaliser une petite capsule audio ou vidéo présentant la couche d’ozone. Pour cela, par groupe de 4, vous devez définir :

• Un expert « l’ozone stratosphérique : c’est quoi, c’est où, comment s’est-il formé »,
• Un expert « rôle de l’ozone sur l'apparition de la Vie aérienne »,
• Un expert « le trou dans la couche d’ozone : causes, évolution et solutions »,
• Un expert « conséquences du trou dans la couche d’ozone ».

La couche d'ozone? Comment se forme-t-elle ?A quoi sert elle? Interview du professeur Payet, Enseignant chercheur à l'UCO

L'ozone stratosphérique (entre 10 et 60 km, avec une concentration max à 30 km) se forme sous l'effet des UV sur les molécules de dioxygene Mécanisme de formation de l'ozone L'essentiel de l'ozone (O3) atmosphérique est situé dans la stratosphère. Ce gaz absorbe de manière différentielle les raisons UV Répartition altitudinale de l'ozone et absorption des UV associée

Tout savoir sur l'origine du mélanome

Comment le trou se forme-t-il ?

Parmi les rayonnements UV, les UV-C sont ceux qui ont un pouvoir d'altération considérable sur l'ADN. Absorption des différentes longueurs d'ondes par l'ADN Si la totalité des UV-C atteignait la surface de la Terre, la vie y serait impossible hors de l'eau. La quantité de mutations induites par les UV dépend de la quantité de rayonnement UV reçue. Au niveau cellulaire, cela peut entraîner des lésions, qui peuvent évoluer en mutation et provoquer une prolifération anarchique de cellules, pouvant aboutir à un cancer. Les risques à vivre sous le trou de la couche d'ozone

Activité 3 :Une histoire conjointe du dioxygène atmosphérique et de la Vie

Questionà seposer

Le dioxygène est apparu dans l’atmosphère vers -2,4 Ga. Depuis, la teneur atmosphérique de ce gaz a sans cesse varié. Les flux entre biosphère et atmosphère sont multiples et réciproques et ont façonné l’évolution des ces deux réservoirs au cours des temps géologiques. Question : Superposer les grandes périodes d’évolution de la biodiversité (doc 1) et l’évolution de la teneur atmosphérique en O2 au cours des temps géologiques (doc 2). Qu’observez-vous ?

Doc 1 : Des informations apportées par des fossiles variés (BORDAS)

Doc 2 : La reconstitution de l'histoire du dioxygène atmosphérique

(BORDAS)