L'atmosphère terrestre et la vie

L'atmosphère terrestre et la vie

Thais Thiébaut &Josephine Eloy

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Quels sont les indices qui ont permis de construire ce graphique ?

Un indice géologique :

Les chondrites sont des météorites très anciennes formées en même temps que le système solaire. Leur composition est proche de celle de la Terre primitive. En les étudiant et en comparant leurs gaz avec ceux émis par les volcans actuels, on a pu déduire que l’atmosphère initiale de la Terre était composée en grande partie de vapeur d’eau, de dioxyde de carbone (CO2), d’azote (N2) et d’autres gaz volcaniques. En revanche, elle ne contenait pas de dioxygène (O2). Cela explique la partie gauche du graphique : une atmosphère primitive contenant beaucoup de vapeur d’eau et CO2 mais sans oxygène.

Une presence d'eau liquide dans l'atmosphère primitive :

Les zircons sont des minéraux qui ne se forment qu’en présence d’eau dans certains magmas. Leur découverte datée de 4,4 milliards d’années, prouve que de l’eau liquide existait déjà à cette époque. Cela signifie que la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère s’est rapidement condensée en océans, quelques centaines de millions d’années après la formation de la Terre. Cela correspond dans le graphique à la forte baisse de la concentration de vapeur d’eau.

Température & pression

Ces documents montrent que lorsque la Terre s’est refroidie, la vapeur d’eau a pu se condenser en eau liquide. Cela confirme donc qu’il y avait énormément de vapeur d’eau dans l’atmosphère primitive mais qu’elle a disparu progressivement au profit des océans. Dans le graphique, on voit cette diminution très marquée de la vapeur d’eau (zone verte foncée qui chute rapidement).

Ce phénomène géologique prouve qu’il y avait déjà de l’eau liquide à la surface de la Terre il y a 2,7 milliards d’années. Cela confirme que la vapeur d’eau avait bien disparu de l’atmosphère primitive pour se transformer en océans. Mais à cette époque l’atmosphère ne contenait toujours pas de dioxygène libre, elle restait réductrice. Dans le graphique on se situe encore dans une période sans O2, dominée par le CO2 et l’azote.

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L'apparition d'oxygène dans l'atmosphère primitive :

Ces couches géologiques sont riches en oxydes de fer formés par réaction avec le dioxygène. Cela montre qu’à partir d’environ 2,5 milliards d’années, de l’oxygène a commencé à apparaître dans les océans puis dans l’atmosphère. Sur le graphique, c’est le moment où la courbe de l’O2 commence à monter.

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Enfin, ces sols riches en hématite témoignent du contact direct entre le sol continental et une atmosphère contenant du dioxygène. Cela prouve que l’oxygène libre s’était installé dans l’air en quantité suffisante pour rendre l’atmosphère moderne oxydante. Dans le graphique, c’est la stabilisation de l’O2 et la constitution d’une atmosphère semblable à celle d’aujourd’hui.

En conclusion, tous ces indices ont permis de construire le graphique présenté dans le diaporama, retraçant l’évolution des gaz atmosphériques depuis la formation de la Terre : d’une atmosphère primitive réductrice riche en vapeur d’eau et CO2, à une atmosphère oxydante enrichie progressivement en O2

Les stromatolithes sont des structures fossiles produites par des colonies de cyanobactéries. Ces micro-organismes réalisent la photosynthèse et produisent du dioxygène comme déchet. Leur apparition vers 2,4 milliards d’années explique l’augmentation du dioxygène dans l’atmosphère. C’est donc l’activité biologique qui est à l’origine du changement majeur dans la composition de l’air. Dans le graphique, c’est la montée progressive de l’O2 après 2,5 milliards d’années.

💡

La liquéfaction de la vapeur d'eau atmosphérique a été une conséquence du refroidissement de la Terre, dont l'origine demeure incertaine. Cependant la formation de la croûte terrestre a certainement joué un rôle décisif en isolant thermiquement le manteau encore très chaud de l'atmosphère, permettant ainsi à cette dernière de refroidir..

Depuis sa formation, la Terre est entourée d’une atmosphère. Cependant, cette atmosphère n’a pas toujours eu la même composition que celle que nous connaissons aujourd’hui. Des indices géologiques, biologiques et physico-chimiques permettent de reconstituer l’histoire de cette évolution. Dans ce travail, nous allons montrer comment certains de ces indices ont permis aux scientifiques de comprendre la transformation de l’atmosphère terrestre, depuis une atmosphère primitive sans dioxygène (O₂) jusqu’à une atmosphère riche en O₂, favorable à la vie.

La composition atmosphèrique aujourd'hui est très différente de celle de l'atmosphère primitive