Synthèse rapide

• L'atmosphère terrestre actuelle se compose principalement de diazote (78 %) et de dioxygène (21 %), et possède une structure en plusieurs couches (troposphère, stratosphère, mésosphère, thermosphère, exosphère).
• La formation de l'atmosphère primitive est liée au dégazage de la Terre, composée à l'origine de N₂, CO₂, H₂O.
• La diminution de CO₂ et la quasi-disparition de l’eau atmosphérique sont dues au refroidissement, à la condensation de la vapeur d’eau, et à la dissolution du CO₂ dans les océans.
• Les océans se sont formés il y a environ 4,4 milliards d'années, notamment par condensation et bombardements météoritiques.
• Le dioxygène s’est accumulé dans l’atmosphère grâce à l’activité photosynthétique des cyanobactéries, il y a environ 2,4 milliards d’années, atteignant aujourd’hui une concentration de 21 %.
• La couche d’ozone, formée par l’ozone (O₃), protège contre les rayonnements UV mutagènes.
• Le cycle du carbone implique des échanges entre réservoirs (atmosphère, biosphère, océans, roche) évalués en flux.
• Les activités humaines augmentent les rejets de CO₂, aggravant le déséquilibre du cycle naturel du carbone.
• La Terre connaît une évolution spécifique liée à l'interaction entre activité géologique, durable des êtres vivants et changement climatique anthropique.

Concepts et définitions

• Atmosphère primitive : couche gazeuse initiale formée par dégazage de la Terre, riche en CO₂, N₂, H₂O.
• Hydrosphère : ensemble des eaux à la surface de la Terre, formée par condensation de vapeur d’eau.
• Cycle du carbone : processus d’échanges de carbone entre réservoirs (atmosphère, sols, océans, roches) par flux.
• Puits de carbone : réservoir naturel ou artificiel qui absorbe/captive le CO₂ (océans, forêts, sols).
• Ozone (O₃) : gaz formé dans la stratosphère, couche protectrice contre l’UV.
• Gaz à effet de serre : gaz qui piègent le rayonnement infrarouge et réchauffent la surface (CO₂, H₂O, CH₄).

Formules, lois, principes

• Dissolution du CO₂ dans l’eau : la solubilité augmente avec la baisse de température.
• Formation de calcaire : réaction du CO₂ dissous avec le calcium, formant du carbonate de calcium (CaCO₃).
• Cycle du carbone : équilibré lorsque flux d’entrée = flux de sortie dans chaque réservoir.
• Protection par l’ozone : absorbtion du rayonnement UV par la couche d’ozone à 30 km d’altitude.

Méthodes et procédures

1. Décrire la composition de l’atmosphère actuelle.
2. Expliquer la formation de l’hydrosphère par refroidissement et condensation.
3. Relier la dissolution du CO₂ dans l’eau à la baisse de température planétaire.
4. Tracer la chronologie de l’accumulation du dioxygène dans l’atmosphère grâce à la photosynthèse.
5. Analyser le rôle de l’ozone dans la protection contre UV.
6. Évaluer l’impact des activités humaines sur le cycle du carbone à partir des flux et puits.

Exemples illustratifs

• Formation des roches ferrifères rubanées en raison de l’oxydation du fer par le dioxygène atmosphérique.
• Formation des couches sédimentaires de calcaire liées au CO₂ dissous dans l’eau.
• Evolution du taux de CO₂ atmosphérique de 0 à 21 % sur plusieurs milliards d’années, avec l’apparition puis l’augmentation du dioxygène.

Pièges et points d'attention

• Confusion entre l’atmosphère primitive et l’atmosphère actuelle.
• Oublier l’effet de la dissolution du CO₂ dans l’eau sur la température globale.
• Négliger le rôle des cyanobactéries dans la production de dioxygène.
• Confondre le cycle du carbone naturel avec l’impact anthropique.
• Sous-estimer la durée de formation des combustibles fossiles (millions d’années) pour apprécier leur caractère non renouvelable.

Glossaire

• Dégazage : processus par lequel la planète émet des gaz dans l’atmosphère.
• Fers rubanés : roches sédimentaires riches en oxyde de fer, témoins de l’oxydation du fer par O₂.
• Paléosols : anciens sols témoignant de conditions atmosphériques passées.
• Red beds : formations géologiques rouges indiquant une atmosphère oxydante.
• Cyclone du cycle du carbone : échanges dynamiques de carbone entre différents réservoirs terrestres et océaniques.
• Réservoir superficiel : lieu où le carbone est stocké à la surface (sol, océan, atmosphère).