Fiche de révision : Atmosphère, dioxygène et cycle du carbone

📋 Plan du Cours

1. Formation de l’atmosphère primitive
2. Origine des océans terrestres
3. Composition et évolution atmosphérique
4. Production biologique du dioxygène
5. Oxydation du fer et oxygénation
6. Dioxygène, ozone et vivant
7. Réservoirs et flux du carbone
8. Perturbation humaine du cycle carbone

📖 1. Formation de l’atmosphère primitive

★ À maîtriser

• La Terre s’est formée il y a 4,6 Ga dans des conditions de pression atmosphérique d’environ 260 atmosphères et de température supérieure à 1500 °C.

Compléments

• En environ 200 millions d’années, la Terre s’est refroidie et sa surface atteignait vers 4,4 Ga environ 375 °C pour une pression atmosphérique d’environ 200 atm.

💡 Astuce mémo

Terre chaude et comprimée → refroidissement → condensation de l’eau

📖 2. Origine des océans terrestres

📝 Points essentiels

• Le refroidissement de la Terre primitive a permis à la vapeur d’eau atmosphérique de se condenser, formant ainsi l’hydrosphère et les océans.

• La quantité d’eau dans l’atmosphère est passée d’environ 80 % vers 4,6 Ga à 0 % vers 4,0 Ga.

💡 Astuce mémo

Refroidissement de la Terre → condensation de la vapeur d’eau → formation de l’hydrosphère

📖 3. Composition et évolution atmosphérique

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère primitive : Principalement composée de vapeur d’eau, de dioxyde de carbone et de diazote.

📝 Points essentiels

• Les gaz présents à l’état de traces comprennent :
  • vapeur d’eau
  • dioxyde de carbone
  • méthane
  • protoxyde d’azote
  • argon

📌 L’atmosphère terrestre a une origine cosmique par apport d’eau et de gaz par les météorites, ainsi qu’une origine terrestre par dégazage du manteau primitif.

💡 Astuce mémo

Atmosphère primitive riche en vapeur d’eau, atmosphère actuelle riche en diazote et dioxygène

📖 4. Production biologique du dioxygène

📝 Points essentiels

• Les premières traces de vie datent d’au moins 3,5 Ga et correspondent à des cyanobactéries présentes dans des stromatolithes.

• Les cyanobactéries des stromatolithes réalisent la photosynthèse et libèrent du dioxygène dans l’eau des océans.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse des cyanobactéries → libération de dioxygène dans les océans

📖 5. Oxydation du fer et oxygénation

★ À maîtriser

• Les fers rubanés sont des roches sédimentaires marines riches en bandes rougeâtres d’hématite Fe2O3, formées entre 3,8 et 1,9 Ga.

• Dans une atmosphère dépourvue de dioxygène, les ions Fe2+ transportés vers les océans s’oxydent en ions Fe3+ insolubles qui précipitent sous forme d’hématite.

• La formation des fers rubanés s’arrête lorsque le fer océanique est entièrement oxydé, tandis que l’augmentation du dioxygène permet ensuite la formation de paléosols rouges continentaux à partir d’environ 2,4 Ga.

Compléments

• La concentration atmosphérique actuelle de 21 % de dioxygène aurait été atteinte il y a environ 500 millions d’années.

💡 Astuce mémo

Oxygène océanique → fers rubanés → saturation des océans → oxygène atmosphérique

📖 6. Dioxygène, ozone et vivant

📝 Points essentiels

• Sous l’effet des rayonnements ultraviolets, une molécule de dioxygène peut se dissocier et l’atome d’oxygène formé peut s’associer à une autre molécule de dioxygène pour produire de l’ozone.

• La concentration atmosphérique en ozone est maximale vers 30 km d’altitude, dans la couche d’ozone stratosphérique.

📌 L’ozone absorbe complètement les UV-C et une partie des UV-B, qui peuvent être absorbés par l’ADN, l’endommager et provoquer des mutations.

📌 La photosynthèse constitue une source de dioxygène atmosphérique, tandis que la respiration et la combustion constituent des puits de dioxygène.

💡 Astuce mémo

Dioxygène soumis aux UV → ozone stratosphérique → protection de l’ADN

📖 7. Réservoirs et flux du carbone

★ À maîtriser

• Les principaux réservoirs de carbone sont :

  • océans
  • roches
  • atmosphère
  • biosphère

• Les flux de carbone sont de trois natures :

  • biologique
  • chimique
  • physique

Compléments

• Les flux biologiques comprennent la respiration et la photosynthèse, les flux chimiques comprennent la combustion et la précipitation, et les flux physiques comprennent l’enfouissement, la dissolution, la précipitation et la sédimentation.

💡 Astuce mémo

ROAB : roches, océans, atmosphère, biosphère

📖 8. Perturbation humaine du cycle carbone

★ À maîtriser

📌 Le cycle naturel du carbone correspond à un équilibre entre les flux entrants et sortants de l’atmosphère.

📌 Les activités humaines perturbent les flux de carbone atmosphériques dans le sens d’une augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique.

Compléments

• Bien que le dioxyde de carbone ne représente que 0,03 % des gaz atmosphériques, il est présenté dans le cours comme responsable du réchauffement climatique.

💡 Astuce mémo

Activités humaines → déséquilibre des flux de carbone → augmentation atmosphérique du CO2

📊 Tableaux de synthèse

Marqueurs de l’oxygénation terrestre

Sources et puits de dioxygène