QCM : Atmosphère, dioxygène et cycle du carbone (20 questions)

Explication

La Terre s’est formée dans un environnement extrêmement chaud, dépassant 1500 °C, et soumis à une pression d’environ 260 atmosphères. La pression actuelle et la température moyenne actuelle ne décrivent pas ces conditions initiales.

Explication

Après environ 200 millions d’années de refroidissement, la surface terrestre atteignait encore près de 375 °C et la pression atmosphérique était d’environ 200 atmosphères. Les valeurs de 15 °C et d’une atmosphère correspondent à des conditions bien plus proches de l’époque actuelle.

Explication

Le refroidissement a permis à la vapeur d’eau atmosphérique de se condenser en eau liquide, ce qui a formé l’hydrosphère et les océans. La vapeur d’eau est l’état gazeux initial, tandis que l’eau condensée constitue l’enveloppe liquide.

Explication

La proportion d’eau atmosphérique a fortement diminué, passant d’environ 80 % vers 4,6 Ga à 0 % vers 4,0 Ga, en lien avec la condensation et l’accumulation d’eau dans l’hydrosphère. La valeur de 21 % concerne le dioxygène actuel, pas l’évolution de l’eau primitive.

Explication

L’atmosphère primitive était principalement composée de vapeur d’eau, de dioxyde de carbone et de diazote. Elle se distinguait donc de l’atmosphère actuelle, dominée par le diazote et contenant une quantité importante de dioxygène.

Explication

L’atmosphère actuelle contient environ 78 % de diazote et 21 % de dioxygène, ainsi que des traces de vapeur d’eau, de dioxyde de carbone, de méthane, de protoxyde d’azote et d’argon. Le dioxygène est donc important, mais il reste minoritaire par rapport au diazote.

Explication

L’atmosphère terrestre possède une origine cosmique liée à l’apport d’eau et de gaz par les météorites, ainsi qu’une origine terrestre liée au dégazage du manteau primitif. La condensation explique la formation de l’hydrosphère, mais ne constitue pas l’origine terrestre des gaz atmosphériques.

Explication

Les stromatolithes contiennent les premières traces connues de vie, attribuées à des cyanobactéries datant d’au moins 3,5 milliards d’années. Les paléosols rouges, eux, sont des formations géologiques continentales et ne constituent pas le même indice biologique.

Explication

Les cyanobactéries réalisent la photosynthèse et libèrent ainsi du dioxygène dans l’eau des océans. La respiration et la combustion consomment du dioxygène et fonctionnent donc comme des puits plutôt que comme sa source.

Explication

Les fers rubanés sont des roches sédimentaires marines contenant notamment des bandes rougeâtres d’hématite, formées entre 3,8 et 1,9 milliards d’années. Les paléosols rouges sont au contraire des formations continentales liées à l’oxydation des sols.

Explication

Les ions Fe2+ s’oxydent en ions Fe3+, moins solubles, puis précipitent sous forme d’hématite dans les océans. Cette précipitation explique la formation des dépôts riches en fer associés aux fers rubanés.

Explication

Les fers rubanés cessent de se former lorsque le fer océanique est entièrement oxydé, puis l’augmentation du dioxygène favorise la formation de paléosols rouges continentaux vers 2,4 milliards d’années. Les deux types de formations indiquent donc des lieux distincts d’oxydation, marin puis continental.

Explication

Les UV peuvent dissocier une molécule de dioxygène, puis l’atome d’oxygène formé s’associe à une autre molécule de dioxygène pour produire de l’ozone. Le dioxygène est donc la molécule initiale, tandis que l’ozone est le produit formé.

Explication

La concentration en ozone est maximale vers 30 kilomètres d’altitude, au sein de la couche d’ozone stratosphérique. Cela ne signifie pas que l’ozone est réparti uniformément dans toute l’atmosphère.

Explication

L’ozone absorbe complètement les UV-C et une partie des UV-B, lesquels peuvent être absorbés par l’ADN et provoquer des mutations. Les UV-A ne constituent pas ici le rayonnement principalement retenu par la couche d’ozone.

Explication

La photosynthèse libère du dioxygène et constitue donc une source atmosphérique, alors que la respiration et la combustion en consomment et constituent des puits. Cette distinction permet d’interpréter le bilan global du dioxygène dans l’environnement.

Explication

La biosphère stocke du carbone et constitue donc un réservoir, au même titre que les océans, les roches et l’atmosphère. La photosynthèse, la dissolution et la sédimentation correspondent à des transferts de carbone entre réservoirs.

Explication

Les flux carbonés sont classés en flux biologiques, chimiques ou physiques. Cette classification porte sur la nature des processus impliqués, et non sur le réservoir concerné ou l’origine humaine du flux.

Explication

Le cycle naturel du carbone correspond à un équilibre entre les flux qui entrent dans l’atmosphère et ceux qui en sortent. L’accumulation atmosphérique est plutôt associée à une perturbation de cet équilibre.

Explication

Les activités humaines perturbent les flux atmosphériques dans le sens d’une augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Le maintien d’un équilibre caractérise plutôt le cycle naturel non perturbé.