Fiche de révision : Atmosphère terrestre et apparition de la vie

📋 Plan du Cours

1. Formation de la Terre et atmosphère primitive
2. Refroidissement et formation des océans
3. Origine et accumulation du dioxygène
4. Évolution conjointe de l’atmosphère et de la biosphère
5. Formation et rôle de la couche d’ozone

📖 1. Formation de la Terre et atmosphère primitive

★ À maîtriser

• La Terre s’est formée par accrétion de gaz et de poussières il y a 4,6 GA et était initialement en fusion.

• L’atmosphère primitive s’est formée il y a environ 4,5 GA par dégazage du manteau et apports météoritiques.

• L’atmosphère primitive était principalement composée de 80 % de vapeur d’eau, de 12 % de dioxyde de carbone et de diazote.

Compléments

• L’atmosphère actuelle contient 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et des traces d’autres gaz, notamment de CO₂ et de vapeur d’eau.

📖 2. Refroidissement et formation des océans

★ À maîtriser

• Il y a 4,4 GA, le refroidissement terrestre a liquéfié la vapeur d’eau et conduit à la formation des océans.

Compléments

• Il y a 4,5 GA, l’eau était à l’état supercritique sous une pression de 481 bar et à une température de 1 200 °C.

• Il y a 4,4 GA, l’eau était liquide sous une pression de 210 bar et à une température de 250 °C.

• Les océans sont le milieu dans lequel la vie s’est développée.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → liquéfaction de l’eau → formation des océans

📖 3. Origine et accumulation du dioxygène

🔑 Notions clés & Définitions

• Stromatolite : Structure géologique formée par l’accumulation de couches calcaires et de microorganismes en milieu aquatique.

★ À maîtriser

• Les cyanobactéries utilisent du CO₂, de l’eau et la lumière solaire pour produire du dioxygène et de la matière organique par photosynthèse.

• Les plus anciens stromatolites, traces de vie construites par des cyanobactéries, sont datés de 3,8 Ga.

• Le dioxygène produit par les cyanobactéries s’est d’abord accumulé dans les océans et s’est combiné au fer, comme l’attestent les fers rubanés formés de 3,8 Ga à 1,9 Ga.

• Après la précipitation du fer océanique, le dioxygène a été libéré dans l’atmosphère et a oxydé les roches continentales, formant les sols rouges après les fers rubanés.

Compléments

📐 Formule - L’oxydation du fer dans l’eau suit la réaction $4\,\mathrm{Fe}^{2+} + \mathrm{O}_2 + 4\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow 2\,\mathrm{Fe}_2\mathrm{O}_3 + 8\,\mathrm{H}^{+}$.

• Après 1,9 Ga, le dioxygène océanique a été libéré dans l’atmosphère lorsque tout le fer avait précipité.

• La concentration actuelle de dioxygène atmosphérique a été atteinte il y a environ 500 Ma.

💡 Astuce mémo

Cyanobactéries → O₂ océanique → fers rubanés → O₂ atmosphérique → sols rouges

📖 4. Évolution conjointe de l’atmosphère et de la biosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Flux : Le déplacement ou le transfert d’un élément d’un réservoir à un autre.
• Réservoir : Une enveloppe dans laquelle un élément est stocké pendant une période significative.

★ À maîtriser

📌 Un réservoir est une source s’il libère globalement l’élément qu’il contient et un puits s’il l’absorbe globalement.

• La photosynthèse constitue de nos jours la principale source de dioxygène atmosphérique, tandis que la respiration et la combustion en sont les principaux puits.

• Au Carbonifère, il y a 300 Ma, la teneur atmosphérique en dioxygène était d’environ 34 %, contre 21 % aujourd’hui.

Compléments

• La végétation luxuriante du Carbonifère était très productive par photosynthèse, et la forte teneur en dioxygène a notamment favorisé l’apparition d’insectes géants comme les libellules.

📖 5. Formation et rôle de la couche d’ozone

★ À maîtriser

• La couche d’ozone se situe dans :

  • la stratosphère

  • entre 30 km

  • 40 km d’altitude

• Sous l’effet du rayonnement ultraviolet, le dioxygène atmosphérique se dissocie puis participe à une transformation chimique qui forme de l’ozone par recombinaison.

• La couche d’ozone absorbe la totalité des UVC solaires et une partie des UVB.

Compléments

• Les rayons UV peuvent provoquer :

  • des cassures de l’ADN
  • des mutations de l’ADN
  • des déformations de l’ADN
  • la mort des cellules

• La couche d’ozone protège les êtres vivants des effets mutagènes des UV et a permis à la vie de quitter les océans, où l’eau filtrait également les UV.

• La pérennité de la couche d’ozone permet le maintien de la vie.