QCM : Atmosphère terrestre et évolution de la vie (19 questions)

Explication

Les gaz libérés par le manteau en fusion, lui-même lié aux météorites à l’origine de la Terre, ont formé l’atmosphère primitive. La production par photosynthèse ne convient pas, car elle concerne l’activité biologique et non le dégazage initial du manteau.

Explication

La condensation de la vapeur d’eau atmosphérique et la formation de l’hydrosphère sont situées il y a 4,4 milliards d’années. La date de 4,26 milliards d’années correspond à la fin de l’intervalle durant lequel la température a diminué jusqu’à permettre la présence d’eau liquide.

Explication

La baisse de température jusqu’à 200 °C a permis à l’eau de passer à l’état liquide et de former l’hydrosphère. Une hausse de température ne correspond pas au refroidissement qui a rendu cette transformation possible.

Explication

L’atmosphère primitive était dominée par la vapeur d’eau, avec du CO₂ et une faible proportion de N₂, sans O₂. La composition à 78 % de N₂ et 21 % d’O₂ décrit l’atmosphère actuelle, et non l’atmosphère primitive.

Explication

L’atmosphère actuelle contient environ 78 % de N₂ et 21 % d’O₂, avec très peu de CO₂ et une quantité variable de vapeur d’eau inférieure à 1 %. La composition riche en H₂O et dépourvue d’O₂ correspond à l’atmosphère primitive.

Explication

Le refroidissement a liquéfié la vapeur d’eau, et les précipitations ont facilité le transfert du CO₂ atmosphérique vers l’hydrosphère par dissolution. Le CO₂ n’a pas été transformé en diazote : la diminution de H₂O et de CO₂ s’est faite au profit relatif du N₂.

Explication

Ruben et Kamen ont utilisé l’isotope lourd ¹⁸O pour retracer l’origine des atomes d’oxygène du dioxygène produit par photosynthèse. Le ¹⁴C est associé au traçage du carbone et ne correspond pas à l’isotope employé dans cette expérience.

Explication

Le dioxygène produit présente une teneur en ¹⁸O identique à celle de l’eau enrichie et quatre fois supérieure à celle du CO₂. L’idée que son oxygène proviendrait du CO₂ est la confusion à éviter : le résultat relie le dioxygène à l’eau.

Explication

Les résultats de l’expérience montrent que les atomes d’oxygène du dioxygène produit par photosynthèse proviennent de l’eau. L’attribution au CO₂ est une confusion plausible, mais elle contredit la conclusion établie par le traçage isotopique.

Explication

L’oxydation des ions fer II en hématite dans les océans explique la formation des fers rubanés dès 3,9 Ga. Les sols rouges, plutôt que les fers rubanés, témoignent de la présence de dioxygène dans l’atmosphère.

Explication

Les plus anciens stromatolites attestent la présence de cyanobactéries photosynthétiques qui produisaient du dioxygène dans les océans. L’apparition du dioxygène atmosphérique est mise en évidence plus tard par les sols rouges.

Explication

Les sols rouges continentaux indiquent que les ions fer II ont commencé à s’oxyder au contact du dioxygène atmosphérique vers 2,2 Ga. Les fers rubanés, eux, témoignent d’une oxydation du fer dans les océans.

Explication

À partir de 2,5 Ga, la concentration atmosphérique en dioxygène a commencé à augmenter et a rapidement atteint 2 %. Le seuil de 2 % décrit ici une étape de cette évolution, et non une concentration de 20 %.

Explication

La photosynthèse des biosphères marine et terrestre contribue aux sources actuelles de dioxygène, tout comme la fossilisation et la sédimentation. La respiration est au contraire un puits de dioxygène.

Explication

Les combustions d’origine humaine consomment du dioxygène et font partie de ses puits actuels. La photosynthèse, à l’inverse, est une source de dioxygène.

Explication

Dans la stratosphère, les ultraviolets dissocient le dioxygène et déclenchent une suite de transformations qui aboutit à la formation d’ozone. La dissociation de l’ozone décrit plutôt sa décomposition, et non le mécanisme de formation visé ici.

Explication

L’ozone se forme entre 15 et 35 km d’altitude et il est abondant essentiellement dans la stratosphère. La plage d’altitude proposée pour la stratosphère dans une autre réponse ne correspond pas à celle indiquée ici.

Explication

Les UV peuvent associer des bases azotées adjacentes, notamment des thymines, en dimères qui entraînent des erreurs de réplication et parfois des mutations. La formation de ces dimères ne corrige pas les erreurs, contrairement à ce que suggère une autre réponse.

Explication

L’ozone stratosphérique filtre les UV-C et absorbe une grande partie des UV-B, ce qui protège l’intégrité structurale de l’ADN et les êtres vivants. L’ADN peut être altéré par ces rayonnements, notamment lorsque des UV provoquent la formation de dimères de bases.