QCM : Atmosphère terrestre et évolution de la vie (20 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Par quel processus la Terre s’est-elle formée il y a 4,6 Ga ?

Par la collision unique de deux grandes planètes
Par l’accumulation de matière océanique préexistante
Par accrétion de divers objets cosmiques
Par la condensation de vapeur d’eau autour du Soleil

Par accrétion de divers objets cosmiques

Explication

La Terre s’est constituée il y a 4,6 Ga par accrétion de divers objets cosmiques. La collision unique, la condensation de vapeur et l’accumulation d’océans ne décrivent pas ce processus.

2. Quelle composition caractérisait principalement l’atmosphère primitive avant l’apparition du dioxygène atmosphérique ?

80 % de vapeur d’eau, 12 % de CO₂ et 5 % de N₂, sans O₂
12 % de vapeur d’eau, 80 % de CO₂ et 5 % de N₂, sans O₂
78 % de N₂ et 21 % de O₂, avec des traces d’autres gaz
80 % de vapeur d’eau, 12 % de CO₂ et 5 % de O₂

80 % de vapeur d’eau, 12 % de CO₂ et 5 % de N₂, sans O₂

Explication

L’atmosphère primitive était dominée par la vapeur d’eau, avec du CO₂ et du N₂, et ne contenait pas de dioxygène. La composition riche en N₂ et O₂ correspond à l’atmosphère actuelle, tandis que les autres réponses inversent des proportions ou introduisent de l’O₂.

3. Un échantillon d’air actuel est analysé : quelle composition principale devrait-on y mesurer ?

Environ 80 % de vapeur d’eau et 12 % de CO₂
Environ 78 % de CO₂ et 21 % de vapeur d’eau
Environ 21 % de N₂ et 78 % de O₂
Environ 78 % de N₂ et 21 % de O₂

Environ 78 % de N₂ et 21 % de O₂

Explication

L’atmosphère actuelle contient environ 78 % de diazote et 21 % de dioxygène, les autres gaz étant présents à l’état de traces. La composition primitive, l’inversion de N₂ et O₂ et la mise au premier plan de gaz traces sont des confusions distinctes.

4. Sur une Terre primitive encore très chaude, la surface se refroidit suffisamment pour que la vapeur d’eau atmosphérique se liquéfie. Quelle conséquence en résulte vers 4,4 Ga ?

La vaporisation de l’océan et la disparition de l’hydrosphère
La formation de l’hydrosphère et d’un océan primitif
L’accumulation de dioxygène atmosphérique par liquéfaction
La formation de l’hydrosphère au moment de l’accrétion terrestre

La formation de l’hydrosphère et d’un océan primitif

Explication

Le refroidissement de la surface a entraîné la liquéfaction de la vapeur d’eau et la formation de l’hydrosphère vers 4,4 Ga. Le réchauffement favoriserait la vaporisation, la liquéfaction ne produit pas de dioxygène, et l’océan s’est formé après l’accrétion initiale.

5. Après la formation de l’océan primitif, la concentration atmosphérique en CO₂ diminue nettement. Quel mécanisme explique cette évolution ?

La vie océanique a transformé tout le CO₂ en dioxygène
Le CO₂ atmosphérique a été expulsé vers l’espace par le refroidissement
Une grande partie du CO₂ atmosphérique s’est dissoute dans l’océan
L’évaporation de l’océan a entraîné le CO₂ hors de l’atmosphère

Une grande partie du CO₂ atmosphérique s’est dissoute dans l’océan

Explication

Une grande quantité de CO₂ de l’atmosphère initiale s’est dissoute dans l’océan primitif, ce qui a contribué à la baisse de sa concentration atmosphérique. La production de dioxygène par la vie, l’évaporation et une perte vers l’espace ne sont pas le mécanisme indiqué.

6. Que révèle la présence, dans des roches océaniques rouges datées de 3,5 Ga, de minerais riches en fer(III) appelés fers rubanés ?

Du dioxygène s’accumulait déjà dans l’atmosphère à cette époque.
Les roches témoignent d’une atmosphère pauvre en dioxygène à cette époque.
Les océans contenaient surtout du fer(II) non oxydé à cette époque.
Du dioxygène était présent dans les océans à cette époque.

Du dioxygène était présent dans les océans à cette époque.

Explication

Les fers rubanés sont des minerais océaniques riches en fer(III), dont la formation témoigne de dioxygène dans les océans. Une accumulation atmosphérique est attestée plus tard par les paléosols rouges ; le fer(III) indique une oxydation du fer(II).

7. Dans un océan ancien, des cyanobactéries photosynthétiques produisent du dioxygène qui réagit avec le fer(II) dissous. Quel produit contribue alors à la formation des fers rubanés ?

De l’ozone stratosphérique qui se dépose au fond de l’océan.
Du fer(II) réduit qui demeure sous forme dissoute dans l’océan.
Du fer(III) oxydé qui précipite dans les dépôts océaniques.
Du dioxygène atmosphérique qui forme des oxydes dans les sols.

Du fer(III) oxydé qui précipite dans les dépôts océaniques.

Explication

Les cyanobactéries ont produit le dioxygène océanique, lequel a oxydé le fer(II) en fer(III) et contribué aux fers rubanés. Le fer(II) n’est pas le produit de cette oxydation, et les paléosols concernent l’arrivée du dioxygène dans l’atmosphère.

8. Des chercheurs trouvent des paléosols rouges riches en oxydes de fer(III) dans une couche géologique datée d’environ 2,3 Ga. Quelle interprétation est la plus cohérente ?

Le dioxygène commence alors à s’accumuler dans l’atmosphère, après son apparition océanique.
Le dioxygène s’accumule alors dans l’atmosphère au même moment que les premiers fers rubanés.
Le dioxygène reste alors absent de l’atmosphère, car les paléosols sont des dépôts océaniques.
Le dioxygène apparaît alors pour la première fois dans les océans, avant toute production biologique.

Le dioxygène commence alors à s’accumuler dans l’atmosphère, après son apparition océanique.

Explication

Les paléosols rouges riches en fer(III) attestent l’arrivée du dioxygène dans l’atmosphère vers 2,4 à 2,2 Ga, au moins un milliard d’années après son apparition dans les océans. La date de 3,5 Ga concerne les fers rubanés océaniques, non l’accumulation atmosphérique.

9. Dans un écosystème, la photosynthèse et la respiration ainsi que les combustions se poursuivent. Quel bilan général ces processus représentent-ils pour le dioxygène atmosphérique ?

La photosynthèse en est le principal puits, tandis que respiration et combustions en sont les principales sources.
La respiration en est la principale source, tandis que photosynthèse et combustions en sont les principaux puits.
Les combustions en sont la principale source, tandis que photosynthèse et respiration en sont les principaux puits.
La photosynthèse en est la principale source, tandis que respiration et combustions en sont les principaux puits.

La photosynthèse en est la principale source, tandis que respiration et combustions en sont les principaux puits.

Explication

La photosynthèse constitue la principale source de dioxygène atmosphérique, alors que la respiration et les combustions en sont les principaux puits. L’inversion des rôles ou l’attribution du rôle de source principale à la respiration ne correspond pas à ce bilan.

10. Sur une planète, la teneur atmosphérique en dioxygène atteint 1 % et des rayons ultraviolets frappent le dioxygène présent dans la stratosphère. Quel processus peut alors former de l’ozone ?

Le dioxygène troposphérique se condense, ce qui permet la formation d’ozone.
Le dioxygène oxyde le fer océanique, ce qui permet la formation d’ozone.
Les ultraviolets dissocient l’ozone stratosphérique, ce qui permet la formation de dioxygène.
Les ultraviolets dissocient le dioxygène stratosphérique, ce qui permet la formation d’ozone.

Les ultraviolets dissocient le dioxygène stratosphérique, ce qui permet la formation d’ozone.

Explication

Quand la teneur atmosphérique en dioxygène atteint 1 %, les ultraviolets peuvent dissocier le dioxygène stratosphérique et permettre la formation d’ozone stratosphérique. La dissociation de l’ozone décrit le processus inverse, tandis que l’oxydation du fer concerne les océans.

11. Un satellite mesure les propriétés d’une couche atmosphérique située vers 30 km d’altitude. Quel rayonnement solaire cette couche d’ozone absorbe-t-elle ?

Tous les UVC et tous les UVB.
Une partie des UVC et tous les UVB.
Une partie des UVC et une partie des UVB.
Tous les UVC et une partie des UVB.

Tous les UVC et une partie des UVB.

Explication

La couche d’ozone stratosphérique, située vers 30 km, absorbe tous les UVC et une partie des UVB solaires. Dire qu’elle absorbe tous les UVB ou seulement une partie des UVC modifie la portée de cette protection.

12. Quel lien explique que la vie ait pu s’épanouir hors de l’eau il y a environ 360 millions d’années ?

La couche d’ozone a limité les effets mutagènes des ultraviolets sur les êtres vivants.
La couche d’ozone a oxydé le fer(II) des océans, rendant possible la vie terrestre.
La couche d’ozone a produit le dioxygène océanique nécessaire à la photosynthèse.
La couche d’ozone a absorbé tous les rayonnements solaires atteignant la surface.

La couche d’ozone a limité les effets mutagènes des ultraviolets sur les êtres vivants.

Explication

En absorbant une partie des ultraviolets nocifs, la couche d’ozone a protégé les êtres vivants de leurs effets mutagènes et favorisé l’épanouissement de la vie hors de l’eau vers 360 millions d’années. La production initiale de dioxygène océanique est liée aux cyanobactéries, et l’ozone n’absorbe pas tous les rayonnements solaires.

13. Dans le cycle du carbone, quel terme désigne un compartiment où le carbone est stocké, comme un sol ou un océan ?

Un réservoir de carbone
Un flux de carbone
Une molécule de dioxyde de carbone
Un cycle biogéochimique

Un réservoir de carbone

Explication

Un réservoir est un compartiment où le carbone est stocké. Un flux désigne un échange, le dioxyde de carbone une forme chimique, et le cycle l’ensemble des échanges.

14. Lors d’un échange entre deux réservoirs du cycle biogéochimique du carbone, sous quelle forme le carbone circule-t-il principalement ?

Sous forme de matière organique
Sous forme de carbone stocké
Sous forme de dioxyde de carbone
Sous forme de dioxygène

Sous forme de dioxyde de carbone

Explication

Les réservoirs échangent principalement le carbone sous forme de dioxyde de carbone, et ces échanges constituent le cycle biogéochimique. Le dioxygène n’est pas une forme du carbone, tandis que le stock désigne une quantité conservée dans un réservoir.

15. Sur plusieurs décennies, un réservoir reçoit autant de carbone qu’il en cède. Quelle évolution de sa quantité de carbone faut-il prévoir ?

Elle augmente progressivement
Elle reste constante parce qu’il n’y a plus d’échanges
Elle diminue progressivement
Elle reste constante

Elle reste constante

Explication

À l’échelle de quelques décennies, un réservoir conserve une quantité constante de carbone lorsque ses flux entrants et sortants sont équilibrés. L’accumulation ou la diminution implique un déséquilibre, et un stock constant ne signifie pas que les échanges ont cessé.

16. Une région augmente fortement sa consommation de charbon, de pétrole et de gaz naturel. Quel effet direct cette utilisation a-t-elle sur le carbone atmosphérique ?

Elle accélère la formation de combustibles et piège davantage de carbone
Elle accroît le rejet de CO₂ et restitue rapidement du carbone anciennement piégé
Elle accroît le stockage du carbone dans les sols au détriment de l’atmosphère
Elle réduit le rejet de CO₂ en transférant le carbone vers les océans

Elle accroît le rejet de CO₂ et restitue rapidement du carbone anciennement piégé

Explication

L’utilisation des combustibles fossiles augmente les rejets de CO₂ et remet rapidement dans l’atmosphère du carbone piégé par la nature pendant des millions d’années. Leur formation est lente, et leur combustion ne correspond pas à un stockage dans les sols ou les océans.

17. Après une hausse des émissions humaines, les flux de carbone entrant dans l’atmosphère dépassent les flux qui en sortent. Que révèle cette situation sur le cycle du carbone ?

Le cycle est équilibré, car les flux entrants compensent les flux sortants
Le cycle est déséquilibré, avec un retrait net de carbone atmosphérique
Le cycle est équilibré, car les flux sortants dépassent les flux entrants
Le cycle est déséquilibré, avec un apport net à l’atmosphère

Le cycle est déséquilibré, avec un apport net à l’atmosphère

Explication

Quand les flux entrants dans l’atmosphère dépassent les flux sortants, le cycle est déséquilibré et le carbone s’y accumule. L’équilibre suppose des flux compensés, tandis qu’un retrait net correspondrait à des flux sortants supérieurs.

18. Une société utilise des combustibles fossiles à un rythme supérieur à celui auquel leurs stocks se renouvellent. Comment faut-il qualifier cette ressource à l’échelle humaine ?

Une ressource énergétique non renouvelable
Une ressource énergétique inépuisable
Une ressource énergétique renouvelable à rythme rapide
Une réserve de carbone qui se reconstitue au rythme de son usage

Une ressource énergétique non renouvelable

Explication

Les combustibles fossiles se renouvellent bien plus lentement qu’ils ne sont utilisés et sont donc non renouvelables à l’échelle humaine. Leur origine naturelle ne signifie pas qu’ils se reconstituent rapidement, ni que leurs stocks soient inépuisables.

19. Quelle relation caractérise l’évolution de l’atmosphère terrestre actuelle et celle du vivant ?

L’atmosphère s’est transformée au cours d’une longue évolution liée à l’apparition et au développement de la biosphère.
L’atmosphère a conservé une composition stable tandis que la biosphère se développait.
L’atmosphère et la biosphère ont évolué séparément, sans relation entre leurs transformations.
La biosphère est apparue après la formation complète de l’atmosphère actuelle, sans influencer son évolution.

L’atmosphère s’est transformée au cours d’une longue évolution liée à l’apparition et au développement de la biosphère.

Explication

La composition de l’atmosphère actuelle résulte d’une longue évolution étroitement liée à l’apparition et à l’évolution de la biosphère. L’idée d’une composition stable néglige les transformations, celle d’une influence à sens unique réduit le lien à une seule cause, et l’évolution séparée nie leur relation.

20. Une région augmente fortement l’utilisation de combustibles fossiles, ce qui accroît les rejets de CO₂ dans l’atmosphère. Quelle conséquence générale en découle pour le climat ?

La hausse du CO₂ modifie l’atmosphère, mais ne peut pas influer sur le climat.
La modification atmosphérique agit sur la biosphère, mais pas sur le climat.
La hausse du CO₂ réduit les rejets atmosphériques et stabilise le climat.
La modification de la composition de l’atmosphère peut agir sur le climat qui en dépend.

La modification de la composition de l’atmosphère peut agir sur le climat qui en dépend.

Explication

Les activités humaines modifient la composition de l’atmosphère et agissent par conséquent sur le climat qui en dépend. L’absence d’effet climatique sépare à tort climat et atmosphère, la diminution des rejets inverse l’effet indiqué, et l’absence d’influence sur le climat nie le lien causal.

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Par quel processus la Terre s’est-elle formée il y a 4,6 Ga ?

Par accrétion de divers objets cosmiques.

Quelle était la composition principale de l’atmosphère primitive ?

80 % de vapeur d’eau, 12 % de CO₂ et 5 % de N₂.

Quel gaz était absent de l’atmosphère primitive ?

Le dioxygène.

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