QCM : Atmosphère terrestre et évolution de la vie — 19 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quel processus décrit l’agglomération de gaz et de poussières attirés par gravité dans le disque protoplanétaire lors de la formation de la Terre ?

Le dégazage des matériaux chauffés de la planète
La condensation de la vapeur d’eau atmosphérique
La différenciation des enveloppes internes terrestres
L’accrétion des matériaux du disque protoplanétaire

L’accrétion des matériaux du disque protoplanétaire

Explication

L’accrétion correspond à l’agglomération gravitationnelle des gaz et des poussières qui forme les planètes. La différenciation intervient ensuite et produit notamment le manteau et le noyau.

2. Quel enchaînement relie la différenciation de la Terre à la formation de son atmosphère primitive ?

La différenciation transforme l’atmosphère, puis les météorites forment le manteau terrestre
La différenciation forme le manteau et le noyau, puis le dégazage contribue à l’atmosphère
La différenciation refroidit les océans, puis la condensation produit le noyau terrestre
La différenciation agglomère les poussières, puis l’accrétion libère les gaz atmosphériques

La différenciation forme le manteau et le noyau, puis le dégazage contribue à l’atmosphère

Explication

La différenciation sépare les matériaux terrestres en enveloppes, notamment le manteau et le noyau, tandis que le dégazage fournit une partie des gaz atmosphériques. L’accrétion désigne l’étape antérieure d’agglomération des matériaux.

3. Quelle composition approximative caractérise les gaz issus du dégazage des chondrites ?

Environ 83 % de H₂O, 12 % de CO₂, 5 % de N₂ et 0 % de O₂
Environ 80 % de H₂O, 20 % de CO₂, 1 % de N₂ et 0 % de O₂
Environ 20 % de H₂O, 80 % de CO₂, 1 % de N₂ et 0 % de O₂
Environ 80 % de H₂O, 1 % de CO₂, 20 % de N₂ et 5 % de O₂

Environ 80 % de H₂O, 20 % de CO₂, 1 % de N₂ et 0 % de O₂

Explication

Le dégazage des chondrites fournit principalement environ 80 % de vapeur d’eau et 20 % de dioxyde de carbone, avec très peu de diazote et pas de dioxygène. La composition des inclusions fluides volcaniques est proche, mais ses proportions sont différentes.

4. Quelle composition approximative est mesurée dans les inclusions fluides des roches volcaniques ?

Environ 80 % de H₂O, 20 % de CO₂, 1 % de N₂ et 0 % de O₂
Environ 12 % de H₂O, 83 % de CO₂, 5 % de N₂ et 0 % de O₂
Environ 83 % de H₂O, 12 % de CO₂, 5 % de N₂ et 0 % de O₂
Environ 83 % de H₂O, 5 % de CO₂, 12 % de N₂ et 2 % de O₂

Environ 83 % de H₂O, 12 % de CO₂, 5 % de N₂ et 0 % de O₂

Explication

Les inclusions fluides contiennent approximativement 83 % de H₂O, 12 % de CO₂, 5 % de N₂ et 0 % de O₂. La valeur de 80 % de H₂O et 20 % de CO₂ correspond plutôt au dégazage des chondrites.

5. Quels gaz légers la jeune Terre a-t-elle rapidement perdus, tandis que son atmosphère s’enrichissait notamment en H₂O et en CO₂ ?

Le diazote et le dioxygène
Le méthane et l’ammoniac
L’hydrogène et l’hélium
La vapeur d’eau et le dioxyde de carbone

L’hydrogène et l’hélium

Explication

La jeune Terre a rapidement perdu l’hydrogène et l’hélium, car ces gaz sont très légers, tandis que l’eau et le dioxyde de carbone se sont davantage concentrés. Les apports volcaniques, météoritiques et cométaires ont contribué à cet enrichissement.

6. Quel effet la diminution du flux thermique interne, environ 150 millions d’années après la formation de la Terre, a-t-elle favorisé ?

La formation immédiate du noyau, suivie de l’agglomération des poussières du disque
Le refroidissement de la surface, la formation d’une croûte solide et l’apparition de l’hydrosphère
Le maintien d’une surface en fusion, la vaporisation des océans et l’augmentation du flux thermique
La perte de l’hydrogène et de l’hélium, puis l’arrêt du dégazage volcanique

Le refroidissement de la surface, la formation d’une croûte solide et l’apparition de l’hydrosphère

Explication

La baisse du flux thermique interne a permis à la surface de refroidir, de former une croûte solide et de constituer l’hydrosphère. Un flux thermique intense aurait plutôt maintenu l’eau sous forme de vapeur.

7. Que signifie le principe d’actualisme en géologie ?

Les phénomènes géologiques anciens obéissaient à des lois différentes de celles d’aujourd’hui
Les roches terrestres se sont formées selon une succession indépendante des phénomènes actuels
Les lois des phénomènes géologiques actuels étaient aussi valables dans le passé
Les conditions de surface actuelles reproduisent exactement celles de la jeune Terre

Les lois des phénomènes géologiques actuels étaient aussi valables dans le passé

Explication

L’actualisme affirme que les lois régissant les phénomènes géologiques actuels s’appliquaient également dans le passé. Il ne signifie pas que les conditions anciennes étaient identiques aux conditions actuelles.

8. Que suggèrent les zircons âgés de 4,4 milliards d’années découverts dans les roches sédimentaires des Jack Hills ?

Le magma dont ils sont issus cristallisait vers 696 °C dans un contexte riche en eau liquide de surface
La Terre possédait déjà une atmosphère riche en dioxygène lors de leur cristallisation
Les océans se sont formés après 3,3 milliards d’années, lors du dépôt des roches sédimentaires
Leur magma de cristallisation était dépourvu d’eau et dominé par l’hydrogène léger

Le magma dont ils sont issus cristallisait vers 696 °C dans un contexte riche en eau liquide de surface

Explication

Ces zircons indiquent qu’un magma cristallisant vers 696 °C était associé à un environnement riche en eau liquide de surface dès 4,4 milliards d’années. Leur présence dans des roches sédimentaires plus jeunes ne date pas la formation des océans de 3,3 milliards d’années.

9. Quelles espèces chimiques interviennent dans les équilibres du dioxyde de carbone dissous dans l’eau liquide ?

Les ions calcium et ferreux, avec des molécules d’azote
Les ions chlorure et sulfate, avec des ions hydroxyde
Les ions hydrogénocarbonate et carbonate, avec des ions hydronium
Les molécules de méthane et d’oxygène, avec des ions hydronium

Les ions hydrogénocarbonate et carbonate, avec des ions hydronium

Explication

Le CO₂ dissous réagit avec l’eau pour former des ions hydrogénocarbonate et carbonate, ainsi que des ions hydronium. Les autres propositions associent au CO₂ des espèces qui ne correspondent pas aux équilibres indiqués.

10. Comment les cyanobactéries contribuent-elles au piégeage du carbone dans les stromatolites ?

Elles transforment directement le calcium dissous en carbone organique
Elles libèrent du CO₂ par respiration, ce qui dissout les carbonates présents
Elles oxydent les ions ferreux, ce qui produit des carbonates insolubles
Elles absorbent le CO₂ par photosynthèse, ce qui favorise la précipitation du calcaire

Elles absorbent le CO₂ par photosynthèse, ce qui favorise la précipitation du calcaire

Explication

La photosynthèse des cyanobactéries consomme du CO₂ et favorise ainsi la précipitation du calcaire dans les stromatolites. La précipitation seule du calcaire peut, selon l’équilibre chimique, libérer du CO₂ au lieu de l’absorber.

11. Quel bilan décrit la photosynthèse réalisée par les cyanobactéries ?

Le dioxyde de carbone et l’eau sont transformés en glucides et en dioxygène
Le dioxygène et les glucides sont transformés en dioxyde de carbone et en eau
L’eau et les glucides sont transformés en dioxyde de carbone et en dioxygène
Le dioxyde de carbone et le dioxygène sont transformés en eau et en azote

Le dioxyde de carbone et l’eau sont transformés en glucides et en dioxygène

Explication

La photosynthèse utilise le dioxyde de carbone et l’eau pour produire des glucides et libérer du dioxygène. La transformation inverse correspond plutôt à la respiration, qui consomme du dioxygène.

12. Quelle relation caractérise la contribution du phytoplancton au dioxygène atmosphérique ?

Il produit 15 % à 30 % du dioxygène consommé, pour environ 25 % de la biomasse photosynthétique
Il produit 85 % à 100 % du dioxygène consommé, pour près de 50 % de la biomasse photosynthétique
Il produit 1 % du dioxygène consommé, en raison de 50 % à 85 % de la biomasse photosynthétique
Il produit 50 % à 85 % du dioxygène consommé, malgré 1 % de la biomasse photosynthétique

Il produit 50 % à 85 % du dioxygène consommé, malgré 1 % de la biomasse photosynthétique

Explication

Le phytoplancton, notamment les cyanobactéries, fournit entre 50 % et 85 % du dioxygène atmosphérique consommé tout en ne représentant qu’environ 1 % de la biomasse photosynthétique. Les autres réponses inversent ou modifient ces proportions.

13. Que révèlent les formations de fer rubané contenant de l’hématite et datées entre -3,5 Ga et -2 Ga ?

La formation de l’ozone stratosphérique avant l’apparition du dioxygène
La présence de dioxygène dans les océans durant cette période
L’absence de réactions d’oxydation dans les milieux océaniques anciens
L’oxydation des continents par l’atmosphère à une époque plus récente

La présence de dioxygène dans les océans durant cette période

Explication

L’hématite présente dans les formations de fer rubané indique que du dioxygène oxydait le fer dans les océans entre -3,5 Ga et -2 Ga. Les paléosols rouges renseignent plutôt sur l’oxydation continentale à une période plus tardive.

14. Que se passe-t-il lorsque l’altération des continents a lieu en l’absence de dioxygène atmosphérique ?

Des ions Fe²⁺ solubles sont transportés vers l’océan, puis oxydés en hématite
Des ions Fe²⁺ précipitent dans les sols, tandis que l’océan produit du dioxygène
Le fer continental reste sous forme d’hématite et ne peut pas être mobilisé par l’eau
De l’hématite insoluble est transportée vers les continents, puis réduite en ions Fe²⁺

Des ions Fe²⁺ solubles sont transportés vers l’océan, puis oxydés en hématite

Explication

Sans dioxygène atmosphérique, l’altération libère des ions Fe²⁺ solubles qui gagnent l’océan, où le dioxygène les oxyde en hématite insoluble. Les autres réponses inversent le transport, l’état du fer ou le rôle de l’oxygène.

15. Comment la concentration de l’ozone varie-t-elle entre l’atmosphère totale et la zone située entre 30 km et 40 km d’altitude ?

Elle est inférieure à 0,07 ppm dans l’atmosphère totale et peut atteindre 7,8 ppm entre 30 km et 40 km
Elle est inférieure à 7,8 ppm dans l’atmosphère totale et dépasse 70 ppm entre 30 km et 40 km
Elle reste proche de 0,07 ppm dans l’atmosphère totale et dans la zone entre 30 km et 40 km
Elle atteint 7,8 ppm dans l’atmosphère totale et reste inférieure à 0,07 ppm entre 30 km et 40 km

Elle est inférieure à 0,07 ppm dans l’atmosphère totale et peut atteindre 7,8 ppm entre 30 km et 40 km

Explication

L’ozone est très minoritaire dans l’atmosphère totale, avec moins de 0,07 ppm, mais sa concentration peut atteindre 7,8 ppm entre 30 km et 40 km. Les autres propositions inversent ou déforment ces valeurs.

16. Quelle transformation se produit dans la stratosphère sous l’action de l’énergie solaire ?

Le dioxyde de carbone est transformé en dioxygène par les nuages
Une partie du dioxygène est transformée en ozone
Une partie de l’ozone est transformée en dioxyde de carbone
L’azote atmosphérique est transformé en ozone par la photosynthèse

Une partie du dioxygène est transformée en ozone

Explication

Dans la stratosphère, l’énergie solaire permet de transformer une partie du dioxygène en ozone. L’ozone ne provient donc pas directement du dioxyde de carbone, de l’azote ou d’une photosynthèse stratosphérique.

17. Pourquoi les rayons ultraviolets représentent-ils un risque pour la biosphère ?

Leurs longueurs d’onde de 400 nm à 700 nm sont absorbées par l’ADN et produisent du dioxygène
Leurs longueurs d’onde supérieures à 700 nm traversent l’ADN et déclenchent la photosynthèse
Leurs longueurs d’onde de 100 nm à 400 nm peuvent être absorbées par l’ADN et provoquer des mutations
Leurs longueurs d’onde inférieures à 10 nm sont filtrées par l’ozone et empêchent toute mutation

Leurs longueurs d’onde de 100 nm à 400 nm peuvent être absorbées par l’ADN et provoquer des mutations

Explication

Les ultraviolets ont des longueurs d’onde comprises entre 100 nm et 400 nm et peuvent être absorbés par l’ADN, ce qui provoque des mutations parfois létales ou favorisant des cancers. L’ozone réduit l’exposition de la biosphère de surface à ces rayonnements, mais il ne rend pas les UV inoffensifs.

18. Quelle comparaison décrit correctement les flux actuels de dioxygène liés à la photosynthèse, à la respiration et aux combustions anthropiques ?

La photosynthèse et la respiration représentent chacune 170 Gt/an, tandis que les combustions anthropiques consomment 36,8 Gt/an.
La photosynthèse et les combustions anthropiques représentent chacune 170 Gt/an, tandis que la respiration consomme 36,8 Gt/an.
La photosynthèse représente 36,8 Gt/an, tandis que la respiration et les combustions anthropiques atteignent chacune 170 Gt/an.
La photosynthèse atteint 1 000 Gt/an, tandis que la respiration et les combustions anthropiques représentent 36,8 Gt/an.

La photosynthèse et la respiration représentent chacune 170 Gt/an, tandis que les combustions anthropiques consomment 36,8 Gt/an.

Explication

La photosynthèse et la respiration correspondent chacune à un flux de 170 Gt/an, alors que les combustions anthropiques consomment 36,8 Gt/an. La confusion fréquente consiste à traiter la photosynthèse comme un puits, alors qu’elle constitue une source de dioxygène, contrairement à la respiration et aux combustions anthropiques.

19. Dans le cycle du dioxygène, comment caractériser une source de dioxygène ?

Un compartiment qui stocke du dioxygène sans en libérer dans l’atmosphère.
Un échange qui transforme le dioxygène atmosphérique en dioxyde de carbone.
Un réservoir qui absorbe du dioxygène présent dans la circulation.
Un processus qui libère du dioxygène dans l’atmosphère.

Un processus qui libère du dioxygène dans l’atmosphère.

Explication

Une source de dioxygène est un dispositif ou un processus libérant ce gaz dans l’atmosphère. Un réservoir qui absorbe le dioxygène correspond plutôt à un puits, et non à une source.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 44 flashcards sur Atmosphère terrestre et évolution de la vie.

Comment se forme la Terre selon l'accrétion ?

Par l'agglomération de gaz et poussières attirés par gravité.

Quel âge ont les chondrites utilisées comme référence pour la Terre ?

Environ 4,5 milliards d'années.

Quelle est la composition des chondrites par rapport à la Terre primitive ?

Elle est considérée proche de celle de la Terre lors de sa formation.

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Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Atmosphère terrestre et évolution de la vie.

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