Fiche de révision : Atmosphère terrestre et vie

📋 Plan du Cours

1. Formation de la Terre et atmosphère primitive
2. Composition de l’atmosphère primitive
3. Refroidissement et formation des océans
4. Premières formes de vie et oxygénation
5. Équilibre du dioxygène
6. Formation et rôle de l’ozone
7. Réservoirs et cycle du carbone
8. Évolution globale de l’atmosphère

📅 Repères chronologiques

1. Vers -350 MaLa formation de la couche d’ozone rend possible la vie en milieu continental.
2. -3,5 GaDes stromatolithes formés par des êtres unicellulaires proches des cyanobactéries actuelles témoignent des plus anciennes formes de vie connues.
3. À partir de -2,4 GaDe vastes gisements de fer oxydé se forment.

📖 1. Formation de la Terre et atmosphère primitive

📝 Points essentiels

• La Terre s’est formée par accrétion de divers objets cosmiques il y a 4,57 Ga, puis les éléments lourds ont migré vers le centre et les éléments légers vers la périphérie.

• L’atmosphère primitive s’est formée notamment par dégazage du manteau lors des éruptions volcaniques et par les apports de météorites pendant les 200 premiers millions d’années.

💡 Astuce mémo

Accrétion → différenciation interne → atmosphère primitive

📖 2. Composition de l’atmosphère primitive

★ À maîtriser

• L’atmosphère primitive contenait:
  • 80 à 90 % de vapeur d’eau
  • 10 à 20 % de dioxyde de carbone
  • 1 à 3 % de diazote
  • 0 % de dioxygène

Compléments

• Les chondrites et les gaz volcaniques permettent de reconstituer la composition de l’atmosphère primitive.

💡 Astuce mémo

Atmosphère primitive sans O2, atmosphère actuelle riche en O2

📖 3. Refroidissement et formation des océans

★ À maîtriser

• Au début de son existence, vers 4,6 Ga, la Terre avait une pression atmosphérique d’environ 260 atmosphères et une température de quelques milliers de degrés.

• En environ 150 millions d’années, le refroidissement de la Terre a permis la condensation de la vapeur d’eau et la formation des premiers océans vers 4,45 Ga.

Compléments

• Le dioxyde de carbone atmosphérique se dissout dans l’hydrosphère, se combine au calcium et précipite sous forme de carbonate de calcium.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → condensation de H2O → océans → dissolution du CO2

📖 4. Premières formes de vie et oxygénation

★ À maîtriser

• Les cyanobactéries réalisent la photosynthèse et produisent du dioxygène, ce qui en fait les premiers producteurs connus de dioxygène.

• Entre -3,8 et -2 Ga, le dioxygène libéré dans l’océan a oxydé le fer réduit Fe2+ en fer Fe3+, qui a précipité sous forme de dépôts de fer oxydé.

Compléments

• Les gisements d’uraninite datés de -3,4 Ga attestent l’absence de dioxygène dans l’eau, car l’uraninite se dissout en présence d’oxygène.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse des cyanobactéries → production d’O2 → oxydation du fer

📖 5. Équilibre du dioxygène

📝 Points essentiels

• Une fois le fer oxydé, le dioxygène diffuse d’abord dans l’océan puis dans l’atmosphère, qui s’enrichissent conjointement en dioxygène.

• Vers -500 Ma, l’atmosphère atteint sa concentration actuelle de 21 % de dioxygène, période qui correspond à une importante diversification de la vie océanique.

📌 La photosynthèse est une source de dioxygène, tandis que la respiration et la combustion de matière organique sont des puits de dioxygène.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse : source d’O2 ; respiration et combustion : puits d’O2

📖 6. Formation et rôle de l’ozone

★ À maîtriser

• Vers -400 Ma, le rayonnement solaire dissocie une partie du dioxygène et permet la formation d’ozone par combinaison d’atomes d’oxygène avec O2 : $O + O_2 \rightarrow O_3$.

📌 La couche d’ozone absorbe une partie du rayonnement ultraviolet solaire et protège les êtres vivants de ses effets mutagènes.

Compléments

• L’ozone forme une couche permanente dans la stratosphère, à environ 30 km d’altitude, et se dégrade rapidement selon la réaction $2O_3 \rightarrow 3O_2$.

💡 Astuce mémo

Rayonnement solaire + O2 → ozone → absorption des UV

📖 7. Réservoirs et cycle du carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle du carbone : Ensemble des échanges de carbone entre les différentes enveloppes de la Terre.
• Flux de carbone : Masse de carbone qui passe d’un réservoir à un autre par unité de temps, généralement exprimée en tonnes par an.

★ À maîtriser

• Les principaux réservoirs de carbone sont:
  • Atmosphère : CO2
  • Biosphère : biomasse
  • Hydrosphère : carbonate dissous
  • Lithosphère : roches carbonatées et matière organique fossile

Compléments

📌 Lorsque les flux de carbone sont équilibrés à l’échelle planétaire, les quantités de carbone des différents réservoirs restent constantes.

💡 Astuce mémo

Atmosphère → biosphère → hydrosphère → lithosphère

📖 8. Évolution globale de l’atmosphère

★ À maîtriser

• La composition actuelle de l’atmosphère est environ:

  • 78 % de diazote
  • 21 % de dioxygène
  • 0,04 % de dioxyde de carbone
  • Autres gaz

• Les combustibles fossiles se sont formés à partir de matière organique transformée pendant plusieurs millions d’années et constituent donc une ressource énergétique non renouvelable à l’échelle d’une vie humaine.

📌 L’utilisation excessive des combustibles fossiles augmente le flux de carbone vers l’atmosphère et déséquilibre le cycle du carbone.

Compléments

• L’évolution de l’atmosphère terrestre est liée à celle de la vie et s’inscrit dans des cycles dynamiques du dioxygène, du carbone et de l’eau.

📊 Tableaux de synthèse

Atmosphère primitive et actuelle