Fiche de révision : Atmosphère terrestre et vie

📋 Plan du Cours

1. Formation de l’atmosphère primitive
2. Composition et évolution atmosphérique
3. Formation des océans et hydrosphère
4. Apparition et accumulation du dioxygène
5. Indices géologiques de l’oxygénation
6. Formation et rôle de l’ozone
7. Rayonnements UV et mutations
8. Sources et puits du dioxygène

📖 1. Formation de l’atmosphère primitive

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère : Couche de gaz qui recouvre la surface de la Terre.

★ À maîtriser

• L’atmosphère primitive s’est formée principalement par dégazage de la jeune Terre en refroidissement, puis a été enrichie par les gaz apportés par les astéroïdes, les chondrites carbonées et les comètes.

Compléments

• Vers 4,57 milliards d’années, la Terre commence à se former par agglomération de gaz, de poussières et d’éléments présents autour du Soleil.

• Durant les 50 à 100 premiers millions d’années, le bombardement intense de météorites libère une importante énergie thermique et entraîne la fusion de la jeune planète.

💡 Astuce mémo

Refroidissement et dégazage → atmosphère primitive

📖 2. Composition et évolution atmosphérique

★ À maîtriser

• Les gaz chondritiques ont la composition suivante:

  • 80 % de vapeur d’eau
  • 12 % de dioxyde de carbone
  • 5 % de diazote
  • 3 % d’autres gaz

• L’atmosphère actuelle contient principalement:

  • 78 à 79 % de diazote
  • 21 % de dioxygène
  • des traces d’eau
  • des traces de dioxyde de carbone
  • des traces de méthane
  • des traces de protoxyde d’azote
  • des traces d’ozone
  • des traces d’argon

Compléments

• Le dioxyde de carbone représente environ 0,04 % de l’atmosphère actuelle, soit environ 400 ppm.

• Vers 4,3 milliards d’années, l’atmosphère primitive est stabilisée.

💡 Astuce mémo

Atmosphère primitive riche en H₂O et CO₂, atmosphère actuelle riche en N₂ et O₂

📖 3. Formation des océans et hydrosphère

★ À maîtriser

• Le refroidissement de la surface terrestre a provoqué la condensation puis la liquéfaction de la vapeur d’eau atmosphérique, formant progressivement l’hydrosphère et les océans.

• Vers 4,4 milliards d’années, les plus anciennes preuves de la présence d’eau liquide sur Terre sont apportées par des morceaux de zircon.

• La vapeur d’eau représentait jusqu’à 90 % de l’atmosphère primitive, contre seulement 0,1 à 4 % aujourd’hui.

• La dissolution du dioxyde de carbone dans les océans puis son absorption par les roches a diminué sa quantité atmosphérique et donc la pression atmosphérique.

Compléments

• Les océans couvrent environ 70 % de la surface terrestre, mais ne représentent que 0,025 % de la masse totale de la planète.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → condensation → pluies → océans

📖 4. Apparition et accumulation du dioxygène

★ À maîtriser

• Les premières traces de vie sont datées d’au moins 3,5 milliards d’années.

• Par leur métabolisme photosynthétique, les cyanobactéries ont produit du dioxygène, qui a d’abord oxydé des espèces chimiques réduites présentes dans les océans.

• Le dioxygène commence à s’accumuler dans l’atmosphère vers 2,4 milliards d’années.

Compléments

• La concentration atmosphérique actuelle en dioxygène est atteinte vers 500 millions d’années.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse cyanobactérienne → oxydation des océans → accumulation atmosphérique d’O₂

📖 5. Indices géologiques de l’oxygénation

★ À maîtriser

• Les fers rubanés se sont formés en milieu marin par précipitation d’oxydes de fer entre 2,5 et 1,9 milliards d’années et constituent les premiers puits de dioxygène de l’histoire terrestre.

• À partir de 2 milliards d’années, des roches rouges riches en oxydes de fer se forment sur les continents, ce qui indique une atmosphère sensiblement oxygénée.

Compléments

• La pyrite est présente dans des roches sédimentaires datées de 4 à 2,5 milliards d’années, mais elle disparaît à partir de 2,2 milliards d’années car elle est instable en présence de dioxygène dans l’eau.

• Vers 815 millions d’années, des bulles d’air emprisonnées dans des cristaux indiquent une teneur atmosphérique en dioxygène de 10,9 %.

• Entre 360 et 300 millions d’années, les libellules géantes de 70 cm d’envergure et les forêts tropicales du Carbonifère témoignent d’un taux de dioxygène atmosphérique supérieur à 30 %.

💡 Astuce mémo

Fers rubanés → roches rouges → faune pluricellulaire

📖 6. Formation et rôle de l’ozone

📝 Points essentiels

• Sous l’effet des rayons ultraviolets solaires, le dioxygène stratosphérique se dissocie en atomes d’oxygène, qui s’associent ensuite à des molécules de dioxygène pour former de l’ozone.

• La couche d’ozone stratosphérique possède une concentration maximale à environ 30 km d’altitude et contient 99 % de l’ozone atmosphérique.

📌 L’ozone stratosphérique se forme à partir du dioxygène sous l’action des UV, alors que l’ozone troposphérique se forme à partir d’oxydes d’azote issus de la combustion des hydrocarbures et de composés organiques volatils.

💡 Astuce mémo

Ozone stratosphérique protecteur, ozone troposphérique polluant

📖 7. Rayonnements UV et mutations

📝 Points essentiels

• Les UVA ont une longueur d’onde de 315 à 400 nm et pénètrent plus profondément dans la peau que les UVB, dont la longueur d’onde est de 280 à 315 nm.

• Lorsque les UV sont absorbés par l’ADN, ils peuvent former des dimères de thymine, déformer l’ADN, provoquer des erreurs de complémentarité et entraîner des mutations.

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

💡 Astuce mémo

UV absorbés par l’ADN → dimères de thymine → mutations

📖 8. Sources et puits du dioxygène

📝 Points essentiels

📌 Les principales sources actuelles de dioxygène atmosphérique sont la photosynthèse des êtres vivants, tandis que ses principaux puits sont la respiration cellulaire et les combustions.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse produit l’O₂, respiration et combustions le consomment

📊 Tableaux de synthèse

Indices géologiques du dioxygène