Fiche de révision : Atmosphère terrestre et vie

📋 Plan du Cours

1. Formation de l’hydrosphère
2. Indices de l’oxygénation océanique
3. Cyanobactéries et photosynthèse
4. Enrichissement atmosphérique en dioxygène
5. Échanges de dioxygène
6. Couche d’ozone et protection
7. Dégradation et protection de l’ozone
8. Évolution globale de l’atmosphère

📖 1. Formation de l’hydrosphère

★ À maîtriser

• Après le refroidissement de la Terre, la distance au Soleil, les gaz à effet de serre, la pression de l’atmosphère primitive et l’apparition de vapeur d’eau ont permis la condensation de l’eau liquide sous forme de pluie.

• Un zircon âgé de 4,4 Ga démontre l’existence très précoce d’eau liquide dans un environnement à l’origine de la formation des océans.

Compléments

• La dissolution progressive de l’atmosphère dans les océans, notamment du CO₂, a modifié les teneurs atmosphériques en H₂O et en CO₂ et fortement diminué la pression atmosphérique.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → condensation → pluies → océans

📖 2. Indices de l’oxygénation océanique

🔑 Notions clés & Définitions

• Fers rubanés : Roches constituées d’une alternance de bandes rouges principalement formées d’hématite Fe₂O₃ et contenant du fer ferreux Fe²⁺.

★ À maîtriser

• Les fers rubanés, ou BIF, sont des roches sédimentaires des fonds marins profonds datées d’environ 3,5 à 2 Ga.

• L’oxydation du fer ferreux Fe²⁺ en fer ferrique Fe³⁺ témoigne de l’apparition du dioxygène dans les océans à partir d’environ 3,5 Ga.

Compléments

📐 Formule — L’oxydation du fer est décrite par l’équation $4\,Fe(OH)_2 + O_2 + 2\,H_2O \rightarrow 4\,Fe(OH)_3$.

💡 Astuce mémo

Fe²⁺ soluble → O₂ → Fe³⁺ précipité → fers rubanés

📖 3. Cyanobactéries et photosynthèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Stromatolites : Structures calcaires qui se développent en milieu aquatique peu profond grâce à l’activité de bactéries photosynthétiques.
• Cyanobactéries : Bactéries photosynthétiques qui consomment du CO₂ et produisent du O₂.

📝 Points essentiels

📌 En appliquant le principe d’actualisme, on déduit que les cyanobactéries primitives réalisaient la photosynthèse et produisaient du dioxygène dans les océans à partir d’environ 3,5 Ga.

• Le dioxygène libéré par les cyanobactéries a oxydé le fer ferreux soluble issu de l’érosion ; le fer ferrique peu soluble a ensuite précipité et sédimenté pour former les fers rubanés rouges pendant 1,5 Ga, de 3,5 à 2 Ga.

💡 Astuce mémo

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

📖 4. Enrichissement atmosphérique en dioxygène

📝 Points essentiels

• Le dioxygène produit par photosynthèse s’est progressivement accumulé dans l’atmosphère jusqu’à atteindre sa concentration actuelle vers 0,5 Ga, soit environ 21 %.

• L’atmosphère actuelle contient environ 78 % de diazote N₂, 21 % de dioxygène O₂ et des traces de H₂O, CO₂, CH₄ et N₂O.

💡 Astuce mémo

N₂ 78 %, O₂ 21 %

📖 5. Échanges de dioxygène

★ À maîtriser

📌 La photosynthèse est la principale source actuelle de dioxygène, tandis que la respiration des organismes et la combustion de la biomasse sont ses principaux puits.

📐 Formule — L’équation globale de la photosynthèse est $6\,CO_2 + 6\,H_2O + lumière \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$.

📐 Formule — L’équation globale de la respiration est $C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2 \rightarrow 6\,CO_2 + 6\,H_2O$.

Compléments

• Les combustions de biomasse citées sont:
  • feux de forêt
  • combustion du pétrole
  • combustion du charbon
  • combustion du gaz

💡 Astuce mémo

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

📖 6. Couche d’ozone et protection

🔑 Notions clés & Définitions

• Ozone : Molécule constituée de trois atomes d’oxygène, notée O₃.

📝 Points essentiels

• Dans la stratosphère, entre 15 et 50 km d’altitude, les ultraviolets solaires dissocient le dioxygène ; les atomes libérés se recombinent avec d’autres molécules O₂ pour former O₃, avec un phénomène maximal vers 30 km.

📌 La couche d’ozone absorbe la totalité des UV-C et une grande partie des UV-B, qui sont mutagènes et peuvent altérer l’ADN.

• La couche d’ozone limite les mutations et a permis l’essor de la vie hors de l’eau il y a 360 Ma.

💡 Astuce mémo

UV sur O₂ → O₃ → absorption des UV → protection de l’ADN

📖 7. Dégradation et protection de l’ozone

★ À maîtriser

• Le Protocole de Montréal, signé en 1987, a interdit l’utilisation des substances destructrices de la couche d’ozone.

Compléments

• L’action du Protocole de Montréal a permis la stabilisation de la superficie du « trou » dans la couche d’ozone, c’est-à-dire son fort amincissement, localisé au-dessus du pôle Sud.

💡 Astuce mémo

Substances destructrices → amincissement → protocole de Montréal → stabilisation

📖 8. Évolution globale de l’atmosphère

📝 Points essentiels

• L’évolution de l’atmosphère terrestre s’enchaîne du dégazage des roches à la condensation de l’eau, à la mise en place de l’hydrosphère, à la dissolution du CO₂, à l’apparition des cyanobactéries, à la grande oxygénation, puis à l’atmosphère actuelle et aux modifications liées à l’ère industrielle.

📊 Tableaux de synthèse

Sources et puits de dioxygène