QCM : Atmosphère terrestre et vivant (20 questions)

Explication

Le volcanisme a libéré pendant environ 300 Ma les gaz contenus dans le manteau; ce dégazage a établi l’atmosphère primitive. La condensation a formé les océans, l’accrétion a construit la protoplanète et la différenciation a séparé les couches terrestres.

Explication

Une couche est considérée comme trouée lorsque son épaisseur descend sous 220 unités Dobson; 200 est inférieur à ce seuil. La moyenne d’environ 300 et la valeur polaire habituelle d’environ 150 ne remplacent pas ce critère.

Explication

Les ions Fe²⁺ océaniques ont d’abord consommé et piégé une grande partie du dioxygène; leur épuisement a permis à celui-ci de s’accumuler dans l’atmosphère, comme l’indiquent les roches continentales oxydées. L’augmentation des ions ferreux ne rendrait pas compte de leur épuisement, et ces traces ne prouvent pas l’arrêt de la photosynthèse.

Explication

Le principe d’actualisme permet d’interpréter les stromatolithes anciens à partir de leur formation actuelle par l’activité photosynthétique des cyanobactéries. La respiration et l’oxydation des roches correspondent à d’autres processus, tandis que les fers rubanés résultent de réactions du dioxygène avec le fer.

Explication

La couche d’ozone stratosphérique s’étend de 15 à 35 km et son abondance culmine vers 30 km. Placer le maximum à 15 km confond la limite basse avec le maximum, tandis que les autres réponses déplacent la couche hors de sa zone d’altitude.

Explication

L’ozone troposphérique provient d’émissions humaines et, associé aux particules fines, forme le smog; sa formation nécessite des UV, ce qui explique sa fréquence estivale. Le froid ne fournit pas cette condition, et ni la descente stratosphérique ni les particules fines seules ne décrivent le mécanisme.

Explication

Le refroidissement a liquéfié la vapeur d’eau atmosphérique; les pluies diluviennes qui en ont résulté ont formé les océans. Le noyau métallique relève de la différenciation, la protoplanète de l’accrétion, et l’accumulation du diazote de sa faible solubilité dans l’eau.

Explication

La formation de la Terre par accrétion remonte à 4,57 Ga. Environ 500 Ma correspond à la formation des océans, tandis que 3,5 Ga date des plus anciens stromatolithes mentionnés.

Explication

L’atmosphère actuelle contient 21 % de dioxygène, tandis que l’atmosphère primitive en était dépourvue. La valeur de 5 % correspond au diazote primitif; l’absence de dioxygène caractérise l’atmosphère primitive, pas l’actuelle.

Explication

L’atmosphère primitive contenait environ 5 % de diazote, aux côtés d’environ 80 % de vapeur d’eau et 12 % de CO₂. La valeur de 21 % correspond au dioxygène de l’atmosphère actuelle, et non au diazote primitif.

Explication

Le CO₂ se dissout bien dans l’eau et une partie a été stockée dans les océans, ce qui a diminué sa teneur atmosphérique; le N₂, peu soluble, s’est accumulé dans l’atmosphère. Inverser ces évolutions revient à inverser les solubilités; la faible solubilité du N₂ ne signifie pas qu’il quitte l’atmosphère.

Explication

L’absorption des UV par l’ADN provoque des lésions susceptibles d’entraîner des mutations; l’accumulation des lésions peut conduire à des cancers cutanés. La protection contre le cancer inverse le lien, tandis que les autres réponses écartent à tort les mutations ou l’accumulation du mécanisme.

Explication

L’accrétion est la croissance de regroupements de particules : leur masse et leur gravité augmentent, ce qui attire de nouvelles particules jusqu’à la formation d’une protoplanète. La différenciation concerne la séparation des couches, le dégazage libère des gaz et le refroidissement intervient dans la liquéfaction de l’eau.

Explication

La couche d’ozone absorbe principalement les UV de longueur d’onde inférieure à environ 300 nm, notamment les UVC et une partie des UVB. La plage 315–330 nm concerne notamment l’absorption des UVA par l’ADN, pas l’absorption principale par l’ozone.

Explication

Le dioxygène est nécessaire au métabolisme respiratoire, lequel fournit de l’énergie aux cellules. La photosynthèse produit du dioxygène, mais ce n’est pas son rôle dans la respiration; il n’est pas non plus présenté comme un matériau de construction des tissus.

Explication

La couche d’ozone arrête les UVC et les UVB de faible longueur d’onde, mais ne bloque pas les UVA. Confondre UVA avec UVC ou avec les UVB revient à ignorer cette distinction entre les catégories de rayonnement.

Explication

Dans les océans de cette période, le dioxygène réagit avec les ions Fe²⁺ : leur oxydation forme des fers rubanés qui piègent l’oxygène. L’accumulation atmosphérique est indiquée plus tard par des traces d’oxydation de roches continentales.

Explication

La photosynthèse utilise le dioxyde de carbone, l’eau et l’énergie lumineuse pour former de la matière organique et du dioxygène. Le dioxyde de carbone et l’eau sont les réactifs, tandis que l’oxydation des ions ferreux est une étape ultérieure de l’histoire du dioxygène.

Explication

L’augmentation du dioxygène a pu permettre l’émergence de formes de vie pluricellulaires il y a 2,1 Ga. Les autres dates renvoient aux stromatolithes, aux premières traces d’oxydation continentale et à l’atteinte ultérieure de la concentration actuelle en dioxygène.

Explication

La vie a débuté en milieu anaérobie, donc le dioxygène n’était pas indispensable à son apparition; son augmentation a ensuite favorisé la diversification et la complexification du vivant. Dire qu’il était nécessaire dès l’origine confond apparition de la vie et évolution ultérieure.