Fiche de révision : Atmosphère, vie et cycle du carbone

📋 Plan du Cours

1. Origine de l’atmosphère terrestre
2. Formation de l’hydrosphère
3. Oxygénation par les cyanobactéries
4. Dioxygène et protection des êtres vivants
5. Couche d’ozone et rayons UV
6. Cycle du carbone et activités humaines

📖 1. Origine de l’atmosphère terrestre

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère : Ensemble des gaz retenus par la gravité à la surface d’une planète.

📝 Points essentiels

• Il y a environ 4,6 milliards d’années, l’atmosphère primitive était composée principalement de diazote, de dioxyde de carbone et de vapeur d’eau, avec du dioxygène à l’état de traces.

📌 L’atmosphère primitive avait beaucoup plus de vapeur d’eau et de dioxyde de carbone que l’atmosphère actuelle, tandis que l’atmosphère actuelle contient environ 21 % de dioxygène.

• L’atmosphère primitive a une origine mixte résultant du dégazage du manteau terrestre et de l’apport de gaz par des météorites, notamment les chondrites.

💡 Astuce mémo

Dégazage et chondrites → atmosphère primitive

📖 2. Formation de l’hydrosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Hydrosphère : Ensemble de l’eau liquide présente sur une planète, principalement constituée des océans sur Terre.

★ À maîtriser

• Le refroidissement de la surface terrestre a provoqué la condensation de la vapeur d’eau atmosphérique, ce qui a formé l’hydrosphère.

📌 L’hydrosphère terrestre a une double origine, car son eau provient à la fois du dégazage interne et de l’apport extraterrestre de chondrites riches en eau.

Compléments

• La température moyenne actuelle de la Terre est d’environ 15 °C et sa pression atmosphérique de surface est d’environ 1 atmosphère, ce qui permet l’existence d’eau liquide.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → condensation de l’eau → océans

📖 3. Oxygénation par les cyanobactéries

★ À maîtriser

• Les premières traces de vie connues datent d’au moins 3,5 milliards d’années et correspondent à des stromatolithes construits par des cyanobactéries.

• Les cyanobactéries réalisent la photosynthèse, consomment du dioxyde de carbone et libèrent du dioxygène dissous dans l’eau.

• Le dioxygène produit par les cyanobactéries a d’abord oxydé le fer ferreux dissous en fer ferrique, qui a précipité dans les océans et formé des fers rubanés entre 3,5 et 2,2 milliards d’années.

• À partir d’environ 2,4 milliards d’années, le dioxygène s’est accumulé dans l’atmosphère après la consommation du fer marin réduit.

Compléments

• La concentration actuelle de dioxygène atmosphérique, environ 21 %, a été atteinte il y a environ 500 millions d’années.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse → océans oxygénés → fer oxydé → atmosphère enrichie

📖 4. Dioxygène et protection des êtres vivants

★ À maîtriser

📌 La photosynthèse constitue une source de dioxygène atmosphérique, tandis que la respiration et les combustions constituent des puits.

Compléments

📐 Formule — La combustion du méthane consomme du dioxygène selon la réaction $CH_4 + 2O_2 \rightarrow 2H_2O + CO_2$.

• Les sources et les puits actuels de dioxygène atmosphérique sont essentiellement liés aux êtres vivants et aux combustions.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse = source ; respiration et combustion = puits

📖 5. Couche d’ozone et rayons UV

📝 Points essentiels

• La couche d’ozone se situe dans la stratosphère, entre 15 et 35 kilomètres d’altitude, avec une concentration maximale vers 30 kilomètres.

• Sous l’effet des rayons ultraviolets solaires, le dioxygène stratosphérique se dissocie puis se recombine pour former de l’ozone.

• L’ozone absorbe principalement les UV C et les UV B, respectivement à hauteur de 100 % et de 90 %, empêchant presque totalement les UV C et une grande partie des UV B d’atteindre la surface terrestre.

• Les UV B et UV C peuvent déformer l’ADN, provoquer la formation de dimères de thymine et entraîner des mutations susceptibles de favoriser des cancers.

💡 Astuce mémo

Dioxygène + UV → ozone → absorption des UV → protection de l’ADN

📖 6. Cycle du carbone et activités humaines

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle du carbone : Ensemble des échanges de carbone entre les réservoirs naturels de l’atmosphère, des océans, des sols, de la biosphère et des roches.
• Énergies non renouvelables : Ressources fossiles qui ne se reconstituent pas suffisamment vite pour que leurs stocks soient renouvelés après leur exploitation.

★ À maîtriser

• La lithosphère contient environ 90 000 000 GtC de carbone, tandis que l’atmosphère n’en contient qu’environ 800 GtC.

📌 Le cycle du carbone est à l’équilibre lorsque les flux entrants et sortants de chaque réservoir sont équivalents, ce qui maintient relativement constante la quantité de carbone stockée.

📌 L’exploitation des énergies fossiles libère rapidement dans l’atmosphère du carbone issu des roches carbonées, alors que ces roches se forment et se renouvellent sur des temps beaucoup plus longs.

Compléments

• Dans l’océan, seulement 1 % du carbone organique produit en surface est enfoui dans les sédiments, tandis que les 99 % restants remontent, se dissolvent ou sont utilisés par la respiration bactérienne.

💡 Astuce mémo

Flux équilibrés naturellement, déséquilibrés par les énergies fossiles

📊 Tableaux de synthèse

Sources et puits de dioxygène