Fiche de révision : Atmosphère, vie et cycles terrestres

📋 Plan du Cours

1. Formation et composition atmosphérique
2. Liquéfaction de l’eau terrestre
3. Production et accumulation du dioxygène
4. Couche d’ozone et protection du vivant
5. Réservoirs et flux du carbone
6. Déséquilibre anthropique du carbone

📖 1. Formation et composition atmosphérique

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère terrestre : Couche externe de gaz qui entoure la planète.

★ À maîtriser

• 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 et actuelle se distinguent par leurs compositions: 80 % d’eau vaporisée dans l’atmosphère primitive, 12 % de dioxyde de carbone dans l’atmosphère primitive, 5 % de diazote dans l’atmosphère primitive, absence de dioxygène dans l’atmosphère primitive, 78 % de diazote dans l’atmosphère actuelle, 21 % de dioxygène dans l’atmosphère actuelle, traces d’eau, de dioxyde de carbone, de méthane et de protoxyde d’azote dans l’atmosphère actuelle

Compléments

• Les quatre grands changements atmosphériques sont:
  • la disparition de l’eau
  • la quasi-disparition du dioxyde de carbone
  • l’augmentation du diazote
  • l’apparition et l’enrichissement en dioxygène

💡 Astuce mémo

Atmosphère primitive riche en eau et CO₂, atmosphère actuelle dominée par N₂ et O₂

📖 2. Liquéfaction de l’eau terrestre

★ À maîtriser

• La présence d’un zircon âgé de 4,4 Ga, minéral formé dans des magmas riches en eau, atteste d’une liquéfaction très précoce de l’eau atmosphérique.

• En se refroidissant, la vapeur d’eau de la jeune planète s’est liquéfiée, ce qui a permis la formation de l’hydrosphère.

Compléments

• L’hydrosphère couvre environ 70 % de la surface planétaire.

💡 Astuce mémo

Refroidissement de la vapeur d’eau → océans et hydrosphère

📖 3. Production et accumulation du dioxygène

🔑 Notions clés & Définitions

• Photosynthèse : Réaction dans laquelle des organismes chlorophylliens utilisent le dioxyde de carbone, l’eau et l’énergie solaire pour produire de la matière organique et du dioxygène.

★ À maîtriser

• Vers 3,5 Ga, des êtres unicellulaires proches des cyanobactéries actuelles étaient présents sur Terre, comme l’indiquent les stromatolithes fossiles.

• La photosynthèse s’écrit $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{\text{chlorophylle + lumière}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.

• Entre 3,5 et 1,9 Ga, le dioxygène océanique a oxydé le fer réduit Fe²⁺ en Fe³⁺, qui a précipité sous forme d’oxydes ferriques et a contribué à la formation des fers rubanés.

• Vers 2,2 Ga, l’atmosphère réductrice est devenue oxydante lorsque le dioxygène a commencé à s’y accumuler après l’épuisement du fer océanique.

Compléments

• Le dioxygène a atteint sa concentration atmosphérique actuelle vers 0,5 Ga, puis les premières forêts aériennes sont apparues vers 350 Ma, au Carbonifère.

📌 La photosynthèse constitue la principale source de dioxygène atmosphérique, tandis que la respiration et les combustions en sont les principaux puits.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse → fer océanique → atmosphère oxydante

📖 4. Couche d’ozone et protection du vivant

📝 Points essentiels

• Dans la stratosphère, entre 15 et 50 km d’altitude, les rayons ultraviolets dissocient le dioxygène et les atomes d’oxygène libérés se recombinent avec O₂ pour former l’ozone, avec un maximum vers 25 km.

📌 Les ultraviolets C, B et A sont classés par puissance énergétique décroissante, et la couche d’ozone absorbe la totalité des UVC ainsi qu’une grande partie des UVB.

• La couche d’ozone protège l’ADN des êtres vivants des effets mutagènes des ultraviolets et a permis l’épanouissement de la vie hors de l’eau il y a 360 millions d’années.

💡 Astuce mémo

UV sur O₂ → ozone stratosphérique → protection de l’ADN

📖 5. Réservoirs et flux du carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle biogéochimique du carbone : Correspond aux échanges de carbone entre les réservoirs terrestres par différents flux.

★ À maîtriser

• Le carbone est stocké dans plusieurs réservoirs: l’atmosphère sous forme de CO₂, les océans sous forme d’ions hydrogénocarbonate puis de carbonate de calcium, les sols et la biosphère sous forme de matière organique, les roches de la lithosphère sous forme de calcaire et de matière organique fossile

• Les échanges de carbone reposent sur les flux suivants:

  • dissolution
  • dégazage
  • photosynthèse
  • respiration et combustion
  • sédimentation, enfouissement et fossilisation
  • érosion et volcanisme

Compléments

📌 À l’échelle de quelques décennies, les quantités de carbone des réservoirs restent constantes lorsque les flux entrants et sortants sont équilibrés.

💡 Astuce mémo

Atmosphère → océans et vivant → roches, puis retours par respiration, érosion et volcanisme

📖 6. Déséquilibre anthropique du carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Ressources non renouvelables : Ressources dont les réservoirs rocheux ne se reconstituent pas assez rapidement pour compenser leur exploitation.

📝 Points essentiels

📌 L’utilisation humaine des combustibles fossiles augmente rapidement les rejets de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, alors que leur formation naturelle nécessite des millions d’années.

💡 Astuce mémo

Combustibles fossiles → hausse rapide du CO₂ atmosphérique

📊 Tableaux de synthèse

Atmosphères primitive et actuelle

Sources et puits de dioxygène