QCM : Évolution de l’atmosphère terrestre (15 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Il y a combien de temps la Terre s’est-elle formée par accrétion de divers objets cosmiques ?

Il y a environ 360 millions d’années
Il y a environ 3,5 milliards d’années
Il y a environ 2,4 milliards d’années
Il y a environ 4,56 milliards d’années

Il y a environ 4,56 milliards d’années

Explication

La Terre s’est formée par accrétion il y a environ 4,56 milliards d’années. Les autres dates concernent l’oxydation du fer, l’accumulation du dioxygène ou l’épanouissement de la vie hors de l’eau.

2. Quelle caractéristique distinguait l’atmosphère primitive de l’atmosphère actuelle concernant le dioxygène et le fer dissous ?

Elle était dépourvue de dioxygène et contenait principalement du fer sous forme Fe²⁺
Elle contenait 21 % de dioxygène et du fer principalement sous forme Fe³⁺
Elle contenait du dioxygène, tandis que le fer dissous était absent des océans
Elle était riche en ozone et contenait du fer métallique en suspension

Elle était dépourvue de dioxygène et contenait principalement du fer sous forme Fe²⁺

Explication

L’atmosphère primitive ne contenait pas de dioxygène, et le fer dissous y était principalement présent sous forme Fe²⁺. La proportion de 21 % de dioxygène caractérise l’atmosphère actuelle, non l’atmosphère primitive.

3. Que décrit le cycle du carbone ?

Les échanges de carbone entre l’atmosphère, le sol, l’océan, la biosphère et les roches
Le déplacement de l’énergie solaire entre les écosystèmes et les océans
La circulation de l’eau entre les continents, les océans et l’atmosphère
La transformation de l’azote entre les organismes, les sols et les sédiments

Les échanges de carbone entre l’atmosphère, le sol, l’océan, la biosphère et les roches

Explication

Le cycle du carbone désigne les échanges de carbone entre plusieurs réservoirs, notamment l’atmosphère, le sol, l’océan, la biosphère et les roches. Les autres propositions décrivent d’autres cycles ou transferts de matière et d’énergie.

4. Quelle est la composition approximative de l’atmosphère actuelle en diazote, dioxygène et dioxyde de carbone ?

21 %, 78 % et 0,3 %
0,03 %, 21 % et 78 %
78 %, 0,03 % et 21 %
78 %, 21 % et 0,03 %

78 %, 21 % et 0,03 %

Explication

L’atmosphère actuelle contient environ 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 0,03 % de dioxyde de carbone. Les autres combinaisons permutent ces proportions et ne correspondent pas à sa composition réelle.

5. Quel réservoir contient la plus grande quantité de carbone ?

Les roches sédimentaires carbonatées et carbonées
L’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone et de méthane
La biomasse végétale des écosystèmes terrestres
Les océans sous forme de carbone organique dissous

Les roches sédimentaires carbonatées et carbonées

Explication

Les roches sédimentaires carbonatées et carbonées constituent le principal réservoir de carbone, formé sur de longues périodes et associé à une diminution ancienne du CO₂ atmosphérique. L’atmosphère est bien un réservoir gazeux, mais elle ne contient pas la plus grande quantité de carbone.

6. Comment les cyanobactéries ont-elles contribué à l’oxygénation progressive de la Terre ?

Elles ont consommé le dioxygène, qui a ensuite réduit le Fe³⁺ océanique
Elles ont produit du dioxygène, qui a d’abord oxydé le Fe²⁺ océanique
Elles ont libéré du dioxyde de carbone, qui a formé le dioxygène atmosphérique
Elles ont transformé directement le Fe²⁺ en ozone dans la haute atmosphère

Elles ont produit du dioxygène, qui a d’abord oxydé le Fe²⁺ océanique

Explication

La photosynthèse des cyanobactéries a produit du dioxygène, lequel a d’abord oxydé le Fe²⁺ des océans en Fe³⁺ avant de s’accumuler dans l’atmosphère. Les cyanobactéries ne formaient pas directement de l’ozone à partir du fer.

7. Quelle composition caractérisait principalement l’atmosphère primitive de la Terre ?

Du dioxyde de carbone, du méthane et du dioxygène
Du diazote, du dioxygène et une faible quantité d’ozone
De la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone et du diazote
Du dioxygène, de l’ozone et de la vapeur d’eau

De la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone et du diazote

Explication

L’atmosphère primitive contenait surtout de la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone et du diazote. L’atmosphère actuelle se distingue par sa forte proportion de diazote et la présence importante de dioxygène.

8. Que révèlent les formations de fer rubané apparues vers 3,5 milliards d’années ?

L’apparition des premiers organismes multicellulaires
La condensation de la vapeur d’eau atmosphérique
La formation directe de l’ozone stratosphérique
L’oxydation du Fe²⁺ océanique en Fe³⁺

L’oxydation du Fe²⁺ océanique en Fe³⁺

Explication

Les formations de fer rubané indiquent que le Fe²⁺ accumulé dans les océans a commencé à être oxydé en Fe³⁺ vers 3,5 milliards d’années. Les stromatolithes sont davantage associés à une activité biologique, tandis que l’ozone et la condensation concernent d’autres processus.

9. À quelle période la protection de la couche d’ozone a-t-elle permis l’épanouissement de la vie hors de l’eau ?

Il y a environ 2,4 milliards d’années
Il y a environ 4,4 milliards d’années
Il y a environ 360 millions d’années
Il y a environ 0,5 milliard d’années

Il y a environ 360 millions d’années

Explication

La protection apportée par la couche d’ozone a permis l’épanouissement de la vie hors de l’eau il y a environ 360 millions d’années. Les autres dates concernent l’eau liquide ancienne, l’accumulation du dioxygène ou l’atteinte de sa concentration actuelle.

10. Comment se forme la couche d’ozone stratosphérique et vers quelle altitude sa concentration est-elle maximale ?

La respiration transforme le diazote, avec un maximum vers 80 km
La combustion transforme le dioxyde de carbone, avec un maximum vers 5 km
Les océans libèrent de l’ozone, avec un maximum près du niveau marin
Les ultraviolets transforment une partie du dioxygène, avec un maximum vers 30 km

Les ultraviolets transforment une partie du dioxygène, avec un maximum vers 30 km

Explication

Le rayonnement ultraviolet solaire convertit une partie du dioxygène stratosphérique en ozone, dont la concentration maximale se situe vers 30 km d’altitude. Les autres mécanismes proposés ne décrivent pas la formation de la couche d’ozone.

11. Pourquoi les combustibles fossiles sont-ils considérés comme non renouvelables à l’échelle humaine ?

Ils sont produits par des organismes actuels qui consomment rapidement les réserves disponibles
Ils proviennent de ressources récentes dont la formation dépend principalement des saisons
Ils se sont formés sur plusieurs centaines de millions d’années et se reconstituent trop lentement
Ils se forment en quelques années, mais leur extraction empêche leur retour dans les sols

Ils se sont formés sur plusieurs centaines de millions d’années et se reconstituent trop lentement

Explication

Les combustibles fossiles ont demandé plusieurs centaines de millions d’années pour se former, tandis que leur renouvellement est trop lent pour reconstituer les stocks à l’échelle humaine. Ils se distinguent ainsi des ressources capables de se reconstituer relativement rapidement.

12. Quel phénomène a permis la condensation de la vapeur d’eau et la formation de l’hydrosphère ?

L’accrétion continue des objets cosmiques
La production de dioxygène par les cyanobactéries
L’oxydation du fer dissous dans les océans
La dissipation progressive de la chaleur terrestre

La dissipation progressive de la chaleur terrestre

Explication

Le refroidissement lié à la dissipation de la chaleur terrestre a permis à la vapeur d’eau de se condenser et de former l’hydrosphère. L’accrétion explique la formation de la Terre, mais elle maintenait initialement l’eau sous forme de vapeur.

13. Quelle fonction principale la couche d’ozone assure-t-elle pour les êtres vivants ?

Elle produit la majorité du dioxygène nécessaire à la respiration des organismes
Elle transforme les rayonnements ultraviolets en dioxyde de carbone atmosphérique
Elle absorbe une partie des ultraviolets et limite les dommages mutagènes sur l’ADN
Elle réfléchit la totalité du rayonnement solaire et empêche le réchauffement de la surface

Elle absorbe une partie des ultraviolets et limite les dommages mutagènes sur l’ADN

Explication

La couche d’ozone absorbe une partie du rayonnement solaire, notamment les ultraviolets susceptibles d’endommager l’ADN. Elle ne produit pas la majeure partie du dioxygène et ne bloque pas la totalité du rayonnement solaire.

14. À quelles périodes correspondent l’accumulation atmosphérique du dioxygène et l’atteinte de sa concentration actuelle ?

À partir de 2,4 milliards d’années, puis vers 0,5 milliard d’années
À partir de 360 millions d’années, puis vers 4,4 milliards d’années
À partir de 3,5 milliards d’années, puis vers 2,4 milliards d’années
À partir de 4,56 milliards d’années, puis vers 3,5 milliards d’années

À partir de 2,4 milliards d’années, puis vers 0,5 milliard d’années

Explication

Le dioxygène a commencé à s’accumuler dans l’atmosphère vers 2,4 milliards d’années et a atteint sa concentration actuelle il y a environ 0,5 milliard d’années. Les autres couples de dates renvoient à la formation de la Terre, à l’oxydation du fer ou à la vie hors de l’eau.

15. Que se passe-t-il lorsque le bilan naturel de la photosynthèse et de la respiration est nul et que les activités humaines émettent du CO₂ ?

Le carbone émis rejoint principalement les roches, où il est immédiatement stocké
La concentration atmosphérique en CO₂ augmente, car les émissions humaines ajoutent un flux net
La concentration atmosphérique en CO₂ reste stable, car les activités naturelles compensent les émissions
La concentration atmosphérique en CO₂ diminue, car la respiration consomme davantage de carbone

La concentration atmosphérique en CO₂ augmente, car les émissions humaines ajoutent un flux net

Explication

Si la photosynthèse et la respiration s’équilibrent, le bilan naturel ne retire ni n’ajoute de carbone net à l’atmosphère ; les émissions humaines provoquent donc une augmentation du CO₂. L’équilibre naturel ne neutralise pas une source anthropique supplémentaire.

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Quand la Terre s’est-elle formée par accrétion cosmique ?

Il y a 4,56 milliards d'années.

Quels gaz principaux composait l’atmosphère primitive ?

De la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone et du diazote.

Qu’a permis la dissipation de la chaleur terrestre ?

La condensation de la vapeur d’eau et la formation de l’hydrosphère.

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