Fiche de révision : Évolution de l’atmosphère terrestre

📋 Plan du Cours

1. Formation et composition des atmosphères
2. Refroidissement et formation des océans
3. Indices de l’oxygénation terrestre
4. Cyanobactéries et production d’oxygène
5. Cycle biogéochimique du dioxygène
6. Formation et rôle de l’ozone

📖 1. Formation et composition des atmosphères

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère : Ensemble de gaz retenus par la gravité autour d’une planète.

📝 Points essentiels

• La Terre s’est formée il y a environ 4,6 Ga par accrétion et collisions de différents corps célestes.

• L’énergie de l’accrétion et de la désintégration d’éléments radioactifs a provoqué la fusion de la Terre, puis un dégazage intense à l’origine de l’atmosphère primitive.

• L’atmosphère primitive contenait environ 80 % de vapeur d’eau, 12 % de CO₂, 5 % de N₂ et 3 % d’autres gaz, notamment du SO₂, avec peu d’oxygène.

• L’atmosphère actuelle contient environ 79 % de diazote et 21 % de dioxygène, ainsi que des traces de vapeur d’eau, de CO₂ et de gaz rares ; le méthane représente 0,0002 %.

💡 Astuce mémo

Accrétion, fusion, dégazage : la Terre libère ses premiers gaz.

📖 2. Refroidissement et formation des océans

🔑 Notions clés & Définitions

• Actualisme : Principe selon lequel les lois régissant les phénomènes géologiques actuels étaient les mêmes dans le passé.
• Hydrosphère : Ensemble de l’eau sur Terre, sous forme liquide ou de glace.

★ À maîtriser

• Le refroidissement de la Terre primitive a permis à la vapeur d’eau atmosphérique de se condenser en eau liquide, entraînant la formation des océans.

• Le CO₂ atmosphérique peut se dissoudre dans l’eau liquide, puis contribuer à la formation de roches calcaires comme le CaCO₃, ce qui diminue la quantité de CO₂ atmosphérique.

Compléments

• En 2001, une équipe australienne a découvert dans un quartz australien un zircon daté de 4,4 Ga dont l’analyse isotopique indique une cristallisation au contact de l’eau liquide.

• Des rides de courant fossilisées indiquent qu’un courant d’eau s’écoulait sur une surface sédimentaire à l’époque où elles se sont formées.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → condensation de la vapeur d’eau → océans.

📖 3. Indices de l’oxygénation terrestre

★ À maîtriser

📌 Une atmosphère réductrice est dépourvue d’O₂, tandis qu’une atmosphère oxydante contient du dioxygène.

• En milieu réducteur, les ions Fe²⁺ issus de l’altération des continents restent dissous et sont transportés vers les océans, où ils s’oxydent en Fe³⁺ et précipitent sous forme d’hématite en présence d’oxygène.

• Les fers rubanés se sont formés dans les océans entre 3,5 et 2 Ga par réaction du dioxygène avec le fer dissous.

• Le dioxygène est apparu il y a environ 2,4 Ga.

Compléments

📐 Formule - L’oxydation du fer II en hématite s’écrit $4Fe^{2+} + O_2 + 4H_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8H^+$.

• En présence d’une atmosphère oxydante, les ions Fe²⁺ s’oxydent sur les continents et précipitent en hématite avant d’atteindre les océans.

💡 Astuce mémo

Fer dissous en milieu sans O₂, hématite quand le fer s’oxyde.

📖 4. Cyanobactéries et production d’oxygène

🔑 Notions clés & Définitions

• Cyanobactéries : Procaryotes photosynthétiques présents dans les colonies bactériennes constituant les stromatolites.

★ À maîtriser

• Les cyanobactéries réalisent la photosynthèse et produisent du dioxygène.

Compléments

• Des structures interprétées comme des stromatolites liées à l’activité bactérienne ont été découvertes dans des roches âgées de 3,5 Ga.

• Les stromatolites se forment par accumulation de lits calcaires et précipitation de fines particules d’argile, avec un mélange de filaments de colonies bactériennes.

💡 Astuce mémo

Des stromatolites marins comme traces de colonies photosynthétiques.

📖 5. Cycle biogéochimique du dioxygène

★ À maîtriser

• Le dioxygène est produit par les végétaux et les cyanobactéries et consommé lors de la respiration et de la combustion.

Compléments

• Les végétaux utilisent le dioxyde de carbone pour la photosynthèse et libèrent du dioxygène ainsi que du glucose.

• Les consommateurs prélèvent leur matière organique et utilisent le dioxygène pour la respiration.

• La combustion produit du dioxyde de carbone, de l’eau et des sels minéraux.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse produit O₂ ; respiration et combustion le consomment.

📖 6. Formation et rôle de l’ozone

🔑 Notions clés & Définitions

• Mutation : Changement dans la séquence des nucléotides.

★ À maîtriser

• La couche d’ozone se trouve dans la stratosphère et l’ozone est constitué de molécules O₃.

📐 Formule - La formation d’ozone à partir du dioxygène est représentée par $3O_2 \rightarrow 2O_3$ sous l’action des UV.

• La couche d’ozone s’est mise en place il y a 600 millions d’années.

• La couche d’ozone absorbe une partie des rayons ultraviolets mutagènes et cancérigènes, protégeant ainsi les êtres vivants et permettant à la vie auparavant aquatique de se développer sur les terres émergées.

Compléments

• Les UV-C ont une longueur d’onde de 200 à 280 nm, les UV-B de 280 à 320 nm et les UV-A de 320 à 400 nm.

💡 Astuce mémo

Le dioxygène forme l’ozone, qui absorbe une partie des UV.