Fiche de révision : Évolution de l’atmosphère terrestre

📋 Plan du Cours

1. Composition de l’atmosphère primitive
2. Refroidissement et formation des océans
3. Piégeage du dioxyde de carbone
4. Production et accumulation du dioxygène
5. Enrichissement relatif de l’azote
6. Formation et rôle de la couche d’ozone

📖 1. Composition de l’atmosphère primitive

★ À maîtriser

• L’atmosphère primitive estimée à partir des gaz libérés par les chondrites contenait environ 80 % d’H₂O, 15 % de CO₂ et 5 % de N₂.

Compléments

• La Terre s’est formée il y a 4,5 Ga à partir de composants dont les chondrites, des météorites primitives.

• Chauffées, les chondrites libèrent des gaz dont la composition peut être analysée par spectrométrie de masse.

📖 2. Refroidissement et formation des océans

★ À maîtriser

• Le refroidissement de la Terre a fait passer l’atmosphère de plus de 1 500 °C à 100 °C, permettant la liquéfaction de la vapeur d’eau et la formation des premiers océans.

• La formation des premiers océans a eu lieu avant −3,5 Ga, d’après la datation de rides de sable fossilisées et le principe d’actualisme.

Compléments

• La pression atmosphérique initiale était de 206 bars.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → liquéfaction de la vapeur d’eau → océans

📖 3. Piégeage du dioxyde de carbone

★ À maîtriser

• Le CO₂ atmosphérique s’est dissous dans l’eau des océans sous forme d’ions HCO₃⁻.

• Les ions Ca²⁺ ont réagi avec les ions HCO₃⁻ pour former du carbonate de calcium, ou calcaire, qui a précipité au fond des océans et piégé du CO₂ anciennement atmosphérique.

Compléments

• L’altération des roches continentales par le cycle de l’eau a libéré des ions Ca²⁺ dans les océans.

💡 Astuce mémo

Dissolution → ions bicarbonate → carbonates précipités

📖 4. Production et accumulation du dioxygène

★ À maîtriser

📐 Formule - La photosynthèse des cyanobactéries transforme le CO₂ et l’eau en matière organique et en dioxygène : $6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$.

• Des fers rubanés océaniques, constitués d’oxydes de fer et datés de −3,8 Ga, indiquent que du dioxygène était présent dans les océans à cette époque.

• Le dioxygène produit par les cyanobactéries s’est d’abord accumulé dans les océans de −3,8 à −2 Ga, puis, après saturation des océans, dans l’atmosphère.

Compléments

• Des stromatolithes fossiles sont datés de −3,4 Ga.

• Des sols rouges contenant des oxydes de fer apparaissent sur les continents il y a environ 2 Ga.

• L’uraninite, qui nécessite l’absence de dioxygène pour se former, ne se forme plus après −2 Ga.

💡 Astuce mémo

O₂ océanique → saturation → accumulation atmosphérique

📖 5. Enrichissement relatif de l’azote

📝 Points essentiels

• Le diazote n’a subi aucun transfert au cours des changements décrits de l’atmosphère primitive.

• Le transfert de l’H₂O et du CO₂, qui représentaient ensemble 95 % des gaz de l’atmosphère primitive, vers l’hydrosphère et la lithosphère a rendu le N₂ majoritaire dans l’atmosphère.

• La proportion atmosphérique de N₂ est passée de 5 % dans l’atmosphère primitive à 78 % dans l’atmosphère actuelle.

💡 Astuce mémo

N₂ reste dans l’atmosphère, tandis que H₂O et CO₂ sont transférés

📖 6. Formation et rôle de la couche d’ozone

★ À maîtriser

• Sous l’action des UV solaires, une molécule de dioxygène se dissocie en atomes d’oxygène, qui s’associent ensuite à des molécules de dioxygène pour former de l’ozone.

• L’ozone absorbe les rayonnements entre 200 et 300 nm avec une efficacité maximale à 255 nm, et absorbe plus faiblement entre 300 et 360 nm.

• Une partie du rayonnement de longueur d’onde inférieure à 310 nm atteint la surface terrestre : les UVC sont totalement filtrés, les UVB à 90 % et les UVA partiellement.

• La couche d’ozone filtre les UV atteignant la surface terrestre et limite ainsi les mutations chez les organismes vivants terrestres.

Compléments

• La pression d’ozone est la plus importante entre 20 et 30 km d’altitude, dans la couche d’ozone, qui s’étend de manière diffuse sur plusieurs dizaines de kilomètres d’épaisseur.

• Le spectre d’absorption de l’ADN recouvre sensiblement celui de l’ozone, et les UV qui ne sont pas absorbés par l’ozone peuvent être absorbés par l’ADN et provoquer des effets mutagènes.

💡 Astuce mémo

O₂ + UV → ozone ; ozone → filtration des UV