Fiche de révision : Formation et évolution de l’atmosphère

📋 Plan du Cours

1. Atmosphère primitive et actuelle
2. Condensation de l’eau et CO₂
3. Apparition du dioxygène et de l’ozone
4. Cycle du carbone et réservoirs
5. Déséquilibre anthropique du carbone

📖 1. Atmosphère primitive et actuelle

📝 Points essentiels

• L’atmosphère primitive s’est formée il y a environ 4,6 Ga par dégazage du manteau terrestre lors du refroidissement de la Terre et par les apports de chondrites.

• La composition primitive comprenait:

  • 85 % d’eau (H₂O)
  • 10 % de dioxyde de carbone (CO₂)
  • 5 % de diazote (N)

• La composition actuelle comprend: 78 % de diazote (N₂), 21 % de dioxygène (O₂), des traces d’autres gaz, dont le CO₂ et la vapeur d’eau

💡 Astuce mémo

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

📖 2. Condensation de l’eau et CO₂

📝 Points essentiels

• Le refroidissement progressif de la Terre a provoqué le passage de l’eau gazeuse à l’état liquide, ce qui a formé les océans.

• La dissolution importante du CO₂ dans les océans a diminué sa concentration atmosphérique et a fait du diazote (N₂) le gaz majoritaire.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → liquéfaction de l’eau → formation des océans → dissolution du CO₂

📖 3. Apparition du dioxygène et de l’ozone

★ À maîtriser

• Il y a environ 3,5 Ga, des cyanobactéries regroupées en stromatolites ont commencé à produire du dioxygène dans les océans par photosynthèse.

• Entre 3,5 et 1,9 Ga, le dioxygène produit a réagi avec les ions Fe²⁺ dissous dans les océans pour former des précipités d’hématite rouge (Fe₂O₃), à l’origine des fers rubanés.

• Une fois le fer océanique totalement oxydé, le dioxygène a commencé à s’accumuler dans l’atmosphère à partir de 2,4 Ga, comme l’indiquent notamment les sols rouges et les uraniamites.

• Dans la stratosphère, vers 30 km d’altitude, les rayons ultraviolets solaires dissocient une partie du dioxygène, ce qui permet la formation d’ozone (O₃).

📌 L’ozone absorbe une grande partie des rayonnements UV-C et UV-B nocifs, limitant les altérations mutagènes de l’ADN et permettant le développement de la vie sur les continents hors de l’eau.

Compléments

• L’oxydation du fer s’écrit $4Fe^{2+}+4H_2O+O_2\rightarrow2Fe_2O_3+8H^+$.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse → oxydation du fer → accumulation d’O₂ → formation d’O₃

📖 4. Cycle du carbone et réservoirs

★ À maîtriser

• Les principaux réservoirs interconnectés sont:

  • l’atmosphère
  • la biosphère
  • l’hydrosphère
  • la lithosphère

• La lithosphère constitue le plus grand réservoir de carbone, notamment sous forme de roches carbonatées et de combustibles fossiles.

• Les sources et puits de dioxygène sont:

  • photosynthèse : source
  • respiration : puits
  • combustions : puits
  • oxydation des minéraux : puits

Compléments

• L’atmosphère contient environ 869 GtC sous forme de CO₂, tandis que l’hydrosphère contient environ 38 700 GtC sous forme de carbone minéral dissous.

📌 Avant l’industrialisation, l’équilibre entre les flux des sources et des puits maintenait constante la teneur atmosphérique en dioxygène.

💡 Astuce mémo

Un carbone circulant entre quatre compartiments : atmosphère, biosphère, hydrosphère et lithosphère

📖 5. Déséquilibre anthropique du carbone

📝 Points essentiels

• Les combustibles fossiles proviennent de la transformation lente de matière organique issue d’êtres vivants enfouis pendant des dizaines à des centaines de millions d’années.

📌 Les combustibles fossiles sont non renouvelables parce que leur vitesse de formation est extrêmement lente par rapport à la vitesse à laquelle l’humanité les consomme.

• Depuis environ 250 ans, la combustion massive des énergies fossiles libère dans l’atmosphère du CO₂ stocké depuis des millions d’années dans la lithosphère, ce qui perturbe l’équilibre naturel du cycle du carbone.

💡 Astuce mémo

Combustion industrielle → libération du carbone fossile → hausse du CO₂ atmosphérique

📊 Tableaux de synthèse

Composition des atmosphères