QCM : Origine de l’atmosphère et des océans — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. À quelle période la Terre s’est-elle formée, en relation avec le reste du Système solaire ?

Il y a environ 3,8 milliards d’années, après la formation des premières cellules
Il y a environ 6,5 milliards d’années, avant la formation des autres planètes
Il y a environ 4,6 milliards d’années, à partir des mêmes éléments chimiques
Il y a environ 1,2 milliard d’années, lors du refroidissement des océans

Il y a environ 4,6 milliards d’années, à partir des mêmes éléments chimiques

Explication

La Terre s’est formée il y a environ 4,6 milliards d’années, en même temps que le reste du Système solaire et à partir des mêmes éléments chimiques. L’apparition des premières cellules et le refroidissement des océans sont des événements beaucoup plus tardifs.

2. Quel mécanisme explique principalement le dégazage intense du manteau durant les 150 premiers millions d’années de la Terre ?

La fusion complète de la Terre expulsant tous ses éléments vers l’espace
La remontée de magma volcanique libérant les gaz dissous dans les roches en fusion
La condensation de la vapeur d’eau formant directement les roches du manteau
La solidification des océans emprisonnant les gaz dans les premiers sédiments

La remontée de magma volcanique libérant les gaz dissous dans les roches en fusion

Explication

Le dégazage résultait de la remontée du magma par les volcans, qui libérait les gaz dissous dans les roches en fusion. La fusion complète de la Terre ne constitue pas le mécanisme décrit pour cette libération des gaz.

3. Quelle composition correspond approximativement à l’atmosphère primitive de la Terre ?

21 % de dioxygène, 78 % de diazote, 1 % de vapeur d’eau et des traces de dioxyde de carbone
80 % de vapeur d’eau, 15 % de dioxyde de carbone, 5 % de diazote et 0 % de dioxygène
70 % de dioxyde de carbone, 20 % de dioxygène, 5 % de diazote et 5 % de vapeur d’eau
50 % de vapeur d’eau, 30 % de diazote, 15 % de dioxygène et 5 % de méthane

80 % de vapeur d’eau, 15 % de dioxyde de carbone, 5 % de diazote et 0 % de dioxygène

Explication

L’atmosphère primitive était dominée par la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone, avec environ 5 % de diazote et 0 % de dioxygène, ainsi que des traces de méthane. La proportion d’environ 21 % de dioxygène caractérise l’atmosphère actuelle, pas l’atmosphère primitive.

4. Que désigne le terme « dégazage » lors de la formation de l’atmosphère terrestre ?

La capture des gaz volcaniques par les minéraux lors de la solidification du magma
La libération dans l’atmosphère de gaz dissous dans le magma ou piégés dans les roches
La dissolution des gaz atmosphériques dans les océans nouvellement formés
La transformation de la vapeur d’eau atmosphérique en eau liquide lors du refroidissement

La libération dans l’atmosphère de gaz dissous dans le magma ou piégés dans les roches

Explication

Le dégazage correspond à la libération vers l’atmosphère de gaz dissous dans le magma ou piégés dans les roches, notamment lors de la remontée du magma volcanique. La transformation d’un gaz en liquide est une condensation, et non un dégazage.

5. Pourquoi les gaz volcaniques constituent-ils un témoin de la composition de l’atmosphère primitive ?

Parce que leur composition est proche, avec beaucoup de vapeur d’eau, du CO2, du diazote et 0 % de dioxygène
Parce qu’ils sont formés principalement de diazote et de dioxygène comme l’air respiré aujourd’hui
Parce qu’ils contiennent une proportion de dioxygène comparable à celle de l’atmosphère actuelle
Parce qu’ils sont dépourvus de vapeur d’eau et dominés par le méthane libéré par les océans

Parce que leur composition est proche, avec beaucoup de vapeur d’eau, du CO2, du diazote et 0 % de dioxygène

Explication

Les gaz volcaniques présentent une composition proche de celle attribuée à l’atmosphère primitive : environ 83 % de vapeur d’eau, 12 % de CO2, 5 % de diazote et 0 % de dioxygène. Leur absence de dioxygène les distingue de l’atmosphère actuelle, qui en contient une proportion importante.

6. Que sont les chondrites et que révèlent-elles sur l’histoire du Système solaire ?

Des fragments de planètes différenciées, indiquant la composition des noyaux métalliques récemment formés
Des roches volcaniques terrestres, témoignant de la composition de l’atmosphère après le refroidissement du magma
Des débris cométaires glacés, permettant de dater la formation des océans terrestres
Des météorites pierreuses primitives issues d’astéroïdes restés non fondus, renseignant sur la matière initiale du Système solaire

Des météorites pierreuses primitives issues d’astéroïdes restés non fondus, renseignant sur la matière initiale du Système solaire

Explication

Les chondrites sont des météorites pierreuses primitives formées il y a environ 4,57 milliards d’années à partir d’astéroïdes qui n’ont pas fondu. Leur composition conserve des informations sur la matière initiale du Système solaire, contrairement aux fragments de planètes différenciées.

7. Quelle définition décrit le mieux l’hydrosphère d’une planète ?

L’ensemble de ses eaux liquides, notamment les océans, les lacs et les rivières
L’ensemble de sa vapeur d’eau atmosphérique et de ses nuages
L’ensemble de ses roches contenant des minéraux hydratés et de l’eau
L’ensemble de ses glaces de surface, notamment les calottes et les glaciers

L’ensemble de ses eaux liquides, notamment les océans, les lacs et les rivières

Explication

L’hydrosphère regroupe les eaux liquides d’une planète, comme les océans, les lacs et les rivières. La présence de glace ou de vapeur d’eau ne suffit donc pas à définir une hydrosphère au sens retenu ici.

8. Dans quel état l’eau se trouve-t-elle à 460 °C et 90 bar, conditions associées à la Terre primitive ?

À l’état condensé dans les océans primitifs
À l’état liquide, comme sur la Terre actuelle
À l’état solide, comme sur Mars froide
À l’état gazeux, car la température est très élevée

À l’état gazeux, car la température est très élevée

Explication

Dans les conditions de la Terre primitive indiquées, l’eau est gazeuse en raison de la température très élevée. L’eau est liquide dans les conditions actuelles de la Terre, tandis que les conditions martiennes citées la rendent solide.

9. Une planète a une température réelle de 35 °C et une température attendue de 3 °C sans gaz à effet de serre. Quelle est l’intensité de son effet de serre ?

38 ∘C38\,^{\circ}\mathrm{C}
353 ∘C\frac{35}{3}\,^{\circ}\mathrm{C}
−32 ∘C-32\,^{\circ}\mathrm{C}
32 ∘C32\,^{\circ}\mathrm{C}

$$32\,^{\circ}\mathrm{C}$$

Explication

L’effet de serre correspond à la différence entre la température réelle et la température attendue sans gaz à effet de serre, soit 35−3=32 ∘C35-3=32\,^{\circ}\mathrm{C}. Additionner les deux températures ne mesure pas cet écart thermique.

10. Quelle comparaison des effets de serre planétaires est correcte ?

Vénus présente environ +32 ∘C+32\,^{\circ}\mathrm{C}, la Terre +480 ∘C+480\,^{\circ}\mathrm{C} et Mars environ 0 ∘C0\,^{\circ}\mathrm{C}
Vénus présente environ +480 ∘C+480\,^{\circ}\mathrm{C}, la Terre +32 ∘C+32\,^{\circ}\mathrm{C} et Mars environ 0 ∘C0\,^{\circ}\mathrm{C}
Vénus présente environ 0 ∘C0\,^{\circ}\mathrm{C}, la Terre +32 ∘C+32\,^{\circ}\mathrm{C} et Mars +480 ∘C+480\,^{\circ}\mathrm{C}
Vénus présente environ +480 ∘C+480\,^{\circ}\mathrm{C}, la Terre environ 0 ∘C0\,^{\circ}\mathrm{C} et Mars +32 ∘C+32\,^{\circ}\mathrm{C}

Vénus présente environ $$+480\,^{\circ}\mathrm{C}$$, la Terre $$+32\,^{\circ}\mathrm{C}$$ et Mars environ $$0\,^{\circ}\mathrm{C}$$

Explication

Les valeurs comparées sont d’environ +480 ∘C+480\,^{\circ}\mathrm{C} pour Vénus, +32 ∘C+32\,^{\circ}\mathrm{C} pour la Terre et 0 ∘C0\,^{\circ}\mathrm{C} pour Mars. L’erreur des autres propositions vient d’une attribution incorrecte de ces valeurs aux planètes.

11. Quel enchaînement explique la formation des océans après le refroidissement de la Terre ?

L’eau liquide s’évapore, puis la vapeur comble progressivement les dépressions
Les océans se vaporisent, puis leur refroidissement produit directement les continents
La glace fond, puis les roches se transforment en grandes étendues d’eau
La vapeur d’eau se condense, puis les pluies remplissent les dépressions

La vapeur d’eau se condense, puis les pluies remplissent les dépressions

Explication

Le refroidissement a provoqué la condensation de la vapeur d’eau, puis les précipitations ont rempli les dépressions et formé les océans. L’évaporation décrit le passage inverse, de l’eau liquide vers la vapeur.

12. Quelle transformation de l’eau a directement permis aux pluies de contribuer à la formation des océans ?

L’évaporation de l’eau liquide en vapeur d’eau
La condensation de la vapeur d’eau en eau liquide
La solidification de l’eau liquide en glace
La fusion de la glace en vapeur d’eau

La condensation de la vapeur d’eau en eau liquide

Explication

La condensation transforme la vapeur d’eau en eau liquide, qui peut ensuite précipiter sous forme de pluie. L’évaporation correspond au passage de l’eau liquide vers la vapeur et ne constitue donc pas l’étape recherchée.

13. Quelle combinaison décrit correctement la double origine de l’hydrosphère terrestre ?

Le dégazage du manteau et les apports de corps célestes riches en eau
La dissolution des roches et l’évaporation des océans actuels
La fusion des glaciers et les émissions volcaniques de dioxygène
La condensation atmosphérique et l’érosion des continents primitifs

Le dégazage du manteau et les apports de corps célestes riches en eau

Explication

L’hydrosphère provient à la fois du dégazage interne du manteau et d’apports externes de matériaux célestes, notamment les chondrites et les comètes. La condensation atmosphérique peut contribuer à la formation d’eau liquide, mais elle ne constitue pas l’origine externe indiquée ici.

14. Quelle situation illustre l’origine externe de l’eau présente sur la Terre ?

La circulation de l’eau entre océans et continents
La condensation de la vapeur d’eau dans l’atmosphère
La libération de vapeur d’eau par le manteau terrestre
L’arrivée de comètes et de chondrites riches en eau

L’arrivée de comètes et de chondrites riches en eau

Explication

L’origine externe correspond à l’apport de matériaux célestes riches en eau, comme les comètes et les chondrites. Le dégazage du manteau relève de l’origine interne, tandis que les deux autres situations décrivent des transformations ou des échanges postérieurs.

15. À quelle période géologique appartiennent les rides de courant fossiles qui témoignent d’une eau liquide ancienne ?

Au Paléozoïque, entre environ −540 et −250 millions d’années
Au Protérozoïque, entre environ −2,5 et −0,5 milliard d’années
Au Cénozoïque, depuis environ −66 millions d’années
À l’Archéen, entre environ −4 et −2,5 milliards d’années

À l’Archéen, entre environ −4 et −2,5 milliards d’années

Explication

Les rides de courant fossiles citées appartiennent à l’Archéen, période comprise entre environ −4 et −2,5 milliards d’années. Une datation particulière autour de −2,7 milliards d’années correspond à une ride ou à une photographie, et non à toute l’étendue de l’Archéen.

16. Pourquoi les rides de courant fossiles sont-elles interprétées comme une preuve d’eau liquide ancienne ?

Parce que les rides fossiles résultent de l’action directe des éruptions volcaniques sous-marines
Parce que les roches anciennes se forment dans l’eau indépendamment des structures observées
Parce que la présence de vapeur d’eau suffit à produire des formes comparables dans les roches
Parce que l’actualisme permet d’attribuer leur formation à l’eau comme pour les rides actuelles

Parce que l’actualisme permet d’attribuer leur formation à l’eau comme pour les rides actuelles

Explication

Le principe d’actualisme indique que les mêmes lois régissent les phénomènes géologiques actuels et passés ; les rides fossiles peuvent donc être comparées aux rides formées aujourd’hui par l’eau liquide. La simple présence de roches anciennes ou de vapeur d’eau ne permet pas d’expliquer précisément ces structures.

17. Quelle évolution décrit le mieux le passage de l’atmosphère primitive à l’atmosphère actuelle ?

Une atmosphère composée principalement de vapeur d’eau et de dioxygène est devenue dominée par le CO2
Une atmosphère dominée par le diazote et le dioxygène est devenue riche en vapeur d’eau et en CO2
Une atmosphère riche en vapeur d’eau et en CO2, sans dioxygène, est devenue dominée par le diazote et le dioxygène
Une atmosphère riche en dioxygène et en CO2 est devenue dépourvue de vapeur d’eau et de diazote

Une atmosphère riche en vapeur d’eau et en CO2, sans dioxygène, est devenue dominée par le diazote et le dioxygène

Explication

L’atmosphère primitive contenait surtout de la vapeur d’eau et du CO2, sans dioxygène, tandis que l’atmosphère actuelle contient environ 78 % de diazote et 21 % de dioxygène. Les autres propositions inversent ou modifient cette évolution de la composition atmosphérique.

18. Comment expliquer que la proportion de diazote soit passée d’environ 5 % à 78 % sans augmentation importante de sa quantité absolue ?

La condensation de la vapeur d’eau a créé une nouvelle quantité de diazote dans l’atmosphère
La diminution de l’eau et du CO2 a accru la part relative du diazote dans l’atmosphère
L’ajout massif de diazote par les comètes a augmenté sa quantité, puis réduit la part des autres gaz
La production de dioxygène par les cyanobactéries a transformé directement le diazote en gaz majoritaire

La diminution de l’eau et du CO2 a accru la part relative du diazote dans l’atmosphère

Explication

La quantité absolue de diazote est restée globalement stable, mais la diminution de l’eau et du CO2 a augmenté sa proportion relative jusqu’à environ 78 %. La photosynthèse explique l’apparition du dioxygène, pas une transformation directe du diazote ni un apport massif de celui-ci.

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Quand la Terre s'est-elle formée ?

Il y a environ 4,6 milliards d'années.

Avec quoi la Terre s'est-elle formée simultanément ?

Avec le reste du Système solaire.

À partir de quoi la Terre s'est-elle formée ?

À partir des mêmes éléments chimiques que le Système solaire.

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