L'atmosphère terrestre et la vie

Les notions à connaître

Atmosphère primitive

Atmosphère de la Terre il y a ~4,5 Ga, issue du dégazage volcanique : riche en $\text{CO}_2$, $\text{N}_2$, $\text{H}_2\text{O}$ (vapeur), quasiment dépourvue de $\text{O}_2$. Ressemblait à l'atmosphère actuelle de Vénus ou Mars.

Photosynthèse

Réaction biologique réalisée par les organismes chlorophylliens : $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{lumière}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$. Utilise le $\text{CO}_2$ et l'eau pour produire de la matière organique et du $\text{O}_2$.

Grande Oxydation

Événement majeur survenu il y a ~2,4 Ga : augmentation brutale du taux de $\text{O}_2$ atmosphérique grâce à l'activité photosynthétique des cyanobactéries. A profondément modifié la chimie de l'atmosphère et des océans.

Couche d'ozone ($\text{O}_3$)

Couche de trioxygène dans la stratosphère (15-50 km d'altitude), formée grâce au $\text{O}_2$ produit par la photosynthèse. Filtre ~97% des UV-B et UV-C nocifs pour l'ADN. A permis la colonisation des continents par les êtres vivants.

Effet de serre

Phénomène naturel et vital : certains gaz ($\text{CO}_2$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CH}_4$, $\text{N}_2\text{O}$) absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et le réémettent, réchauffant l'atmosphère. Sans lui, la température moyenne serait de -18°C au lieu de +15°C.

Combustibles fossiles

Charbon, pétrole, gaz naturel : formés à partir de matière organique (végétaux, plancton) enfouie il y a des centaines de millions d'années. Leur combustion libère dans l'atmosphère le $\text{CO}_2$ qui avait été piégé par la photosynthèse ancienne.

Cycle du carbone

Le carbone circule entre l'atmosphère ($\text{CO}_2$), la biosphère (matière organique), l'hydrosphère (carbonates dissous) et la lithosphère (roches carbonatées, fossiles). La photosynthèse prélève du $\text{CO}_2$, la respiration et la combustion en libèrent.

Cyanobactéries

Premiers organismes photosynthétiques apparus il y a ~3,5 Ga. Procaryotes capables de photosynthèse oxygénique. Responsables de l'enrichissement de l'atmosphère en $\text{O}_2$. Formaient des structures appelées stromatolithes.

Les erreurs à éviter en svt

• ✗ Dire que l'effet de serre est mauvais

  ✓ Sans effet de serre naturel, la température moyenne de la Terre serait de -18°C au lieu de +15°C. C'est l'EXCÈS de gaz à effet de serre (lié aux activités humaines) qui pose problème en amplifiant ce phénomène.

• ✗ Confondre couche d'ozone et effet de serre

  ✓ La couche d'ozone ($\text{O}_3$, stratosphère) filtre les rayons UV. L'effet de serre (troposphère) piège le rayonnement infrarouge et réchauffe l'atmosphère. Ce sont deux phénomènes totalement différents.

• ✗ Penser que le $\text{O}_2$ a toujours été présent dans l'atmosphère

  ✓ L'atmosphère primitive ne contenait PAS de $\text{O}_2$. Il a fallu des milliards d'années de photosynthèse par les cyanobactéries pour atteindre le taux actuel de 21%.

• ✗ Croire que le $\text{CO}_2$ est un polluant

  ✓ Le $\text{CO}_2$ est un gaz naturel indispensable à la photosynthèse et à l'effet de serre naturel. C'est son excès rapide dans l'atmosphère (+50% en 200 ans) qui déséquilibre le climat.

Sais-tu répondre à ces questions ?

Les corrigés détaillés sont dans le quiz du chapitre.

1. Quel gaz constitue environ 21 % de l'atmosphère terrestre actuelle ?
2. L'atmosphère primitive de la Terre était dépourvue de :
3. L'apparition du dioxygène dans l'atmosphère est principalement due à :
4. La couche d'ozone $(O_3)$ protège la vie terrestre en absorbant :
5. L'effet de serre naturel est principalement dû à :