Thème 2 : Enjeux planétaires contemporains Atmosphère, Hydrosphère, climats : du passé à l’avenir TP 7 – Connaitre le passé de notre planète (4) : L’atmosphère primitive

D. Aux origines de l’hydrosphère et de l’atmosphère Qu. 1 : Les modèles de formation de la Terre se base sur les données des météorites. Les plus communes sont dites « chondrites ». La composition chimique moyenne globale de la Terre est similaire à celles des chondrites.

Qu. 2 : Pour proposer une composition à l’atmosphère initiale, on s’appuie sur les éléments volatils contenus dans les chondrites. Ces éléments auraient été dégazés par le volcanisme mantellique intense durant les premières centaines millions d’années.

Les plus anciennes traces de croute sont datés à 4 Ga Les plus anciennes traces de croute sont datés à 4 Ga. (voir Thème 1B – Obligatoire) A partir de ce moment, le dégagement de chaleur a du considérablement diminuer (voir Thème 2A – Obligatoire). La diminution progressive de la température de surface de la Terre a du permettre à l’eau de l’atmosphère initiale de se condenser, accentuant le refroidissement de la jeune croute. Les océans se formèrent ainsi. Les conditions étaient propices à l’apparition de la vie, ce qui se produisit à cette époque (plus vieux fossiles géochimiques vers 3,8 Ga, plus vieux fossiles cellulaires : stromatolithes du Glacier NP, USA, datés de 3,5 Ga) .

Qu. 3 : Les stromatolithes sont des concrétions de calcaire, pouvant former des encroutements voire des rochers en boule métrique. Les stromatolithes fossiles ne sont pas rares (Oligocène, ~25 Ma, Auvergne) Les plus célèbres formations actuelles sont celles de Hamelin poll, Shark Bay, Australie. Associées à ces constructions, on trouve des bactéries photosynthétiques, les cyanobactéries. Ces concrétions sont donc d’origine biologique.

Qu. 4 : Les cultures de cyanobactéries en milieu carbonaté révèlent la présence de cristaux. L’ajout d’acide chlorhydrique fait disparaitre ces cristaux. C’est la preuve que ces cristaux sont des carbonates. La précipitation se fait selon cette équation : 2 HCO3 - + Ca2+ = CaCO3 + CO2 + H2O. Elle s’explique notamment par la présence d’organismes photosynthétiques, capable de consommer du CO2 CO2 + H2O = "CH2O" + O2  Cela déplace l’équilibre des carbonates vers la droite, donc favorise l’apparition de CaCO3

Qu. 5 : Les ions Fe2+ n’existent que dans un milieu réducteur Les ions Fe3+ n’existent que dans un milieu oxydé L’existence de dépôts de fer rubané (BIF Banded Iron Formation), déposés entre 3,8 et 2 Ga prouve que l’eau de mer était réductrice alors, puisqu’elle contenait des ions Fe2+ . Après cette date, ces dépôts ne peuvent plus se former, donc l’eau de mer, et par extension l’atmosphère, étaient devenue oxydantes.

Qu. 6 (3 et 4 page 85) et Bilan : Bilan