Thème 2 :Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir

Chapitre 1 : le développement de la vie et la transformation de l’atmosphère L’atmosphère est une enveloppe fluide changeante au cours du temps. Quelle était sa composition lors de la formation de notre planète et comment a-t-elle évoluée ?

I. La composition de l’atmosphère au cours du temps A I. La composition de l’atmosphère au cours du temps   A. La composition générale Notre système solaire s’est formé il y a environ 4.5 Ga. Notre étoile est le soleil et la planète terre est une planète tellurique (rocheuse). C’est la seule planète de notre SS où il y a de la vie.

L’atmosphère primitive d’il y a 4 L’atmosphère primitive d’il y a 4.4 Ga est composée de 85 % H2O (eau), 10 à 15 % de CO2 et 1 à 3 % de N2 (diazote). lle est composée des gaz restant lors de la formation du système et des gaz issus du dégazage du manteau. En effet, de nombreuses éruptions volcaniques à cette époque ont entraîné la libération de gaz emprisonnés à l'intérieur du globe terrestre: diazote, vapeur d'eau et dioxyde de carbone. L’atmosphère était dépourvue de dioxygène et avait des propriétés réductrices.

L’atmosphère actuelle contient 78 %N2 , 21%02 et 0.03% CO2. Elle est riche en 02, elle est donc oxydante.

B. La mise en évidence de l’évolution du taux de 02 On observe une formation de BIF (fer rubané) de 3.5 à 2Ga. Un BIF est une roche sédimentaire qui s’est formée en milieu océanique à partir de l’altération de roches continentales. Elle est rouge car elle contient du fer oxydé dans sa composition. L’altération des roches continentales par l’eau libère des Fe2+ .Quand le milieu est réducteur ils sont transportés par l’eau sous forme Fe2+ dissoute. Les rivières amènent les particules au niveau des points bas : les océans. A cette époque l’océan est oxydant. Les ions sont oxydés en Fe3+, cela forme des BIF. Cela est une preuve qu’il y a eu d’abord formation de 02 dans les océans.

On observe des hématites de 2. 2Ga jusqu’à aujourd’hui On observe des hématites de 2.2Ga jusqu’à aujourd’hui. Des sols rouges contiennent des hématites (Fe203), c’est un oxyde de fer. Il ne se forme et précipite que dans des conditions oxydantes. Les sédiments ont précipités avant d’atteindre les océans, l’atmosphère était donc oxydante. Aux alentours de 2 milliards d'années, tout le fer des océans étant oxydé le dioxygène est libéré dans l'atmosphère. Cela est une preuve qu’il y a eu du dioxygène dans l’atmosphère à partir de 2.2Ga.

II. Le développement de la vie responsable du changement de composition de l’atmosphère A. L’évolution du taux de 02

On observe la formation de stromatolithes fossiles de 3. 5Ga On observe la formation de stromatolithes fossiles de 3.5Ga. Actuellement on observe toujours la formation de stromatolithes en Australie, dans des eaux peu profondes. Ces roches sont formées grâce à des cyanobactéries qui font de la photosynthèse. Elles permettent la formation de 02.

La transition de l’atmosphère réductrice à oxydante est liée à l’évolution de la vie. Les cyanobactéries photosynthétiques ont commencé à libérer du 02 dans l’océan il y a 3.5Ga (Formation de Bif). Le dioxygène a commencé à diffuser dans l’atmosphère il y a environ 2.2Ga. (Formation de sols rouges).

B. L’évolution du taux de CO2 Depuis 4.5Ga la teneur en CO2 de l’atmosphère est passée de 15% à 0.03%.Celui-ci a été en parti dissous dans les océans. Une partie a servi à former des carbonates. Le 1er mécanisme consommateur de CO2 est l’altération des roches. En effet l’eau de pluie chargée en C02 dissous, participe à l’altération des roches. Alteration d’un silicate calcique : CaSiO3 +H2O +2CO2 -> SiO2 +Ca2+ +2HCO3- Le Ca2+ et le HCO3- libérés sont lessivés et précipitent sous l’action des êtres vivants. Bien que la précipitation des carbonates libère du CO2, le bilan global de l’altération des roches est un piégeage du CO2 atmosphérique sous forme de roches carbonatées.

Un deuxième mécanisme consommateur de CO2 est la photosynthèse. En effet, dans certaines conditions géologiques, le CO2 n’est pas restitué à l’atmosphère car une partie de la biomasse est enfouie sans dégradation microbienne. ( Ex : carbonifère : enfouissement rapide arbre : 02 augmente et CO2 diminue)

Conclusion : L’atmosphère initiale de la Terre était différente de l’atmosphère actuelle. Sa transformation est la conséquence, notamment, du développement de la vie. L’histoire de cette transformation se trouve inscrite dans les roches, en particulier celles qui sont sédimentaires.