L'atmopshère primitive était très différente de l'atmopshère actuelle. L'objectif de cet exercice est de comprendre quelles sont les différentes étapes ayant permis l'évolution de la composition de l'atmosphère.
Le premier bombardement météoritique de la Terre
Au début de sa formation, la Terre a subi un important bombardement météoritique.
Proportion des gaz dégagés lors premier bombardement météoritique de la Terre
Le dégazage du manteau primitif de la Terre
Environ 150 millions d'années après sa formation, la Terre a subi un dégazage du manteau primitif.
Proportion de gaz dégagés lors du dégazage du manteau primitif
La composition actuelle de l'atmopshère
Graphique montrant l'évolution de la composition de l'atmosphère terrestre au cours des temps géologiques
Les cyanobactéries fossiles réalisant la photosynthèse se trouvent dans des stromatolithes datés de plus de 3 Ga.
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On considère d'abord le premier bombardement météoritique de la Terre.
Quels sont les principaux éléments formés par ce bombardement météoritique ?
Le document 1 donne les éléments formés lors du premier bombardement météoritique de la Terre. D'après le document, les éléments sont :
- \ce{H2O} : l'eau ;
- \ce{CO2} : le dioxyde de carbone ;
- \ce{N2} : le diazote.
Quel est l'élément majoritaire formé par ce bombardement ?
D'après le document 1, les proportions sont les suivantes :
- \ce{H2O} : 78 % ;
- \ce{CO2} : 20 % ;
- \ce{N2} : 2 %.
L'élément majoritaire formé par ce bombardement est l'eau.
On s'intéresse maintenant au dégazage du manteau primitif.
Quels sont les principaux éléments dégazés ?
Le document 2 donne les éléments formés lors du dégazage du manteau primitif. D'après le document, les éléments sont :
- \ce{H2O} : l'eau ;
- \ce{CO2} : le dioxyde de carbone ;
- \ce{N2} : le diazote.
Quel est l'élément minoritaire lors du dégazage ?
D'après le document 2, les proportions sont les suivantes :
- \ce{H2O} : 82 % ;
- \ce{CO2} : 14 % ;
- \ce{N2} : 4 %.
L'élément minoritaire formé par ce bombardement est le diazote.
Quelles propositions sont justes si on compare les atmosphères primitives et l'atmosphère actuelle ?
Le document 3 donne la composition actuelle de l'atmosphère terrestre. D'après le document, les éléments sont :
- \ce{N2} : 78 % ;
- \ce{O2} : 21 % ;
- autres (dont \ce{H2O} et \ce{CO2} ) : 1 %.
On constate que l'élément minoritaire de la composition primitive (\ce{N2}) est devenu majoritaire, et que l'\ce{O2} est apparu dans la composition actuelle. Le \ce{CO2} n'a pas disparu de la composition de l'atmosphère actuelle puisqu'il est encore présent (sa quantité s'exprime en ppm ou partie par millions).
D'après le document 4, quelle affirmation est exacte à propos des temps géologiques ?
Le document 4 montre que la teneur de certains gaz diminue (pression partielle) : \ce{CO2} et \ce{H2O} ; tandis que la pression partielle de certains gaz augmentent : \ce{N2} et \ce{O2}.
Quelle est la cause de la variation de la teneur en dioxygène observée à 3 Ga ?
À 3 Ga, les cyanobactéries effectuent la photosynthèse dans l'eau. Après avoir oxydé le fer contenu dans l'océan, le dioxygène peut passer de l'hydrosphère à l'atmosphère. Ces cyanobactéries constituent des roches sédimentaires fossiles appelées les stromatolithes dont certaines sont plus anciennes que 3 Ga.
Quelles sont les propositions exactes concernant le dioxygène avant 3 Ga ?
Le dioxygène est produit par les cyanobactéries. Dans une première étape, le dioxyde sert à oxyder le fer présent dans les océans (formation des gisements de fers rubanés). Puis, une fois que tout le fer est oxydé, l'oxygène est disponible et peut enrichir l'atmosphère. Ainsi, avant 3 Ga, des organismes produisaient du dioxygène mais celui-ci restait dans les océans.