Le dioxygène est un élement essentiel à la survie des êtres vivants sur Terre. Actuellement, on en retrouve 21 % dans l'atmosphère. Ceci n'a pas toujours été le cas. L'objectif de cet exercice est de comprendre l'origine du dioxygène sur Terre ayant conduit à l'apparition de la vie.
Coupe transversale de stromatolithes montrant les différents empilements de cyanobactéries fossiles
Wikimedia Commons
Évolution de la teneur en dioxygène atmosphérique et de la formation des fers rubanés au cours du temps
Quelle est l'affirmation vraie concernant le stromatolithe représenté dans le document 1 ?
Les stromatolithes sont des roches d'origine biologique dont la construction est assurée par les cyanobactéries. Les cyanobactéries vivantes se trouvent à la surface de la roche tandis que les cyanobactéries mortes se trouvent sous forme de couches empilées au sein de la roche.
Les plus anciens stromatolithes sont datés d'il y a 3,5 Ga.
D'après vos connaissances, quelle est la fonction des cyanobactéries ?
Les cyanobactéries sont des organismes qui réalisent la photosynthèse, c'est-à-dire qu'elles produisent du glucose et du dioxygène en utilisant le \ce{CO2} et \ce{H2O} présents dans l'air.
Rappel de la réaction de la photosynthèse : 6\ce{CO2} + 6\ce{H2O} \ce{ \lt = \gt } \ce{C6H12O6} + 6\ce{O2}
Sachant que les formations de fer rubanés (BIF) résultent de l'oxydation du fer présent dans les océans entre -3,8 Ga et -2,0 Ga, que peut-on dire sur le dioxygène durant cette période ?
Le dioxygène produit par les cyanobactéries a tout d'abord alimenté l'océan. Dans l'océan, il a réagit par une réaction d'oxydation avec le fer. Cela a permis la formation des gisements de type BIF contenant des couches successives de fer oxydé.
D'après le document 2, quel est le lien entre enrichissement de l'atmosphère en dioxygène et BIF ?
Dans un premier temps, le dioxygène formé par les cyanobactéries a permis l'oxydation du fer présent dans les océans. Une fois que tout le fer a été oxydé, le dioxygène libre a pu rejoindre l'atmosphère. De par les nombreuses photosynthèses, le dioxygène s'est accumulé dans l'atmosphère jusqu'à atteindre la valeur actuelle de 21 %.
Comment expliquer l'apparition de l'oxygène dans l'atmosphère il y a 2,4 Ga alors que les premiers stromatolithes sont datés d'il y a 3,5 Ga ?
Il y a un écart de 1,1 Ga entre les premières photosynthèses et la première apparition du dioxygène dans l'air. Les cyanobactéries réalisaient bien la photosynthèse, cependant, le dioxygène n'a dans un premier temps pas alimenté l'atmosphère.