Chapitre 1: L’atmosphère terrestre et la vie

Savoirs Savoir-faire
Il y a environ 4,6 milliards d’années, l’atmosphère primitive était composée de N2, CO2 et H2O. Sa composition actuelle est d’environ 78% de N2 et 21% de O2, avec des traces d’autres gaz (dont H2O, CO2, CH4, N2O). Analyser des données, en lien avec l’évolution de la composition de l’atmosphère au cours des temps géologiques.
Le refroidissement de la surface de la Terre primitive a conduit à la liquéfaction de la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère initiale. L’hydrosphère s’est formée, dans laquelle s’est développée la vie. Déterminer l’état physique de l’eau pour une température et une pression donnée à partir de son diagramme d’état.
Les premières traces de vie sont datées d’il y a au moins 3,5 milliards d’années. Par leur métabolisme photosynthétique, des cyanobactéries ont produit le dioxygène qui a oxydé, dans l’océan, des espèces chimiques réduites. Le dioxygène s’est accumulé à partir de 2,4 milliards d’années dans l’atmosphère. Sa concentration atmosphérique actuelle a été atteinte il y a 500 millions d’années environ. Mettre en relation la production de O2 dans l’atmosphère avec des indices géologiques (oxydes de fer rubanés, stromatolithes…).
Les sources et puits de dioxygène atmosphérique sont aujourd’hui essentiellement liés aux êtres vivants (photosynthèse et respiration) et aux combustions. Ajuster les équations des réactions chimiques d’oxydation du fer par le dioxygène.
Sous l’effet du rayonnement ultraviolet solaire, le dioxygène stratosphérique peut se dissocier, initiant une transformation chimique qui aboutit à la formation d’ozone. Celui-ci constitue une couche permanente de concentration maximale située à une altitude d’environ 30 km. La couche d’ozone absorbe une partie du rayonnement ultraviolet solaire et protège les êtres vivants de ses effets mutagènes. Interpréter des spectres d’absorption de l’ozone et de l’ADN dans le domaine ultraviolet.
Le carbone est stocké dans plusieurs réservoirs superficiels:l’atmosphère, les sols, les océans, la biosphère et les roches. Les échanges de carbone entre ces réservoirs sont quantifiés par des flux (tonne/an). Les quantités de carbone dans les différents réservoirs sont constantes lorsque les flux sont équilibrés. L’ensemble de ces échanges constitue le cycle du carbone sur Terre. Analyser un schéma représentant le cycle biogéochimique du carbone pour comparer les stocks des différents réservoirs et identifier les flux principaux de carbone d’origine anthropique ou non.
Les combustibles fossiles se sont formés à partir du carbone des êtres vivants, il y a plusieurs dizaines à plusieurs centaines de millions d’années. Ils ne se renouvellent pas suffisamment vite pour que les stocks se reconstituent:ces ressources en énergie sont dites non renouvelables.