L'atmosphère terrestre et la vie

Ce chapitre examine l'évolution de l'atmosphère terrestre depuis la formation de la Terre et les facteurs qui ont influencé cette évolution. Il se concentre sur les changements conjoints de l'atmosphère et de l'hydrosphère, l'apparition du dioxygène, et le cycle du carbone.

Highlight: La composition de l'atmosphère terrestre a radicalement changé au cours des 4,5 milliards d'années d'histoire de la Terre.

I. Les évolutions conjointes de l'atmosphère et l'hydrosphère

La composition atmosphère primitive il y a 4,5 milliards d'années était très différente de celle d'aujourd'hui :

• 80% de diazote (N2)
• 15% de dioxyde de carbone (CO2)
• 5% d'eau (H2O)

Actuellement, l'atmosphère est composée de :

• 78% de diazote (N2)
• 21% de dioxygène (O2)
• 1% d'autres gaz (dont CO2 et H2O)

Definition: L'hydrosphère est définie comme la totalité des eaux de la planète, comprenant les océans, les mers, les lacs, les cours d'eau, les eaux souterraines et les glaces.

Le refroidissement de la Terre a permis la liquéfaction de la vapeur d'eau et la formation des océans, dans lesquels le CO2 atmosphérique s'est dissous. Ce processus a entraîné une baisse des taux de CO2 et d'O2 dans l'atmosphère avant l'apparition de la vie.

II. Le dioxygène dans l'atmosphère terrestre

1. La formation du dioxygène

Les premiers producteurs de dioxygène connus étaient des cyanobactéries fossiles, capables de réaliser la photosynthèse il y a environ 3,5 milliards d'années.

Example: L'oxydation du fer II en fer III dans les océans primitifs a conduit à la formation de roches sédimentaires riches en fer appelées fers rubanés.

Vocabulary: Les fers rubanés sont des roches sédimentaires d'origine marine formées entre -3,5 et -1,9 milliards d'années.

L'enrichissement de l'atmosphère en O2 a commencé il y a environ 2,4 milliards d'années, comme en témoigne la présence d'hématite dans les roches sédimentaires continentales (sols rouges).

2. La couche d'ozone protectrice

La formation de la couche d'ozone s'est produite grâce à la conversion du dioxygène en ozone (O3) sous l'effet du rayonnement ultraviolet solaire. Cette couche, située à environ 30 km d'altitude, joue un rôle de la couche d'ozone crucial en absorbant une partie du rayonnement UV, en particulier les UV-C, protégeant ainsi la vie sur Terre.

Definition: La couche d'ozone est une région de la stratosphère où la concentration d'ozone est maximale, assurant un rôle protecteur pour les êtres vivants contre les rayons UV mutagènes.

Le cycle du carbone sur Terre

Le cycle du carbone implique des échanges complexes entre différents réservoirs : l'atmosphère, les sols, les océans, la biosphère et les roches. Ces réservoirs échangent des flux de carbone, mesurés en masse transitant d'un réservoir à un autre par unité de temps.

Highlight: Les activités humaines perturbent actuellement l'équilibre du cycle du carbone en ajoutant des émissions anthropiques aux flux naturels.

Principaux éléments du cycle du carbone

1. Échanges atmosphère-océans :

   • Dissolution du CO2 dans l'eau
   • Dégazage de CO2 des océans vers l'atmosphère

2. Rôle de la biosphère :

   • Photosynthèse : absorption de CO2 par les plantes et le phytoplancton
   • Respiration et décomposition : libération de CO2

3. Sédimentation et fossilisation :

   • Formation de roches carbonatées
   • Création de combustibles fossiles

4. Activités humaines :

   • Utilisation d'énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz naturel)
   • Augmentation des émissions de CO2 dans l'atmosphère

Example: La "pompe biologique" dans les océans implique la photosynthèse et la construction de squelettes calcaires par le phytoplancton, contribuant à la séquestration du carbone.

Conclusion

L'atmosphère terrestre a connu une évolution significative depuis la formation de la Terre. Le dioxygène, initialement absent, est apparu dans les océans il y a 3,5 milliards d'années grâce à l'activité des premiers organismes photosynthétiques. Cette évolution a permis le développement de la vie telle que nous la connaissons aujourd'hui, mais l'équilibre actuel est menacé par les activités humaines qui perturbent le cycle naturel du carbone.

Quote: "L'atmosphère primitive terrestre s'est formée très tôt dans l'histoire de la Terre, elle a ensuite évolué consécutivement au refroidissement de la Terre et à la formation de l'hydrosphère."