Chapitre 1 : une bulle de gaz nous enveloppe!

Photo: Thomas Pesquet depuis l’ISS

Sommes-nous seul dans l’Univers?

Les piliers de la création !

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Mots que vous devez savoir utiliser: atmosphère, hydrosphère, biosphère, lithosphère, planète, météorite, océans, vie, oxygène, CO2, cyanobactéries, oxydation, fer, ozone,

L’essentiel:

Comment explique-t-on que l’atmosphère actuelle soit si différente de son atmosphère d’origine?

1- La formation de la Terre et de son atmosphère primitive

  • Il y a environ 4,6 milliards d’années, un nuage de gaz et de poussières se contracte sur lui-même et donne naissance au soleil au centre et aux planètes en périphérie.
  • L’atmosphère primitive se forme alors, elle était composée de N2, CO2 et H2O, comme sur les autres planètes et dans les météorites comme les chondrites.
  • Or, sa composition actuelle est d’environ 78 % de N2 et 21 % de O2, avec des traces d’autres gaz (dont H2O, CO2, CH4, N2O), très différente donc de ce qu’elle était. 

Comment explique-t-on la formation des océans? 

2- La formation de l’hydrosphère et l’évolution du CO2

  • 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: les océans sont apparus.
  • Le CO2 s’est alors dissout dans l’eau se combinant au calcium; le tout a précipité au fond de l’océan sous forme de calcaire.

Comment explique-t-on l’existence du dioxygène atmosphérique ?  

3- La formation de la vie et l’apparition du dioxygène

  • Puis, la vie s’est développée dans l’hydrosphère: des molécules hydrophobes ont spontanément entourées d’autres molécules riches en énergie et en information. La première cellule apparait.
  • 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 le Fer présent dans l’océan formant des bandes de fer ou fer rubanés.
  • 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.
  • Les sources et puits de dioxygène atmosphérique sont aujourd’hui essentiellement liés aux êtres vivants (photosynthèse et respiration) et aux combustions.

Comment explique-t-on que la vie animale et végétale se soient développées il y a environ 500 Ma?

4- L’ozone, un gaz protecteur:

  • 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.

Comment explique-t-on l’inexorable augmentation de la teneur CO2 de l’atmosphère ?

5- Le carbone, un élément chimique voyageur

  • 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, en 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.
  • Les combustibles fossiles se sont formés à partir du carbone des êtres vivants, le plus souvent à une période du Paléozoïque appelée carbonifère, il y a environ 350Ma.
  • Ils ne se renouvellent pas suffisamment vite pour que les stocks se reconstituent : ces ressources en énergie sont dites non renouvelables.
D’après Nathan TES

Conclusion:

Depuis l’époque de sa formation, quasi concomitante avec celle du Soleil et des autres planètes du système solaire, la Terre a connu une évolution spécifique de sa surface et de la composition de son atmosphère. Sa température de surface permet l’existence d’eau liquide, formant l’hydrosphère. Aux facteurs physiques et géologiques (activité solaire, distance au Soleil, tectonique) s’est ajoutée l’émergence des êtres vivants et de leurs métabolismes. 

L’hypothèse Gaïa est cette idée émise dans les années 70 que la Terre avec ses êtres vivants, son atmosphère, ses océans et ses roches ne forment qu’un seul super-organisme. En effet, les gaz émis par les végétaux lors de la photosynthèse sont captés par les animaux lors de la respiration et inversement. De plus, le dixoygène produit par la vie a permis de protéger la vie des effets mutagènes des rayons UV, et ainsi les êtres vivants ont pu sortir de l’eau. 

On le voit depuis la formation de la Terre, son atmosphère a profondément changé sous l’impulsion des êtres vivants qui produisent ou absorbent des gaz de cette atmosphère. 

Un fragile équilibre est atteint, qui permet la vie et la maintient en l’état depuis quelques millions d’années, reste à savoir si l’Homme n’est pas en train de déstabiliser ce fragile équilibre.

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