Activité 2 Les conditions physico-chimiques du maintien de la vie

Thème 1
Activité 2 : Les conditions physico-chimiques du maintien de la vie sur Terre
Notions à construire
Les conditions physicochimiques qui règnent sur Terre permettent
l’existence d’eau liquide et d’une atmosphère compatible avec la
vie. Ces particularités sont liées à la taille de la planète et sa
position dans le système solaire. Ces conditions peuvent exister
sur d’autres planètes qui posséderaient des caractéristiques
voisines sans pour autant que la présence de la vie y soit certaine.
Capacités
Expérimenter, modéliser, recenser et extraire des
informations afin de relier les particularités de la
planète Terre à sa masse et à sa distance au Soleil et
définir une zone d’habitabilité autour des étoiles
Relier les particularités de la planète Terre à sa masse
et sa distance au Soleil et définir une zone d’habitabilité
autour des étoiles.
Attitudes
Faire preuve d’autonomie
Manifester sens de
l’observation et curiosité
A partir des documents proposés et vos connaissances, dégager les conditions physicochimiques présentes à la surface de la
Terre qui permettent la présence et le maintien de la vie.
Production attendue :
- Protocole expérimental permettant de mettre en évidence la relation entre la puissance solaire reçue par un objet et sa
distance à la source lumineuse
- Graphique représentant la puissance solaire reçue par un objet en fonction de sa distance à la source lumineuse
Document 1 : Diagramme pression/température pour les états de l’eau (Livre p 18)
1 atmosphère correspond à la pression atmosphérique terrestre au niveau de la mer sur la latitude de Paris soit environ 1013 hPa
(hectopascals) ou mbar(ou millibars).
Document 2 : Tableau de comparaison des distances au soleil et des températures moyennes des planètes telluriques du système
solaire
Mercure
Venus
Terre
Mars
Distance au Soleil (en u.a)
0.38
0.72
1
1.52
Température moyenne de surface (en °C)
167
460
15
- 55
Document 3 : Mesure de la puissance solaire reçue par un objet en laiton
La puissance solaire ou l’énergie solaire reçue par un objet est exprimée en Watt/m 2. On la mesure à la surface de la Terre grâce à la
formule suivante :
P = [m. K (T2-T1)] / t.S
- m masse du corps échauffé en Kg
- K est une constante de valeur 418
- T2= température finale et T1=température initiale de cet objet
- t est la durée de l’échauffement en secondes
- S est la surface du corps exposé en m2
Matériel disponible : Dispositif avec laiton noir, lampe, règle, balance, thermomètre, chronomètre, filtre transparent
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Document 4 : Comparaison de l’énergie solaire reçue par la Terre et son satellite la Lune et de leurs températures de surface (livre
p 19)
Terre
1,4 x 103
+15
Energie solaire reçue au sol (Watts.m2)
Températures de surface moyenne (°C)
Lune
1,4 x 103
-17
Document 5 : La zone d’habitabilité (D’après http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/astronomie-2/d/zonedhabitabilite_9108/)
La zone d'habitabilité (ZH) autour d’une étoile a été définie par Hart (1979) comme la région dans laquelle de l’eau peut exister à
l’état liquide à la surface d’une exoplanète. Autrement dit, il s’agit de la région circumstellaire (autour d’une étoile) où
la température moyenne de la surface de l'exoplanète est supérieure à 0 °C mais toutefois suffisamment basse pour que l'eau de la
planète reste à l'état liquide. Cette définition ne doit cependant pas cacher le fait que si la température de surface d’une planète
dépend des caractéristiques de l'énergie lumineuse produite par l'étoile hôte (et bien sûr de la distance à l'étoile), elle dépend
aussi des propriétés radiatives de son atmosphère ou de sa surface, en particulier de l'effet de serre et de l'albédo de la planète.
Pour l'habitabilité de la planète, on doit aussi tenir compte des caractéristiques de la stabilité de l'orbite de l'exoplanète et de son
excentricité qui pourraient faire en sorte que son orbite ne soit pas toujours complètement située dans la ZH.
Document 6 : Découverte de planètes habitables (Livre p 21) D’après http://www.tomsguide.fr/
http://ciel.science-et-vie.com/2010/10/01/decouverte-dune-planete-habitable/
http://www.slate.fr/lien/49479/decouverte-quatrieme-planete-habitable
L’exploration de l’univers continue de repousser ses limites. Après la découverte en décembre 2012 d’une planète habitable dans le
système Tau Ceti, la NASA révèle que deux autres planètes, cette fois à près de 1200 années lumière de notre planète.
Baptisées Kepler-62-e et Kepler-62-f, du nom du télescope qui a permis leur découverte, elles semblent regrouper toutes les
conditions nécessaires à l’apparition et au développement d’une forme de vie. Elles orbitent toutes deux autour de la même étoile,
une naine orange (légèrement plus petite que le soleil, de couleur orangée et de température moins élevée), et ont une orbite assez
rapprochée l’une de l’autre (plus courte que la distance séparant celles de Mars et de la Terre).
Les premières observations rapportent que malgré leur proximité, les deux planètes semblent avoir un climat très différent : la plus
proche de l’étoile proposerait en effet une atmosphère proche de notre climat tropical, tandis que l’autre pourrait être comparée à
l’Alaska. « C’est la première fois que nous observons des planètes et pouvons affirmer qu’elles pourraient certainement contenir de
la vie », explique David Charbonneau, co-auteur de l’étude sur ces planètes à Harvard. « Il n’y a aucune raison pour que ces planètes
n’abritent pas la vie ». L’étude de ces planètes a également révélé que l’étoile autour de laquelle elles gravitent serait plus vieille que
le Soleil de 2,5 milliards d’années, et qu’il ne serait donc pas à exclure que d’éventuelles formes de vie sur ces planètes puissent être
beaucoup plus évoluée que la nôtre.
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