2nde L’Univers/Connaître Mars/ Séquence 4 - Connaître le sol me Activité documentaire Capacités travaillées par tous les élèves : ACTIVITE 3 : COMPOSITION DE METEORITES MARTIENNES Mobiliser ses connaissances Extraire des informations Justifier une affirmation en argumentant Utiliser la calculatrice Groupe formateurs Lycée-Académie de Toulouse I. 1 h 30 Qu’appelle-t-on les météorites SNC ? Une première information provient de l'étude chimique des météorites. On utilise en particulier les isotopes de l'oxygène. Dans la nature, plusieurs atomes d’oxygène existent et ils diffèrent par leur masse : un lourd (noté 18O), un moyen (noté 17O) et un léger (le plus fréquent, noté 16O). On place sur le même diagramme, les météorites et les roches terrestres en fonction de leur composition en 18O et en 17 O. Si les δ échantillons analysés s'alignent sur une même droite, cela indique que les roches sont issues du même astre initial. Par exemple, toutes les roches terrestres sont sur une même droite. La Lune est également sur cette même droite, ce qui porte à croire qu’elle aurait été formée à partir de la Terre. Les SNC (pour Shergottite, Nakhlite, Chassignite qui δ Alignement des différentes météorites et des échantillons terrestres et lunaires dans un diagramme indiquant la composition en 18O en fonction de la composition en 17O. δ désigne une abondance relative. désignent les trois premières météorites martiennes découvertes sur Terre), sont alignées et proviennent donc d'un même corps parent alors qu’elles ont été retrouvées dans trois pays différents (l’Inde, l’Egypte et la France !) 1. Quelles informations les notations 18O, 17O et 16O apportent-elles ? 2. Ces notations symboliques sont-elles complètes ? Sinon les compléter. 3. Comment appelle-t-on de tels atomes ? 4. Calculer les masses des différents atomes 18O, 17O et 16O et justifier les qualificatifs de lourd, moyen et léger attribués à chacun d’eux. 5. Comparer la masse d’un atome d’oxygène 16O et la masse du noyau correspondant. Conclure. Données : mproton ≈ mneutrons = 1,67.10-27kg ; mélectrons = 9,1.10-31 kg II. Comment sait-on qu’une météorite vient de Mars ? A la fin des années 1970, ces SNC ont été datées, et les âges respectifs ainsi déterminés sont extrêmement jeunes pour ces météorites (inférieurs à 1,3 milliards d'années). Ces SNC viendraient donc d'un astre possédant un volcanisme encore actif à cette époque. Nous appellerons cet astre : "corps parent des SNC". Ces météorites auraient été extraites de ce corps parent par un impact violent qui aurait projeté dans l'espace des fragments. Et ce sont quelques uns de ces fragments qui ont été récoltés sur Terre. Les seuls astres de notre système solaire à avoir connu un volcanisme récent capable de créer de telles roches il y a 1,3 milliards d’années sont Vénus, Io (satellite de Jupiter) et Mars. Comme Vénus et Jupiter ont une gravité trop forte pour permettre à des résidus d’impacts de s’échapper vers la Terre, seule Mars, serait donc candidate à ce scénario. Cela fut prouvé par l’analyse des gaz contenus dans les météorites. En effet, certains de ces météorites contiennent des bulles de gaz, témoins probables de l'atmosphère du corps parent des SNC. L'analyse chimique et isotopique de ces gaz montre que : ces gaz sont très différents de ceux de l'atmosphère terrestre, ces gaz sont identiques à ceux de l'atmosphère martienne analysés in situ par les sondes Viking (1976). Donc, à moins d'un hasard extraordinaire, ces météorites viennent Corrélation entre l'abondance en N2, CO2 et divers isotopes de gaz rares dans une bulle de gaz de météorite et dans l'atmosphère martienne. bien de Mars. 1. Sur la courbe on voit apparaître différents gaz. Classer les en deux familles : les molécules et les atomes. Expliquer comment vous procédez. 2. Quel est le noyau le plus lourd ? Justifier. 3. Qu’appelle-t-on les gaz nobles ? Quels sont-ils ? 4. Comment se caractérise la structure électronique d’un gaz noble ? 5. Y a-t-il des gaz nobles contenus dans les bulles de gaz des météorites. Si oui, lesquels ? 6. Donner les noms communs et scientifiques de N2 et CO2 ? 7. En déduire si l’atmosphère de Mars est respirable, et proposer le cas échéant une solution permettant de la transformer pour la rendre respirable. CAPACITES TRAVAILLEES Mobiliser ses connaissances Extraire des informations Utiliser la calculatrice Justifier une affirmation en argumentant CRITERES DE REUSSITE Je connais La composition de l’atome, du noyau. La notation symbolique . La charge électrique élémentaire et les charges des constituants de l’atome. Je suis capable D’utiliser l’électroneutralité de l’atome pour déterminer sa composition. D’utiliser un tableau périodique. D’identifier la famille des gaz nobles. D’écrire la répartition électronique d’un élément. Je suis capable D’extraire les informations d’un graphique D’extraire les informations d’un texte Je suis capable D’utiliser la calculatrice (puissances de 10, parenthèses…). Je suis capable De répondre aux questions en argumentant à partir des informations disponibles. D’interpréter les calculs obtenus Attitude De m’interroger sur la cohérence d’un résultat Oui Non 2nde L’Univers / Connaître Mars / Séquence 4 - Connaître le sol me Activité documentaire Capacités travaillées par tous les élèves : Objectifs de la séance : COMPOSITION DE METEORITES MARTIENNES Mobiliser ses connaissances Extraire des informations Justifier une affirmation en argumentant Utiliser la calculatrice S’approprier la notion d’isotope, de famille chimique, de masse atomique. Savoir que certaines météorites terrestre proviennent de Mars et sont sources d’information. Groupe formateurs Lycée-Académie de Toulouse Prérequis : Fiche prof 1 h 30 Le noyau, l’atome, le symbole , numéro atomique (2nde) nde Masse atomique (2 ) Tableau périodique, famille chimique, isotope (2nde) Electroneutralité, structure électronique (2nde) Proposition de déroulement pour cette activité : ACTIVITE DE L’ELEVE ORGANISATION CAPACITES TRAVAILLEES L’élève s’approprie la fiche élève seul (environ 10 min). Individuel Mobiliser les connaissances Après avoir traité les premières questions seul concernant la notion d’atome et d’isotope, l’élève est amené à échanger pour proposer une démarche de résolution pour calculer les masses des isotopes : Il faut dénombrer les particules présentes dans chaque noyau Il faut dénombrer le nombre d’électrons pour chaque isotope Calculer la masse totale des atomes de chaque isotope. Mise en œuvre de la démarche : Travail en petit groupe Mobiliser les connaissances Individuel ou en petit groupe Utiliser la calculatrice Justifier une affirmation en argumentant = 3,01.10-26 kg ; = 2,84.10-26 kg = 2,67.10-26 kg Extraire des informations Restitution des résultats En classe entière Justifier une affirmation en argumentant Communiquer Les élèves concluent à la pertinence du texte concernant le vocabulaire employé : lourd, moyen, léger. ACTIVITE DE L’ELEVE Mise en œuvre de la démarche ORGANISATION Individuel ou en petit groupe CAPACITES TRAVAILLEES Utiliser la calculatrice Masse de l’atome d’16O : = 2,67.10-26 kg Justifier une affirmation en argumentant Masse du noyau de l’atome d’16O = 2,67.10-26 kg Extraire des informations Restitution des résultats En classe entière Justifier une affirmation en argumentant Communiquer La masse de l’atome se résume quasiment à la celle du noyau. Deuxième partie l’élève reprend la Individuel lecture du document et répond aux questions faisant appel aux connaissances de cours. Mobiliser les connaissances Mise en œuvre de la démarche : Mobiliser des connaissances Individuel ou en petit groupe Seuls N2 (diazote) et CO2 (dioxyde de carbone) sont des molécules et tous les autres sont atomes de gaz nobles. Le noyau le plus lourd est le Xénon dont le nombre de masse est le plus élevé. Restitution des résultats En classe entière (Elaboration de la conclusion) Extraire des informations Justifier une affirmation en argumentant Extraire des informations Justifier une affirmation en argumentant Communiquer L’atmosphère martienne n’est pas respirable mais elle est riche en CO2 ce qui permettrait, pourquoi pas, d’envisager une production de dioxygène par des végétaux (photosynthèse). Les élèves ont alors déjà une idée des gaz qui composent l’atmosphère de Mars (approche chimique). Ces informations seront validées/étayées lors d’une prochaine activité sur l’étude de l’atmosphère martienne (approche physique). Ressources Ce document de travail est basé sur les textes/conférences cités ci-dessous et adaptés pour un jeune public par le groupe de formateurs de l’académie Toulouse. http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-meteorite-ferroir.xml http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOMorigin-meteorite-mars.xml