1
Département de SVT
Classe de TF (B1, B2, M1, M2)
Novembre 2023
Chapitre 1 : L’atmosphère terrestre et la vie
Pistes de travail
Unité 1 :
1. L’atmosphère terrestre primitive provient de la libération des gaz contenus dans les chondrites initiales ayant
formé la planète ou dans celles qui ont bombardé plus tardivement la jeune planète.
De plus, les enveloppes terrestres en formation, croûte et manteau, ont également subi un dégazage précoce
important. Sa composition devait être voisine de celle de l’ensemble des gaz contenus dans des chondrites âgées
de 4,57 Ga, c’est à- dire de l’âge de la Terre : eau (80 %), dioxyde de carbone (12 %) et diazote (5 %)
principalement.
2. La saisie des informations dans les diagrammes circulaires des documents 2 et 3 permet de construire un
tableau comparatif qui montre bien l’évolution de la composition de l’atmosphère terrestre : disparition presque
totale de l’eau et du dioxyde de carbone, enrichissement relatif très important en diazote et apparition du
dioxygène.
3. Pour se condenser, la vapeur d’eau contenue dans l’atmosphère primitive a subi une forte baisse de
température et probablement de pression. Ainsi, à pression constante, lorsque la température atmosphérique a
franchi la limite de 100 °C, la liquéfaction (ou condensation liquide) est devenue possible. En supposant la
pression atmosphérique supérieure à celle actuelle, la liquéfaction est possible à une température supérieure à
100 °C.
4. La grande solubilité du CO2 dans l’eau peut expliquer sa disparition de l’atmosphère primitive par dissolution
dans les eaux océaniques. Au contraire, du fait de sa solubilité beaucoup plus faible, le N2 est resté dans
l’atmosphère où sa proportion a augmenté du fait de la disparition conjointe de l’eau et du CO2. Reste à expliquer
d’où provient le dioxygène apparu plus tardivement dans l’atmosphère.
Unité 2 :
1. Le dioxygène terrestre a pour origine la vie. En effet, le dioxygène a été libéré par des cyanobactéries qui
pratiquaient la photosynthèse. L’équation de ce métabolisme est la suivante :
n CO2 + n H2O → (CH2O)n + n O2 (g)
Les stromatolithes sont des bioconstructions formées par les cyanobactéries qui témoignent de l’origine du
dioxygène vers -3,5 Ga. (Ces structures géologiques sont formées par la précipitation du calcaire par les
cyanobactéries voir équation chimique correspondante)
2. En absence de lumière, la quantité de dioxygène diminue dans l’enceinte de réaction : les bactéries
consomment du dioxygène, cette consommation est liée à la respiration. Puis, à la lumière, la quantité de
dioxygène augmente dans l’enceinte. Cette augmentation provient de la production de ce gaz par les bactéries
2
via la photosynthèse puis à sa libération. Enfin, une injection unique d’une solution d’ions ferreux Fe2+ provoque
la chute voire la disparition totale du dioxygène dans l’enceinte.
La photographie montre l’existence d’un dépôt de couleur rouille dans l’enceinte. Ce précipité correspond à de
l’hydroxyde ferrique Fe (OH)3 ce qui explique la chute observée du taux de dioxygène ayant servi à l’oxydation
du fer.
3. Les équations des réactions chimiques d’oxydation du fer par le dioxygène sont les suivantes :
Photo (1) :
L’hématite Fe2O3 est une forme déshydratée de l’oxyde ferrique, ce qui signifie qu’il y a eu perte d’eau soit la
réaction : 2 Fe (OH)3 → Fe2O3 + 3 H2O.
4. Entre – 3,5 Ga et – 2,4 Ga, le dioxygène est libéré dans les eaux océaniques par la photosynthèse
cyanobactérienne. Ces eaux sont riches en ions Fe2+ qui réagissent avec le dioxygène. Des roches, les fers
rubanés, se forment emprisonnant l’oxygène sous forme d’oxydes de fer et l’empêchant ainsi de passer dans
l’atmosphère. Une fois les ions Fe2+ en grande partie épuisés dans l’océan, le dioxygène est libéré dans
l’atmosphère. Les fers rubanés ne se forment plus du tout après – 1,9 Ga, ce qui correspond à une oxydation
massive de l’atmosphère.
Unité 3 :
1. Le tableau comprendra la nature des formations géologiques, leurs époques de formation et les indications
apportées sur la composition de l’atmosphère initiale :
2. De – 3,5 à – 2,2 Ga, la formation de poudingues contenant de la pyrite atteste d’une absence de dioxygène
atmosphérique. Parallèlement, la formation de stromatolithes prouve la production de dioxygène par des
cyanobactéries dans les océans, dioxygène servant à l’oxydation du fer des gisements de fers rubanés. À partir
de – 1,9 Ga, les fers rubanés ne se forment plus contrairement aux Red beds qui apparaissent : une partie du
dioxygène produit dans les océans par photosynthèse bactérienne est libérée dans l’atmosphère.
Progressivement, ce gaz s’accumule.
Le développement d’une faune abondante vers – 0,55 Ga indique une accumulation importante de dioxygène
atmosphérique.
3
Unité 4 :
1. La couche d’ozone est localisée dans la stratosphère entre 15 et 35 km d’altitude avec une abondance
maximale vers 25 km.
2. Le gaz dioxygène O2 se dissocie en permanence et lentement sous l’effet des ultraviolets (UV) d’une
longueur d’onde de 240 nm en atomes libres d’oxygène O. Ces derniers se recombinent rapidement avec des
molécules de dioxygène et forment ainsi de l’ozone O3. Puis, l’ozone se dissocie lentement en dioxygène et
atomes libres d’oxygène sous l’effet des UV de 290 nm de longueur d’onde. La couche d’ozone, bien que
toujours présente, se construit et se déconstruit en permanence.
3. La couche d’ozone absorbe tous les UV dont les longueurs d’onde sont inférieures à 300 nm environ
(graphique) donc tous les UVC et les UVB jusqu’à 300 nm (tableau). L’ADN absorbe lui les UVB de manière
décroissante depuis 280 à 315 nm. Ainsi, la couche d’ozone constitue une protection efficace contre les UVB
de faible longueur d’onde, les plus absorbés par l’ADN. En revanche, les UVA sont absorbés par l’ADN entre
315 et 330 nm et la couche d’ozone ne les arrête pas, donc ne nous protège pas contre eux. Un amincissement
de la couche d’ozone réduit cette protection qu’il s’agisse des UVB ou des UVC. Ainsi, en Antarctique (Base
Palmer), l’index UV moyen 1990-2006 est le double au printemps de ce qu’il était en 1978-1980 avant
l’existence de cet amincissement. Il devient même supérieur à celui de la Californie pour la même saison. Cela
se traduit par une augmentation des lésions de l’ADN des cellules de la peau et probablement, par une
augmentation des cancers cutanés.
4. En cas d’index UV élevé, on peut appliquer les conseils formulés dans la situation 2 page 18 sur l’affiche de
la campagne de prévention « Futé au Soleil » ou ceux donnés dans la courte vidéo de Météo France : pas
d’exposition aux heures les plus chaudes, crème solaire, chapeau, etc.
1
/
3
100%
