CHAPITRE I /Atmosphère- climats/ L’ATMOSPHRE PRIMITIVE ET SON EVOLUTION.
Problématiques :
L’atmosphère primitive, origine et composition.
Où est passé le dioxyde de carbone des débuts ?
Quelle est l’origine de l’abondance en dioxygène de notre atmosphère ?
Quelques définitions :
Isotope : Chacun des éléments de même numéro atomique (occupant la même place dans la
classification de Mendeleïev), mais de masse atomique différente (même nombre de protons, mais
nombre différent de neutrons).
Demi-vie : Temps que met une grandeur qui suit une loi exponentielle décroissante pour arriver à la
moitié de sa valeur initiale.
Activité I : L’atmosphère de la Terre primitive :
o Origine du système solaire :
Le Soleil se serait condensé à partir d'un nuage de poussières interstellaires. Lorsque le volume et la
densité du Soleil sont devenus suffisants, sa température a atteint un degré si élevé que des
réactions nucléaires se sont déclenchées. Les particules qui gravitaient autour du Soleil se sont
ensuite agglomérées pour donner naissance aux planètes il y a 4,5 milliards d'années.
L'atmosphère terrestre est unique parmi les atmosphères des autres planètes du système solaire.
Elle est riche en azote (78 %) et oxygène (21 %) et pauvre en CO2 (0.03 %). Elle contient également
de nombreux constituants mineurs, les gaz rares, comme le xénon, l'hélium ou l'argon.
o Le gaz rare argon (concentration dans l'air : 1 %).
Parmi les trois isotopes stables de l'argon (36Ar, 38Ar et 40Ar), le 40Ar représente 99,6 %. Cet isotope
est produit par la désintégration radioactive du 40K, qui se trouve dans la croûte continentale et le
manteau de la Terre. L'argon est trop lourd pour s'échapper de l'atmosphère vers l'espace. En
conséquence, l'argon présent dans l'air est le résultat d'une accumulation du lent dégazage de notre
planète pendant 4,5 milliards d'années. La demi-vie du 40K étant de 1,25 milliards d'années, cela
implique qu'une partie de ce dégazage s'est passée relativement tard pendant l'évolution de la Terre.
o L’hélium.
L'atmosphère contient une très faible quantité d'hélium (~5 ppm). Le temps de résidence de l'hélium
dans l'atmosphère est très court, de l'ordre du million d'années, ce qui montre que l'hélium de
l'atmosphère actuelle ne peut donc être d'origine primaire.
En ce qui concerne l'isotope primordial de l'hélium, le 3He, sa concentration est encore 700000 fois
plus faible. En analysant cet isotope rare dans l'eau de mer se situant au-dessus de la dorsale
pacifique (figure ci-dessous), on observe un excès d'3He. Cet excès ne peut provenir que du dégazage
des magmas lors de la formation de la croûte océanique. Ceci indique que le manteau se dégaze
toujours à l'heure actuelle.
% d’He de l’eau océanique au-dessus de la dorsale Pacifique
La composition des gaz volcaniques :