Q1-SPE2-13
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Q1-SPE2-13 QUESTION 1 : raisonnement à partir de documents (10 points) Enseignement de spécialité Atmosphère, hydrosphère, climats On cherche à étudier l’évolution de l’atmosphère au cours de l’histoire de la Terre L’évolution de l’atmosphère terrestre est le résultat d'une longue histoire faite d’interactions entre les différentes enveloppes (lithosphère, hydrosphère, atmosphère) de la planète et entre celles-ci et les êtres vivants qui sont apparus. A partir de l'exploitation des documents, vous montrerez que de nombreux indices témoignent de ces interactions expliquant la composition actuelle de l’atmosphère terrestre La présentation orale (5 minutes environ) puis l'interrogation dialoguée (5 minutes environ) doivent permettre de préciser la démarche, en s'appuyant sur les éléments écrits choisis par le candidat (mais non évalués), qui peut utiliser pour cela les feuilles de brouillon mises à sa disposition. Temps de préparation : environ 10 minutes (20 minutes pour les deux questions). Durée de l'interrogation : 10 minutes (20 minutes pour les deux questions). Il est possible d'écrire sur les documents. Les documents doivent être restitués à la fin de l'interrogation dialoguée. DOCUMENT 1 : Evolution des teneurs des principaux gaz de l’atmosphère Remarques : Le CO2 est très soluble dans l’eau liquide et ceci d’autant plus que la température est basse. Les premiers êtres vivants sont apparus dans les océans il y a 4 milliards d’années. Les premières bactéries photosynthétiques anaérobies sont apparues vraisemblablement vers -3.8 milliard d’années Pour La Science – dossier atmosphère 1996 Remarque : il faut lire diazote et dioxygène au lieu d’azote et oxygène sur ce graphique DOCUMENT 2 : Quelques données sur l'évolution de la biosphère et de l'environnement. Remarques : Les stromatolithes sont des formations calcaires créées par des cyanobactéries qui utilisent de dioxyde de carbone et la lumière et rejettent du dioxygène. Les fers rubanés sont des roches formées en milieu marin riches en oxydes de fer (le fer ferreux réagit avec le dioxygène dissous pour former de l’oxyde de fer à l’état ferrique). En présence de dioxygène dans l’air, les minéraux ferromagnésien contenus dans les sols s’oxydent leur donnant une teinte rougeâtre. sujet bac Inde 1998 DOCUMENT 3 - La formation de la terre et de son atmopshère primitive Le système solaire s’est formé il y a 5 milliards d'années par effondrement gravitationnel d’un vaste nuage de gaz et de poussières. Le centre du nuage a formé le soleil, l'accrétion des particules restantes a permis la formation d'objets de plus en plus gros qui se sont ensuite regroupés pour donner les planètes dont Vénus, Mercure, Mars et la Terre. Le texte ci-dessous précise les conditions de formation de l’atmosphère primitive et des océans terrestres. La température de cette Terre primitive est d'environ 4700°C (chaleur due aux collisions). Cette Terre est donc formée de matière en fusion. Petit à petit, la Terre se refroidit, les éléments les plus légers remontant vers la surface et les plus lourds (fer) s'enfonçant pour former un noyau. Actuellement, l'hypothèse retenue concernant l'arrivée de l'eau sur Terre est la suivante: l'eau aurait été apportée pour moitié par une pluie de météorites provenant de l'extérieur de la ceinture d'astéroïdes. L'autre moitié de l'eau terrestre aurait pour origine le dégazage du manteau. Cette eau d’abord à l’état gazeux s’est ensuite condensée progressivement pour former les océans actuels 150 millions d'années après sa formation, notre Terre avait des océans riches en fer ferreux (de couleur verte). La température à la surface était certainement de l'ordre de 93°C. Les gaz qui constituaient cette atmosphère primitive sont le diazote, le dioxyde de carbone et le méthane. Le dioxygène n’est apparu dans l’atmosphère terrestre que bien plus tard. (extrait article - http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre) Eléments de correction : Saisie des données et mise en relation: Document1 : L’atmosphère a évolué depuis sa formation atmosphère primitive riche en eau, CO2 et diazote, pas de dioxygène atmosphère actuelle 79 % diazote et 21% dioxygène, eau et CO2 quasi inexistant (teneur non représentées à cette échelle), En parallèle, la vie est apparue dans les océans il y a 4 milliard d’année, et vers -3,8 milliard apparaissent les premières bactéries photosynthétiques, c'est-à-dire dont le métabolisme rejettent du Dioxygène le C02 est un gaz très soluble dans l’eau liquide Document 2 : Formation des premiers stromatolithes, témoins de l’existence des cyanobactéries, rejetant de l’O2 dans les océans Au même moment se forment les fers rubanés, roches témoins de la présence d’O2 dissous dans les océans (roches formées en milieu marin par oxydation du fer ferreux). Vers -2milliards d’année, la formation des fers rubanés disparait, et c’est la formation des sols oxydés qui croit. Ces sols témoignent de l’enrichissement atmosphérique en O2. Document 3 : L’eau de la terre provient du dégazage du manteau et des météorites Cette eau a d’abord été gazeuse avant de devenir liquide Les océans primitifs étaient riches en fer ferreux (Atmosphère primitive riche en Diazote, CO2 (et méthane) ) (déjà dit avec le doc1) La température est passée en 150 millions d’années de 4700°C à 93°C Mise en relation et déductions La disparition (doc1) quasi-totale de vapeur d’eau initialement contenue dans l’atmosphère primitive est due à sa condensation pour former les océans (doc3) – formation de l’hydrosphère. La disparition du CO2 (doc1) est principalement due à sa dissolution dans les océans (doc1 et 3) - interaction hydrosphère-atmosphère La présence d’eau liquide a permis l’apparition de la vie et l’apparition des êtres vivants photosynthétiques (doc1 et 2), a d’abord enrichit les océans en O2 (pas O2 atm avant -2,5 milliard d’années soit plus de 1 milliard d’années après l’apparition des EV photosynthétiques). Interactions hydrosphère-biosphère Cet O2 dissous a oxydé le fer ferreux des océans primitifs. L’enrichissement et la saturation en O2 des océans par les EV s’est finalement traduit par sa diffusion vers l’atmosphère conduisant sa teneur actuelle - interactions hydrosphère-biosphère-atmosphère Conclusion : L’étude des stromatolithes, des fers rubanés, des sols oxydés témoignent des interactions entre la biosphère, la lithosphère et l’hydrosphère responsable de l’évolution de l’atmosphère et de sa composition unique dans le système solaire avec la présence d’O2 issu des êtres vivants. Curseur de notation Éléments scientifiques extraits des documents suffisants (peu d'erreurs ou oublis) Éléments scientifiques partiellement extraits des documents (quelques erreurs ou oublis) Raisonnement cohérent qui répond à la problématique Raisonnement maladroit mais cohérent (besoin d'un peu d'aide) Raisonnement cohérent qui répond à la problématique Raisonnement maladroit mais cohérent (besoin d'un peu d'aide) 10 8 6 4 Eléments scientifiques mal extraits des documents (des erreurs ou oublis dont certains graves) Saisie des éléments scientifiques insuffisante (trop d'erreurs ou oublis) raisonnement impossible … 2 0
