3 TP2 correction

L’eau liquide : condition de la vie sur Terre Correction
La Terre est le seul objet du système solaire à posséder de l’eau liquide.
Elle est également la seule planète du système solaire à abriter la vie.
Quelles sont les conditions nécessaires à la présence d’eau liquide ?
Quelles sont les conditions ayant permis à la vie de se développer sur Terre ?
Objectifs : Exploiter des documents, raisonner, réaliser un schéma de synthèse.
Partie 1 : La Terre : l’eau dans tous ses états.
L’eau existe sous 3 formes : solide, liquide, gazeuse. Mais ces formes ne sont pas toujours présentes dans les astres.
1. Quels sont les facteurs qui conditionnent l’état de l’eau ? La pression et la température
! Document 2 : diagramme pression/température et les différents états de l’eau.
2. Quels sont les facteurs qui conditionnent l’état de l’eau ? La pression, la température
3. Complétez le diagramme (cases) et placez les mots « liquide », « solide » et « gazeux » dans les
domaines correspondants. Voir schéma
4. Quel est l’état de l’eau pour une température de 100°C et une pression de 102 Pa ? gazeux (+)
Document 2: températures et pressions moyennes de quelques planètes.(approximatives)
Température minimale (°C)
Température maximale (°C)
Pression moyenne (Pa)
Terre
− 80
+ 80
105
(Mont-blanc : 0,5105Pa)
Vénus
+ 450
+ 480
107
Mars
− 140
+ 20
102
solide'
liquide'
gazeux'
fusion'
solidification'
vaporisation'
liquéfaction'

5. A quelle température l’eau bout-elle au sommet du Mont-blanc ? < 100°C (-------)
6. À l’aide du document 2, tracez les domaines pression/température pour chaque planète, sur le
document 2.(↔)
7. Qu’observez-vous ?
Les résultats confirment les observations notées dans le tableau (TP1), sauf pour la Terre où l’eau
n’est pas à l’état gazeux sur le graphique.
Mais il faut considérer que dans l’atmosphère, la pression diminue de façon importante "
formation de vapeur d’eau.
8. On estime que l’eau à l’état liquide ne peut exister dans le système solaire que dans une gamme
très restreinte de distance au Soleil (comprise entre 0,95 à 1,5 unités astronomiques) = zone
d’habitabilité. Que pouvez-vous en conclure ? (docs page 16)
La zone d’habitabilité inclut la Terre et Mars mais sur Mars, l’eau n’est pas liquide…donc la zone
d’habitabilité indique juste la POSSIBILITE d’avoir de l’eau liquide.
Dans le cas de Mars, nous possédons des indices qui nous indiquent que l’eau liquide a existé sur
Mars mais les conditions nécessaires ne sont plus aujourd’hui réunies sur cette planète.
Sur Mars la pression est trop faible, il faudrait que l’atmosphère soit plus dense " Pression
atmosphérique >> " eau liquide.(la taille de Mars était trop petite pour maintenir une
production de gaz et les retenir par gravité)
Partie 2 : La Terre : une atmosphère indispensable. (utiliser un tableur pour réaliser un graphique)
On cherche à comprendre les conditions régnant sur les planètes telluriques.
1. Ouvrez le fichier « excel » et suivre les consignes pour construire le graphique des températures
en fonction de la distance au soleil.
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1. Comparez les températures de surface théoriques et les températures réelles mesurées pour les
différentes planètes tellurique (et lune).
2. Expliquez pourquoi la différence entre la température théorique et la température réelle est plus
ou moins importante suivant la planète.
3. Comparez les écarts de température de venus, la Terre et Mars. Expliquez les différences
constatées en utilisant le tableau 2 page 14

- Les températures théoriques diminuent avec la distance au soleil : les planètes reçoivent de moins en
moins d’énergie solaire.
- Les températures reelles varient en fonction de la présence d’atmopshère :
Les planètes les plus petites : mercure et mars, qui n’ont pas d’atmosphère ont une température
réelle qui corespond à la température théorique.
Les planètes les plus grosses, vénus et la terre ont une température réelle > à la température
théorique. La présence d’atmosphère augmente la tempérauture et d’autant plus que l’atmosphère est
épaisse (+ 430° pour Vénus ; +33° pour la Terre)
La composition de l’atmosphère intervient aussi (CO2 majoritaire pour Vénus ; N2 et O2 pour la Terre)
Mars, planète moyenne avec une atmosphère plus « légère » présente une augmentation de +12°
- On retrouve la relation entre la taille de la planète et la mise en place de l’atmosphère, cette
atmosphère est donc responsable des augmentations de températures constatées.
4. Comparez les écarts de température de venus, la Terre et Mars. Expliquez les différences
constatées en utilisant le tableau 2 page 14
La densité de l’atmosphère (Vénus : 92 x celle de la terre, écart +440°C, alors que Mars : 1/140x la Terre,
écart + 10°C) et sa composition explique la différence des écarts. En effet l’atmosphère de Venus contient
96% de CO2//0,03% pour la Terre.
Mars possède aussi beaucoup de CO2 mais a une atmosphère très peu dense.
- La température d’une planète dépend donc de la distance au soleil et de la présence et de la
composition de l’atmosphère
Bonus
! Document 4 : Evolution des taux de CO2 et d’O2 au cours des temps géologiques.
Depuis sa formation, la Terre a
connu une très forte chute du
taux de CO2 atmosphérique qui
s’est retrouvé piégé dans les
roches calcaires avant même
l’apparition de la Vie
(précipitation de carbonates
chimiques).
Sans cette capture du CO2
certains chercheurs estiment
qu’il ferait nettement plus de
200 °C sur Terre à l’heure
actuelle.
Le dioxygène quant à lui, est
apparu bien plus tard et a
contribué à « l’explosion » des
formes de vie autour du globe.
1. Quelle était la composition de l’atmosphère terrestre lors de sa formation (")?
L’atmosphère était essentiellement constituée de CO2 (CO2 : 100000, O2 : 0) (et de N2)
2. Comment cette composition a-t-elle évolué ?

Le taux de CO2 a progressivement diminué tandis que celui d’O2 a commencé à augmenter il y a 2 GA
pour se stabiliser à 1 il y a 1GA
3. Pourquoi peut-on dire que la formation des roches calcaires a été un des facteurs contribuant à
rendre la vie possible sur Terre ?
La diminution du CO2 atmosphérique, piégé dans les roches calcaires, a évité que la T° ne soit trop
élevée : 200°C ne serait pas une T° compatible avec l’eau liquide, donc avec la vie.
4. Le dioxygène est-il indispensable à la vie ?
Non, Car celle-ci est apparue (") (3,8 GA) avant la présence d’O2 dans l’atmosphère (debut O2 : 3,1GA )
5. Expliquez son apparition il y a un peu plus de 3,1 milliards d’années.
Il y a 3,1 GA la photosynthèse apparaît,( " ) les végétaux chlorophylliens ont commencé à produire du
O2, et à utiliser du CO2 ce qui a fait de nouveau fait baisser le CO2 atmosphérique.
La vie et l’atmosphère ont évolué parallèlement depuis la formation de la Terre.
Evolution de l’atmosphère
Essentielleme
nt CO2 (et N2)
#CO2 (piégé dans
carbonates)
(apparition de la photosynthèse)
$O2 et #CO2
Accumulation de l’O2 dans les
océans, puis l’atmosphère
21% d’O2 " mise en place de la couche
d’ozone = protection des UV
Explosion de la vie qui peut désormais
se développer sur les continents
Température
Terre très
chaude
#T° la vapeur
d’eau peur se
condenser "
formation des
océans
#T° ; à la faveur de la diminution du CO2,
l’effet de serre #, La T° moyenne se stabilise
progressivement autour de 15°C.
(avec des périodes de dérèglements climatiques
liés à des causes naturelles (volcanisme,
météorites)
Aujourd’hui les activités
humaines en faisant
augmenter les gaz à effet
de serre " accentuation
de l’effet de serre =
réchauffement
climatique
NB : L’ozone (O3) se forme en haute altitude par réaction des rayons UV sur l’O2. Dès que l’O2 a atteint
un taux suffisant, l’O3 s’est accumulé en formant une couche protectrice.
Les UV sont nocifs pour les cellules vivantes, ils détruisent leur ADN.
Sans la couche d’ozone, le développement de la vie n’était pas possible hors de la protection des océans.

Bilan du TP :
La Terre est située dans la zone d’habitabilité du système solaire, zone où les conditions
de température sont compatibles avec l’existence d’eau liquide, donc de vie.
Cependant si la distance au soleil est idéale, elle n’explique pas, seule, la T° idéale de
15°C. En effet l’état de l’eau est contrôlée par un autre facteur, la pression qui est liée à la
présence d’une atmosphère et à sa densité. La taille de la Terre lui a permis de libérer des gaz
(dégazage des volcans) qu’elle a pu retenir par gravité pour former une atmosphère
suffisamment dense.
Pression idéale + T° idéale = Eau liquide.
Taille idéale + Distance idéale au soleil = eau liquide.
Cependant, il semble que la composition de l’atmosphère joue un rôle important. C’est la
diminution du CO2, liée aux activités géologiques puis à l’apparition de la photosynthèse qui a
permis d’atteindre la T° idéale de 15°C.