Les conditions de la vie : une particularité de la Terre - Pavot

Chapitre 4 : Les conditions de la vie : une particularité de la Terre ?
I – La Terre, une planète du système solaire :
I4 – Activité 1
Étude et comparaison des différentes planètes du système solaire
Problème
Comment se différencie la Terre des autres planètes du système solaire ?
Compétences
Mo.1
Planètes internes (dont la Terre), planètes externes. La Terre seule
planète à posséder de l'eau à l'état liquide.
I.3 – Ré.1 – Ré.6 – Co.4
Correction :
1 – Voir tableau (voir dernière page).
2 et 3 – Voir graphique :
Densité et diamètre des planètes du système solaire
selon leur distance au Soleil
6
5
Planètes gazeuses
Densité
4
Diamètre
3
2
1
Planètes telluriques
0
0,1
1
10
100
Distance au Soleil (UA)
Bilan : Le système solaire est organisé autour du Soleil. Il est constitué d'une multitudes d'astres
de compositions, de tailles variés. Parmi ces objets existent 8 planètes en orbite autour du Soleil.
Elles sont classées en 2 groupes différents : les planètes telluriques ou internes et les planètes
gazeuses ou externes. Les planètes telluriques ont une surface solide, sont petites, denses et
proches du Soleil. Les planètes gazeuses sont essentiellement formées par des gaz (H, He) Elles
sont grandes, peu denses et éloignées du Soleil. La Terre est une planète tellurique. Elle est la
seule à posséder de l'eau à l'état liquide.
II – La Terre, une planète habitable et habitée :
I4 – Activité 2
Des conditions favorables à la présence de vie
Problème
Comment expliquer que la Terre soit une planète favorable à la vie ?
Compétences
La pression dépend de la masse (et de la taille) de la planète.
Mo.1 Différentes conditions sont nécessaires à la présence d'eau liquide et
donc de vie.
I.1 – Ré.10 – Ra.6 – Co.1
Correction :
1 – On observe qu'une planète pour avoir de la vie doit avoir de l'eau à l'état liquide à sa surface. Or on
constate que les états de l'eau dépendent de la pression et de la température. Donc on en déduit que
pour avoir de l'eau à l'état liquide sur Terre il faut une bonne pression et une bonne température.
De plus, on remarque que la Terre est dans la zone habitable (c'est-à-dire une zone où les températures
sont compatibles avec la présence de vie). Or on sait que cette zone habitable et donc la température
d'une planète dépend de la distance à son étoile et également du type de l'étoile. Donc on en déduit
que la Terre est à une bonne distance de son étoile (le Soleil).
Cependant, la température sur une planète ne dépend uniquement de sa distance à son étoile.
Effectivement, on observe que certaines planètes telles que la Terre sont particulières car elles
possèdent une atmosphère. Or on sait que des gaz contenus dans l’atmosphère (tels que la vapeur
d’eau ou le CO2) expliquent les écarts entre la température théorique et effective à la surface de la
Terre et sont responsables de l’effet de serre. Donc on en déduit que la Terre possède un bon effet de
serre grâce à son atmosphère.
Enfin, on constate également que la présence d'une atmosphère et donc la pression atmosphérique
dépend de la gravité or on sait que la gravité dépend de la masse (et du rayon) d'une planète. Donc on
en déduit que la pression dépend de la masse (et du rayon) de la planète. Ainsi la Terre est assez lourde
et assez grande pour permettre d'avoir une atmosphère épaisse et donc une bonne pression
atmosphérique.
On peut conclure que la Terre possède des conditions de pression et de température compatibles avec
la présence d'eau liquide à sa surface (voir diagramme des phases de l'eau) et donc à la présence de vie.
Sa bonne température dépend de la distance par rapport au Soleil et de la présence d'une atmosphère
avec une composition idéale. Sa bonne pression dépend de sa gravité et donc de sa masse (et de sa
taille). Toutes ces conditions permettent de définir une zone d'habitabilité au sein du système solaire
où la Terre se trouve.
2 – Voir schéma-bilan ci-dessous.
Bilan : Pour que la vie puisse se développer sur une planète, elle doit se trouver dans une zone
d'habitabilité et donc avoir des conditions voisines de celles de la Terre. La masse et la taille de la
Terre influence l'existence d'une atmosphère. La distance par rapport au Soleil ainsi qu'une
atmosphère riche en gaz à effet de serre influencent la température et la pression régnant sur la
planète. Ces paramètres sont nécessaires à l'obtention d'une eau liquide à la surface de la Terre
permettant une éventuellement formation de vie telle qu'on la connaît : on parle de zone
d'habitabilité. La Terre est la seule planète qui possède de telles conditions et dont on est sûre de
l'existence de vie.
Schéma-bilan : Les conditions permettant l'existence de vie sur une planètes
Distance
au Soleil
Température
Masse
Atmosphère
Eau liquide
Taille
Pression
Permet ou influence...
Vie
Corps du
système
solaire
Distance
moyenne au
Soleil (en u.a.1)
1,4.106
Soleil
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Astéroïdes
1,989.1030
0,387
0,723
1
1,523
I
N
T
E
R
N
E
S
5,203
Saturne
9,550
Uranus
19,21
Neptune
30,10
Variable
4879
3,3.1023
12104
4,9.1024
12756
6.10
24
6794
6,4.1023
P
E
T
I
T
E
S
0,2 à 2000
2à3
Jupiter
Comètes
Diamètre à
Température de
l’équateur (km) Densité (Masse surface minimale –
volumique)
moyenne – maximale
(°C)
et masse (kg)
Variable
E
X
T
E
R
N
E
S
142984
27
1,9.10
120536
5,7.1026
51118
8,7.1025
49528
1.1026
Variable
G
E
A
N
T
E
S
1,4
5,42
5500
D
E
N
S
E
S
5,24
5,51
3,93
2à8
0,68
D
E
N
S
E
S
1,27
1,63
1
(1) : 1 u.a. = unité astronomique (150 millions de kilomètres).
Moy = 462°C, min
= 446°C, max =
490°C
Moy = 15°C, min
= -93°C, max =
56°C
Moy = -63°C, min
= -133°C, max =
-3°C
H, He
C
H
A
U
D
E
S
-100
P
E
U
1,32
Moy = 169°C, min
= -183°C, max =
427°C
Moy = -148°C, min
= -161°C, max =
-108°C
Moy = -180°C, min
= -201°C, max =
-139°C
Moy = -212°C, min
= -215°C, max =
-208°C
Moy = -215°C, min
= -220°C, max =
-210°C
Variable
Composition
chimique de
surface
Composition
Pression
de
Satellites (oui
atmosphéri- l’atmosphère
ou
que de
non/nombre)
Épaisseur
surface (Pa2)
(km)
Silicates, Fe
Silicates, Fe
Silicates, Fe
Silicates, Fe
T
E
L
L
U
R
I
Q
U
E
S
He, Na
0
Faible
5
90.10
105
CO2, N2, H2O,
acides
350
N2, H2O, O2,
CO2
Non
Non
ou
1 : Lune
500
6.102
CO2
120
P
E
U
2 : Phobos,
Déimos
P
A
S
Silicates + métaux
F
R
O
I
D
E
S
H, He
H, He
H, He
H, He
G
A
Z
E
U
S
E
S
7.102
1,4.104
1,2.105
1,5.105
H, He, CH4
1000 ?
H, He, CH4
1000 ?
H, He, CH4
6000 ?
H, He, CH4
4500 ?
Glace + silicates
(2) : Pa = Pascal, unité de pression dans le système international.
Tableau des caractéristiques générales des objets du système solaire
67
62...
27
14
N
O
M
B
R
E
U
X