photo de l'atmosphère prise par Thomas PesquetD'après Thomas Pesquet

photo atmosphère navette AtlantisD'après Pour la science

L'atmosphère terrestre et la vie

Capture d’écran 2020-09-02 à 14D'après Nathan, TES.

Plan du cours:

  1. La formation de la Terre et de son atmosphère primitive
  2. La formation de l'hydrosphère et l'évolution du CO2
  3. La formation de la vie et l'apparition du dioxygène
  4. L'ozone, un gaz protecteur
  5. Le Carbone, un élément chimique voyageur.

 

Schématisation de la formation des planètes d'après Nakazawa:

la formation des planètes copie

D'après Caron, Comprendre et enseigner la Terre

  • Pour une raison mal connue, un nuage interstellaire constitué d'atomes et de molécules en rotation peut se contracter en un disque sous l'action conjuguée des forces de gravité et de force centrifuge: figure a.
  • Il se forme alors un proto-soleil au coeur d'une nébuleuse en rotation lente: figure b1.
  • La rotation augmente, ce qui a pour effet d'aplatir le disque, il se forme alors des grains de matière, des sortes d'amorces: figure b2-b3.
  • Puis des corps plus gros appelés planétésimaux se forment par agrégation de matière, donnant ensuite des protoplanètes, puis des planètes: figures b4 à b8.

 

 

  1. La formation de la Terre et de son atmosphère primitive
  2. La formation de l'hydrosphère et l'évolution du CO2
  3. La formation de la vie et l'apparition du dioxygène
  4. L'ozone, un gaz protecteur
  5. Le Carbone, un élément chimique voyageur.

 températures atmosphère copie

Répartition des éléments chimiques dans les enveloppes de la Terre

Caron figure B répartition des éléments chimiques20200429 copie

D'après Caron, Comprendre et enseigner la Terre

tableau de planétologie comparéeD'après Caron, Comprendre et enseigner la Terre

les molécules interstellaires détectées

D'après Caron, Comprendre et enseigner la Terre

  1. La formation de la Terre et de son atmosphère primitive
  2. La formation de l'hydrosphère et l'évolution du CO2
  3. La formation de la vie et l'apparition du dioxygène
  4. L'ozone, un gaz protecteur
  5. Le Carbone, un élément chimique voyageur.

Capture d’écran 2020-09-01 à 11

d'après Nathan, TES.

Capture d’écran 2020-09-01 à 11

d'après Nathan, TES.

 

Diagramme de phase de l'eau

http://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/limites/eau/images-1/diagramme-phase-eau3.jpg

d'après ENS Lyon

 

Science grand format: les premières colonies dans l'espace

 

 

Capture d’écran 2020-09-01 à 11

d'après Nathan, TES.

TES origine de l'eau terrestre

D'après Bordas.

 

Origine de l'eau sur Terre : un enrichissement progressif des océans en deutérium

Source de toute vie sur Terre, l'apparition de l'eau sur notre planète reste inconnue. Pour les scientifiques, des réponses peuvent se trouver dans la composition chimique des océans. En particulier leur composition en isotopes stables de l'hydrogène 1H et 2H - cet isotope "lourd" est aussi appelé "deutérium".

http://www.ens-lyon.fr

 

la Terre il y a 4 Ga

https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/etait-vie-chimie-locean-terrestre-y-a-4-milliards-dannees/

stromatolithes actuels

d'après Nathan, TES.

Archives des Etretat falaises - Arts et Voyages

D'après http://e-sushi.fr/tag/etretat-falaises

 

  1. La formation de la Terre et de son atmosphère primitive
  2. La formation de l'hydrosphère et l'évolution du CO2
  3. La formation de la vie et l'apparition du dioxygène
  4. L'ozone, un gaz protecteur
  5. Le Carbone, un élément chimique voyageur.

Capture d’écran 2020-09-01 à 11

d'après Nathan, TES.

 

formation de la première cellule d'parès Macagno

D'après Macagno

 

Vénus une forme de vie dans l'atmosphère ?

Capture d’écran 2020-09-01 à 11

d'après Nathan, TES.

 

Expérience: Mise en évidence de l'oxydation des ions Fer II

  • Mettre quelques feuilles d'Elodée dans la cuve
  • Refermer la cuve
  • Allumer la lampe mais laisser les volets fermés
  • Insérer la sonde à dioxygène
  • Choisir le timing: 5 minutes
  • Commencer les enregistrements en appyant sur F10
  • Au bout d'une minute, ouvrez les volets de la cuve de manière à faire entrer la lumière
  • Au bout d'une minute, injectez la solution de Fer grâce à la seringue.
  • Observez la variation de dioxygène
  • Recuperez votre enregistrment et annotez-le avec les différents évènements survenus durant votre expérience

 

Capture d’écran 2020-09-01 à 11

d'après Nathan, TES.

 TES_TP_Oxydation_du_Fer_par_le_dioxyge_ne

Cliquez sur le lien ci-dessous pour découvrir un exercice de type BAC

TES_atmosphe_re_primitive__oxyge_ne_et_fer

 Capture d’écran 2020-09-23 à 11

TES Nostoc exo BAC

 

 

Comment peut-on expliquer que la vie ne soit sortie des océans que 2 milliards d'années après son apparition dans l'eau ...?

Chronologie du vivant

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article2255

 

  1. La formation de la Terre et de son atmosphère primitive
  2. La formation de l'hydrosphère et l'évolution du CO2
  3. La formation de la vie et l'apparition du dioxygène
  4. L'ozone, un gaz protecteur
  5. Le Carbone, un élément chimique voyageur.

 

 

Formation de la molécyle d'ozone dans la haute atmosphère

Capture d’écran 2020-09-01 à 12

Absorption des rayons U.V par l'ADN et l'ozone

Capture d’écran 2020-09-01 à 12

Absorption des U.V par l'ozone en fonction de l'altitude.

Capture d’écran 2020-09-01 à 12

Trou dans la couche dOzone et risque de cancers

Capture d’écran 2020-09-01 à 12

 

 

schéma expliquant la variation de la composition atmosphérique

Terminale_ES__sche_ma_bilan_e_le_ves

 

 

  1. La formation de la Terre et de son atmosphère primitive
  2. La formation de l'hydrosphère et l'évolution du CO2
  3. La formation de la vie et l'apparition du dioxygène
  4. L'ozone, un gaz protecteur
  5. Le Carbone, un élément chimique voyageur.


Le cycle du carbone

cycle du carbone

D'après Caron, Comprendre et enseigner la Terre

TP_Cycle_du_carbone

A retenir:

1- La formation de la Terre et de son atmosphère primitive

  • Il y a environ 4,6 milliards d’années, un nuage de gaz et de poussières se contracte sur lui-même et donne naissance au soleil au centre et aux planètes en périphérie.
  • L’atmosphère primitive se forme alors, elle était composée de N2, CO2 et H2O, comme sur les autres planètes.
  • Or, sa composition actuelle est d’environ 78 % de N2 et 21 % de O2, avec des traces d’autres gaz (dont H2O, CO2, CH4, N2O), très différente donc de ce qu'elle était. Cherchons pourquoi.

2- La formation de l'hydrosphère et l'évolution du CO2

  • Le refroidissement de la surface de la Terre primitive a conduit à la liquéfaction de la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère initiale.
  • L’hydrosphère s’est formée: les océans sont apparus.
  • Le CO2 s'est alors dissout dans l'eau se combinant au calcium; le tout a précipité au fond de l'océan sous forme de calcaire.

3- La formation de la vie et l'apparition du dioxygène

  • Puis, la vie s’est développée dans l'hydrosphère: des molécules hydrophobes ont spontanément entourées d'autres molécules riches en énergie et en information. La première cellule apparait.
  • Les premières traces de vie sont datées d’il y a au moins 3,5 milliards d’années.
  • Par leur métabolisme photosynthétique, des cyanobactéries ont produit le dioxygène qui a oxydé le Fer présent dans l'océan formant des bandes de fer ou fer rubanés.
  • Le dioxygène s’est accumulé à partir de 2,4 milliards d’années dans l’atmosphère.
  • Sa concentration atmosphérique actuelle a été atteinte il y a 500 millions d’années environ.
  • Les sources et puits de dioxygène atmosphérique sont aujourd’hui essentiellement liés aux êtres vivants (photosynthèse et respiration) et aux combustions.

4- L'ozone, un gaz protecteur:

  • Sous l’effet du rayonnement ultraviolet solaire, le dioxygène stratosphérique peut se dissocier, initiant une transformation chimique qui aboutit à la formation d’ozone.
  • Celui-ci constitue une couche permanente de concentration maximale située à une altitude d’environ 30 km.
  • La couche d’ozone absorbe une partie du rayonnement ultraviolet solaire et protège les êtres vivants de ses effets mutagènes.

5- Le carbone, un élément chimique voyageur

  • Le carbone est stocké dans plusieurs réservoirs superficiels : l’atmosphère, les sols, les océans, la biosphère et les roches.
  • Les échanges de carbone entre ces réservoirs sont quantifiés par des flux, en tonne/an.
  • Les quantités de carbone dans les différents réservoirs sont constantes lorsque les flux sont équilibrés.
  • L’ensemble de ces échanges constitue le cycle du carbone sur Terre.
  • Les combustibles fossiles se sont formés à partir du carbone des êtres vivants, il y a plusieurs dizaines à plusieurs centaines de millions d’années.
  • Ils ne se renouvellent pas suffisamment vite pour que les stocks se reconstituent : ces ressources en énergie sont dites non renouvelables.

Conclusion:

Depuis l’époque de sa formation, quasi concomitante avec celle du Soleil et des autres planètes du système solaire, la Terre a connu une évolution spécifique de sa surface et de la composition de son atmosphère. Sa température de surface permet l’existence d’eau liquide, formant l’hydrosphère. Aux facteurs physiques et géologiques (activité solaire, distance au Soleil, tectonique) s’est ajoutée l’émergence des êtres vivants et de leurs métabolismes. 

L'hypothèse Gaïa est cette idée émise dans les années 70 que la Terre avec ses êtres vivants, son atmosphère, ses océans et ses roches ne forment qu'un seul organisme. En effet, les gaz émis par les végétaux lors de la photosynthèse sont captés par les animaux lors de la respiration et inversement. De plus, le dixoygène produit par la vie a permis de protéger la vie des effets mutagènes des rayons UV, et ainsi les êtres vivants ont pu sortir de l'eau.

On le voit depuis la formation de la Terre, son atmosphère a profondément changé sous l'impulsion des êtres vivants qui produisent ou absorbent des gaz de cette atmosphère.Un fragile équilibre est atteint, qui permet la vie et la maintient.

 

polluants ile de France

D'après Pour la science

 

 

Le mécanisme de destruction de l'Ozone

la destruction de l'ozone

D'après Pour la science

(Re)découvrez 35 des plus belles photos capturées par l'astronaute Thomas Pesquet depuis l'espace

Il nous a émerveillés pendant des semaines. Au cours de son séjour à bord de l'ISS, l'astronaute préféré des Français Thomas Pesquet a réalisé de formidables clichés de notre Terre. Une formidable épopée, qu'il n'a pas manqué de partager sur les réseaux sociaux. C'est un ticket pour l'espace d'une valeur inestimable.

https://www.maxisciences.com