Composition atmosphère primitive

En introduction : visionner le film HOME (2009, durée 1h33) qui anticipait il y a 10 ans les problèmes traités ci-après.

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. En effet, la Terre, comme toutes les planètes du système solaire, s’est formée il y 4.56 Ga, par accrétion d’objets cosmiques plus ou moins massifs. A la suite de cet immense bombardement météoritique, une planète en fusion s’est plus ou moins structurée vers 4.4Ga. En refroidissant peu à peu, la Terre magmatique s’est différenciée : les éléments se sont répartis en fonction de leur densité, les plus denses migrant vers le centre de la Terre, les moins denses vers la surface. Des couches concentriques se sont ainsi mises en place : le noyau, le manteau, la croûte, l’hydrosphère et l’atmosphère.

L’atmosphère terrestre est ainsi formée des éléments les moins denses que la Terre a pu retenir du fait de sa masse et sa distance au soleil.

Comment reconstituer la composition de l’atmosphère primitive et comment a-t-elle évolué ?

♦ A la fin de la séance, je sais analyser des données, en lien avec l’évolution de la composition de l’atmosphère au cours des temps géologiques

Regardons la vidéo. Prendre des notes afin de repérer les grandes évolutions de l’atmosphère terrestre.

Compléter le schéma bilan. Faire correspondre chaque camembert représentant la composition atmosphérique à un paragraphe de ce cours.

Texte à trou à corriger à l’aide du QCM pronote.

La planète Terre est une planète tellurique formée majoritairement de silicates renfermant un noyau de fer et de nickel. Elle est entourée aujourd’hui d’une atmosphère originale composée de 78 % de diazote (N2), 21 % de dioxygène (O2), 0,03 % de CO2 et de quantités variables de vapeur d’eau.

Il y a environ 4,6 milliards d’années, l’atmosphère primitive était composée  essentiellement  d’Hélium et d’Hydrogène. L’accrétion s’est faite par collision des particules les unes avec les autres ce qui a produit un échauffement important, de plus la présence de particules radioactives fait qu’au début de son existence, la température à la surface du globe terrestre est supérieure à 1500° C.

Terre primitive

De 4,4 à 4 milliards d’années, la composition de cette atmosphère est 85 % H2O (eau), 10 à 15 % de CO2 et 1 à 3 % de N2(diazote) .

Dégazage de la Terre

L’allumage de la centrale nucléaire solaire, il y a 4,4 milliards d’années, va produire un souffle très violent qui va emporter les gaz légers des planètes les plus proches du soleil vers les plus lointaines. Il ne reste dans l’atmosphère terrestre que les gaz lourds comme le méthane, ammoniaque et acide cyanitique. L’intérieur du globe terrestre est toujours soumis à de très fortes températures. Celles-ci sont à l’origine d’une très grande activité volcanique en surface. Les nombreuses éruptions volcaniques entraînent la libération de gaz emprisonnés à l’intérieur du globe terrestre qui enrichissent l’atmosphère : diazote, vapeur d’eau et dioxyde de carbone.

Condensation de l’eau et dissolution du CO2

Il y a 4,4 milliards d’années environ, la surface de la Terre se refroidit progressivement. La vapeur d’eau atmosphérique se condense et précipite à la surface de la planète. Les océans se forment. L’atmosphère s’est ainsi vidée de sa vapeur d’eau. L’atmosphère primitive présente une forte concentration en dioxyde de carbone (60 à 70 %) issu du dégazage volcanique. En précipitant, la vapeur d’eau a entraîné le CO2 atmosphérique qui s’est retrouvé dissout dans les océans.

diagramme de phase de l’eau

Les eaux acidifiées ont facilité la précipitation des carbonates de calcium. Le CO2 participant (avec la vapeur d’eau) à l’effet de serre, son stockage dans les océans a contribué à abaisser la température sur la planète.  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, dans laquelle s’est développée la vie.

De 3.2 à 2 milliards d’années à aujourd’hui, sa composition est N2: 78%; O2: 21%, H2O variable, CO2 0.03%

Bilan : L’atmosphère initiale était riche en eau, dioxyde de soufre, dioxyde de carbone, diazote mais qu’elle était dépourvue de dioxygène.

Pour aller plus loin

Regardez une émission qui explique l’origine de l’eau

Retour vers partie 1 Science, climat et société


Savoirs :

Il y a environ 4,6 milliards d’années, l’atmosphère primitive était composée de N2, CO2 et H2O. Sa composition actuelle est d’environ 78 % de N2 et 21 % de O2, avec des traces d’autres gaz (dont H2O, CO2, CH4, N2O). 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, dans laquelle s’est développée la vie.

 

Savoirs faire

Analyser des données, en lien avec l’évolution de la composition de l’atmosphère au cours des temps géologiques.

 

 

 

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