Bilan construit - Corrigé

a. Rappeler la composition de l'atmosphère terrestre primitive et expliquer son origine.

La composition de l'atmosphère terrestre primitive était très différente de celle d'aujourd'hui. Elle était essentiellement composée de vapeur d'eau (H\(_2\)O à l'état gazeux), de dioxyde de carbone (CO\(_2\)) et de diazote (N\(_2\)). Elle s'est formée au cours du temps grâce au dégazage du manteau terrestre suite à un bombardement intense de la surface terrestre par des météorites et des astéroïdes. 

b. Quelles sont les conséquences du refroidissement de la planète Terre ?

Le refroidissement de la planète Terre a permis la condensation de la vapeur d'eau présente dans l'atmosphère. La précipitation de l'eau condensée s'est accumulée sur la surface terrestre refroidie, formant ainsi des océans. Une partie du CO\(_2\) s'est alors solubilisée dans les océans.

c. Comment l'apparition de la vie a-t-elle influencé la composition de l'atmosphère ? 

La vie sous forme de microorganismes de type bactéries est apparue dans les océans il y a environ 4 Ga. Certains de ces organismes, les cyanobactéries, ont réalisé les premiers la photosynthèse et ont formé des stromatolithes, dont les plus anciens spécimens découverts ont un âge estimé à 3,5 Ga environ. Lors de la photosynthèse, le CO\(_2\) est consommé pour fabriquer de la matière organique (sucre comme le glucose) et le dioxygène (O\(_2\)) est relâché dans le milieu. 

La teneur en CO\(_2\) atmosphérique a diminué de manière significative.
Le dioxygène produit par les cyanobactéries a, dans un premier temps, oxydé des espèces chimiques comme des ions fer jusqu'à il y a environ 2,4 Ga. Ceci a entraîné la formation de roches comme les fers rubanés. 

À partir de 2,4 Ga, lorsque toutes les espèces chimiques réductrices disponibles à la surface de la Terre ont été oxydées, le O\(_2\) a commencé à s'accumuler dans l'atmosphère jusqu'à occuper environ 21 % du volume de cette dernière, soit sa proportion actuelle. 

La présence de O\(_2\) dans l'atmosphère a permis la formation de la couche d'ozone (O\(_3\)) dans la stratosphère grâce à la dissociation des molécules de O\(_2\) sous l'action du rayonnement ultraviolet. L'absorption des rayons UV les plus dangereux par cette couche d'ozone a permis l'émergence de la vie terrestre. 

d. Quelles sont les enveloppes terrestres externes impliquées dans la formation de l'atmosphère actuelle au cours des temps géologiques ?

L'atmosphère actuelle est le résultat de l'interaction entre toutes les enveloppes terrestres externes : la lithosphère, l'hydrosphère et la biosphère. Tout d'abord, le dégazage de la lithosphère primitive a permis la formation de l'atmosphère primitive. Suite au refroidissement de la planète Terre, l'hydrosphère s'est formée, au sein de laquelle est ensuite apparue la vie, la biosphère. 

La composition stable de l'atmosphère actuelle (78 % de N\(_2\), 21 % de O\(_2\), 0,0421 % de CO\(_2\) [cette dernière mesure date de décembre 2023] et une portion variable de  H\(_2\)O sous forme de vapeur) est le résultat des interactions constantes entre toutes les enveloppes terrestres externes. Cette composition est à l'équilibre.