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La planète Terre s'est formée il y a environ 4,6 milliards d'années, presque en même temps que le Soleil et les autres planètes du système solaire. Rapidement, elle possède une atmosphère, c'est-à-dire un ensemble de gaz retenus par gravité à sa surface, mais aussi des océans constitués d'eau.
Le livre scolaire, page 16
Quelle est la composition de l'atmosphère primitive?
Comment expliquer son évolution?
Doc.1 : Dégazage de la Terre
En refroidissant, les éléments les plus lourds (Fe et Nickel) migrent vers le centre, les éléments les moins denses (H2, CO2, H20, CH4) vers la surface. L'atmosphère primitive s'est formée à partir du dégazage de la planète.
Contrairement à Mercure ou la lune, la masse de la Terre et donc sa gravité lui permet de retenir certains gaz et donc de maintenir une atmosphère.
Ma = Million d'années
Doc.2 : les indices de la formation de l'atmosphère primitive
Indice N°1 : Les météorites émettent des gaz lors de leur impact sur Terre
Les météorites en particulier les chondrites sont des vestiges de la formation des planètes du système solaire. Certaines en mouvement dans le système solaire, arrivent encore à la surface de la Terre. On peut en laboratoire déterminer leur composition en particulier pendant leur dégazage;
Nb: ce sont les météorites utilisées par Rutherford en 1956 pour déterminer l'âge de la Terre (rappel de première ES).
Indice N°2 : Les volcans émettent d'importantes quantités de gaz, notamment lors des éruptions.
Le dégazage n'est pas terminé. Il est observable encore de nos jours au niveau du volcanisme. Eruption du volcan Sinabung à Sumatra en Indonésie.
Reformulez les 2 hypothèses expliquant l'origine de l'atmosphère terrestre.
Faites une représentation graphique (avec ou non Google Sheets, en classe ou à la maison) de la moyenne entre la composition des gaz émis par les volcans avec ceux émis par les chondrites.
Expliquez à l'aide des documents ressources pourquoi ces pourcentages peuvent correspondre à une estimation de la composition de l'atmosphère primitive.
Faites une représentation graphique de la composition actuelle de l'atmosphère. Comparez.
Utilisez vos connaissances pour formuler une (minimum) où plusieurs hypothèses expliquant pour chaque gaz l'évolution des proportions des gaz.
Doc.4. Conditions atmosphériques et états physiques de l'eau.
Diagramme de phases de l'eau (H2O) Tableau des conditions atmosphériques en fonction de l'âge de la Terre
Doc.5. Roches des Jack Hills, d'où les zircons ont été extraits.
https://actugeologique.fr/2020/02/les-zircons-hadeens-plus-anciens-materiaux-de-la-terre/
Les zircons sont des minéraux que les géologues peuvent dater avec précision. Le plus ancien zircon terrestre, trouvé à Jack Hills (Australie), a été daté de 4,4 Ga. Il contient un excès d'isotopes 18O qui ne peut s'expliquer que par la présence d'eau liquide lors de sa formation.
5. Indiquez sur le diagramme de phases de l'eau, les conditions atmosphériques régnant sur Terre lors de la formation des Zircons. Que se passe-t-il à la surface de la Terre?
6. Quelle information apporte la découverte d'un zircon dans les roches de Jack Hill? Comment peut-on dater ce nouvel indice (rappel de première)?
Doc.6. Evolution de la composition de l'atmosphère.
Equation de dissolution du dioxyde carbone dans l'eau sous forme ionique : ion hydrogénocarbonate puis précipitation sous forme de carbonate de calcium (calcaire).
Doc.7. Schéma simplifié de la dissolution du CO2 atmosphérique
7. Expliquez la diminution du dioxyde carbone dans l'atmosphère.
8. Sous forme d'une liste de mots clés, relevez les étapes principales de l'évolution de l'atmosphère terrestre entre 4,6 et 3,3 Ma.
9. Réalisez une frise chronologique indiquant les mécanismes de l'évolution de l'atmosphère depuis la formation de la Terre jusqu'à la formation des océans.
Exercice 16 page 30 : l es défis de la terraformation de Mars
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