L'atmosphère terrestre et la vie

Calculer et construire

Un flacon contient 20 L d’air actuel. À partir de la composition de l’air donnée par le cours, calcule les volumes demandés, puis construis le diagramme en barres sur la grille.

1. 1.Calcule le volume de diazote, puis celui de dioxygène, contenus dans le flacon.

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   $20\times 0,78=15,6$ L et $20\times 0,21=4,2$ L.

   On applique chaque pourcentage au volume total : 78 % de diazote s’écrit 0,78 et 21 % de dioxygène s’écrit 0,21. 0,75 point par volume, unité comprise.

2. 2.Montre que les autres gaz du flacon occupent moins de 0,2 L.

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   $20\times 0,01=0,2$ L : comme ils font moins de 1 %, leur volume est inférieur.

   On calcule la limite, 1 % du flacon, puis on compare : une part inférieure à 1 % donne un volume inférieur à 0,2 L.

3. 3.Sur la grille, trace les trois barres. Note au-dessus de chacune sa hauteur en carreaux.

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   Diazote : 7,8 carreaux ; dioxygène : 2,1 carreaux ; autres gaz : moins de 0,1 carreau, barre à peine visible.

   Avec 1 carreau pour 10 %, la hauteur vaut le pourcentage divisé par 10. 0,5 point par barre juste et légendée.

4. 4.Pourrait-on construire le même diagramme pour l’atmosphère primitive avec les données du cours ? Justifie.

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   Non : le cours ne donne aucun pourcentage pour elle. Seule certitude : la barre du dioxygène serait nulle.

   On sait qu’elle était riche en dioxyde de carbone et en vapeur d’eau, issue du dégazage volcanique ; mais « riche » n’est pas une valeur, et on ne trace pas ce qu’on ne connaît pas.

Interpréter un graphique

Le document 1 donne l’allure de la teneur en dioxygène de l’air au cours de l’histoire de la Terre. Réponds aux questions en t’appuyant sur lui.

1. 1.Pourquoi la courbe reste-t-elle à zéro pendant la phase I ?

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   Aucun organisme ne réalise encore la photosynthèse : rien ne produit ce gaz.

   La phase I précède le repère P. L’atmosphère primitive, issue du dégazage volcanique, en est dépourvue, et le vivant ne l’a pas encore fabriqué.

2. 2.La photosynthèse commence en P, et pourtant la courbe reste à zéro pendant toute la phase II. Explique ce paradoxe à l’aide de la bande hachurée.

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   Le gaz produit ne gagne pas l’air : dans l’océan, il oxyde le fer, qui se dépose en fers rubanés.

   La bande montre le dépôt des fers rubanés pendant la phase II : l’océan joue le rôle de puits chimique et retient toute la production avant qu’elle n’atteigne l’atmosphère.

3. 3.Qu’est-ce qui, dans l’océan, explique le changement d’allure au début de la phase III ?

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   Il n’y a plus de fer à oxyder : le stock est épuisé.

   Quand il n’y a plus de fer à oxyder, le puits cesse d’absorber : le dioxygène s’accumule enfin dans l’air, et la bande hachurée s’arrête au même moment.

4. 4.Dans quelle phase faut-il placer la formation de la couche d’ozone ? Justifie.

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   Dans la phase III, une fois l’air enrichi.

   L’ozone naît de la dissociation du dioxygène en altitude par les ultraviolets : il faut que ce gaz soit déjà dans l’air, ce qui n’est le cas qu’en phase III.

5. 5.Un élève affirme : « Le document prouve que les fers rubanés sont causés par la photosynthèse. » Que vaut cette affirmation ?

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   Le document ne montre qu’une succession ; c’est le mécanisme d’oxydation du fer par le gaz produit qui établit la cause.

   La bande commence après P : c’est une corrélation temporelle. Le lien de cause tient au mécanisme connu, la photosynthèse libère du dioxygène qui oxyde le fer dissous.

Appliquer la méthode

Lis le document 2, puis réponds aux questions en citant les lignes utiles.

1. 1.Ligne 4 : d’où venait le dioxygène qui a oxydé le fer ?

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   Des cyanobactéries de l’océan.

   C’est l’étape « chercher le mécanisme » : par la photosynthèse, ces organismes libéraient le gaz dans l’eau, où il rencontrait le fer.

2. 2.Montre que la conclusion de la ligne 5 est fausse.

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   Ces couches prouvent au contraire que le gaz était capté dans l’eau : l’air ne s’en est chargé qu’après.

   Tant que du fer dissous restait à oxyder, le dioxygène était consommé dans l’océan : les fers rubanés précèdent l’enrichissement de l’air.

3. 3.Quelle étape de la méthode Camille a-t-elle sautée ?

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   Vérifier la chronologie sur la frise.

   Placés sur la frise, les fers rubanés viennent avant l’enrichissement de l’air : la cause qu’elle invoque, un air déjà riche, vient en réalité après.

4. 4.Réécris sa conclusion en une phrase qui nomme le mécanisme.

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   Des cyanobactéries produisaient déjà du dioxygène, aussitôt consommé par l’oxydation du fer de l’océan.

   La dernière étape de la méthode demande une conclusion qui nomme le mécanisme, ici l’oxydation, et non une simple coïncidence.

Écrire pour expliquer

Rédige un paragraphe de dix à douze lignes qui répond à la question : « Comment la photosynthèse de micro-organismes de l’océan a-t-elle rendu possible, plus tard, la vie sur les continents ? »

1. 1.Je pars de l’origine biologique du gaz.

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   Il provient de micro-organismes océaniques, les cyanobactéries, par photosynthèse.

   C’est le point de départ : sans ce gaz produit par le vivant, aucune des étapes suivantes n’a lieu.

2. 2.J’explique pourquoi l’air ne s’enrichit pas aussitôt.

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   Le fer dissous capte d’abord le gaz, qui ne gagne l’air qu’une fois ce fer épuisé.

   Le retard est un passage obligé du raisonnement : les fers rubanés en sont la trace.

3. 3.Je montre d’où vient l’ozone.

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   Ozone obtenu à partir du dioxygène, sous l’action des ultraviolets en altitude.

   L’ozone n’est pas un gaz de plus venu d’ailleurs : il dérive du dioxygène produit par le vivant.

4. 4.Je relie l’ozone aux ultraviolets et à l’habitabilité des continents.

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   Ce filtre rend la terre ferme habitable, ce qui permet la sortie des eaux.

   C’est la réponse à la question : la conquête des continents suppose ce filtre.

5. 5.Mes étapes sont dans l’ordre et reliées par des connecteurs de cause.

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   Par exemple : d’abord, or, une fois que, donc, c’est pourquoi.

   Un paragraphe explicatif montre l’enchaînement ; une liste d’étapes sans liens ne l’explique pas.