Fiche de révision : L’atmosphère terrestre : son rôle dans l’apparition et dans le maintien de la vie

La formation de l’atmosphère et son évolution

• Formation de l’atmosphère et de l’hydrosphère
• L’atmosphère terrestre est apparue il y a environ 4,4 milliards d’années sous l’action conjuguée du dégazage des roches du manteau et des impacts des météorites.
• La composition de l’atmosphère primitive n’est pas la même qu’aujourd’hui :
• l’atmosphère primitive est riche en eau (80 %) et en dioxyde de carbone (jusqu’à 20 %), elle contient peu de diazote (< 5 %) et le dioxygène est absent (traces) ;
• l’atmosphère actuelle est riche en diazote (78 %) et en dioxygène (21 %), elle contient 1 % d’autres gaz (argon, dioxyde de carbone, méthane, etc).
• En raison de la forte présence de gaz à effet de serre, l’atmosphère primitive présente des températures élevées.
• Lorsque la surface terrestre s’est refroidie, l’eau sous forme de vapeur s’est progressivement condensée pour former les océans.
• L’oxygénation de l’atmosphère
• Les traces de vie les plus anciennes sont les stromatolithes formés par les cyanobactéries, apparues vers $-3,5\,\text{Ga}$.
• Par leur activité photosynthétique, les cyanobactéries dégagent du dioxygène qui enrichit l’océan, le rendant oxydant. Cette oxydation est visible grâce aux BIF (formations de fer rubané) : $\text{Fe}^{2+}+\text{O}_2\rightarrow\text{Fe}_2\text{O}_3$.
• À partir de -2,2 milliards d’années, après saturation de l’hydrosphère en dioxygène, il y a une oxygénation progressive de l’atmosphère.
• La concentration atmosphérique en dioxygène actuelle a été atteinte il y a 500 millions d’années environ.
• L’explosion cambrienne, qui amène une diversification des espèces, a lieu il y a environ 540 millions d’années, grâce à l’oxygénation des océans.
• Il existe ainsi un lien étroit entre biosphère et atmosphère : la présence et les variations de dioxygène atmosphérique sont liées aux activités métaboliques des êtres vivants (photosynthèse puis la respiration).

Formation de la couche d’ozone et impact sur l’émergence de la vie

• La couche d’ozone apparaît il y a 600 millions d’années, suite à la dissociation de molécules de dioxygène atmosphérique sous l’effet du rayonnement ultraviolet solaire.
• L’ozone absorbe les rayons UVc (les plus nocifs) et une grande partie des UVb, tandis que les Uva (les moins nocifs) et une faible portion d’UVb atteignent la surface terrestre.
• L’ADN absorbe principalement les longueurs d’ondes des UVc et le début des UVb, ce qui provoque une dénaturation ou une mutation de la molécule d’ADN.
• Avant l’apparition de la couche d’ozone, la vie en dehors des océans était impossible. Mais en bloquant une grande partie des UV, la couche d’ozone a permis une colonisation des continents par les végétaux puis les animaux.