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L'oxygène

L'atmosphère primitive

   Catégorie : évolution
Mise à jour 01 juin 2013

Tous se passe il y a 4,5 milliard d'années, au début de la formation de notre système solaire. C'est à cet instant que nait l'atmosphère primitive des planètes.
Vénuset la Terresont 2 planètes telluriques, presque de même taille, formées au même moment avec les mêmes matériaux et pourtant leur atmosphère a évolué différemment.
A la surface de Vénus la pression atmosphérique est 90 fois plus élevée que sur Terre, sa température de surface est très élevée, 460°C en moyenne et les nuages se composent d'acide sulfurique.
Sur les protoplanètes en formation, la matière se condense en un noyau bouillonnant. Les gaz expulsés par la roche en fusion constituent l'atmosphère primitive retenue par la gravité. L'atmosphère terrestre est protégée par le bouclier magnétique du noyau terrestre, les vents solaires n'emporteront pas ces gaz comme cela s'est passé sur la planète Mars. L'atmosphère de la planète Mars est aujourd'hui 100 fois moins dense que la notre.
L'atmosphère primitive de la Terre contient une grande quantité de CO2. Ce gaz capable de retenir la chaleur représente encore aujourd'hui 95% de l'atmosphère de Vénus. Surchauffée l'eau de notre planète, jumelle de la Terre, s'est évaporée.

 

Pourquoi la Terre n'a pas subi la même évolution ?
Si la Terre avait conservé son atmosphère d'origine, elle aurait aujourd'hui la même atmosphère que Vénus. Le hasard gravitationnel a donné une autre orientation à la Terre. Une grosse protoplanète est venue arracher en grande partie cette atmosphère primitive, lors d'une collision gigantesque, qui a donné naissance à la Lune. Cette collision sera bénéfique pour nous, l'humanité. Débarrassée du mélange toxique d'origine, l'atmosphère va évoluer vers sa composition actuelle. Après la collision l'atmosphère ne se compose plus que de roche en fusion vaporisée et après plusieurs millions d'années elle va se composer d'azote, de CO2 et de vapeur d'eau, des éléments qui viendront du ciel et de l'intérieur de la Terre. L'azote et le dioxyde de carbone sont rejetés du noyau en fusion lors des éruptions volcaniques. Quant à l'eau, elle n'est pas issue des vapeurs émises lors du volcanisme intense du début de la création de notre planète. Les planètes terrestres se forment par agglomération d'astéroïdes, en quelques millions d'années seulement. Ce bombardement incessant du début va distribuer dans toutes les directions, les astéroïdes couverts de glace et augmenter progressivement la quantité d'eau des planètes.

 l'atmosphère de la Terre et de Vénus

Image : L'atmosphère de Vénus et celle de la Terre ont évolué de manière totalement différente, pourtant les planètes ont presque la même taille, 12 102 km de diamètre pour Vénus et 12 756 km pour la Terre.

L'apparition de l'oxygène

    

L'atmosphère primitive de la Terre ne contient pas encore d'oxygène ou en quantité infinitésimale. Un évènement va déclencher la production de dioxygène, il y a ≈2,5 milliard d'années. Ce sont les cyanobactéries qui ont envahi la Terre et rejeté assez d'oxygène, pour en faire un composant permanent de l'atmosphère. C'est l'époque de la grande oxydation ou la catastrophe de l'oxygène. Les cyanobactéries qui ont appris la photosynthèse oxygénique, absorbent le CO2 et utilisent l'énergie solaire pour casser les molécules d'eau, ce qui libère du dioxygène. Le fort pouvoir oxydant de l'oxygène transforme le fer en oxyde de fer qui se dépose sur les fonds marins. La Terre rouille, l'oxyde de fer se dépose en couches. Une fois les minéraux saturés, l'oxygène commence à s'accumuler dans l'atmosphère. Sous la poussée de l'oxygène, la vie va évoluer telle que nous la connaissons aujourd'hui. La croissance microbienne explose dans les eaux peu profondes des océans. Les cyanobactéries puisent leur énergie du Soleil grâce à leur activité photosynthétique. Elles sécrètent une sorte de gélatine pour se protéger des rayons ultraviolets. Elles évoluent en colonies bactériennes différentes et se répandent sur une grande partie de la planète. En puisant leur énergie dans le gaz carbonique, les cyanobactéries libèrent de plus en plus d'oxygène dans l'atmosphère naissante. Elles s'exposent à la lumière et libèrent un gaz toxique pour l'époque, l'oxygène, qui va doper la vie sur la planète entière. La Terre est aujourd'hui une oasis de vie, une singularité qu'elle doit au cocon de gaz qui l'enveloppe. Cette couche d'air nous isole de l'espace, nous nourrit et nous protège.

 

L'atmosphère terrestre (du grec ἀτμός, vapeur, air et σφαῖρα, sphère), ce bouclier miraculeux est la couverture gazeuse qui entoure la Terre. L'air sec se compose de 78,08 % d'azote, 20,95 % d'oxygène, 0,93 % d'argon, 0,038 % de dioxyde de carbone et des traces d'autres gaz. L'atmosphère protège la vie sur Terre en absorbant le rayonnement solaire ultraviolet, en réchauffant la surface, en retenant la chaleur par effet de serre et en réduisant les écarts de température entre le jour et la nuit. Il n'y a pas de frontière bien définie entre l'atmosphère et l'espace, cette limite externe de l'atmosphère est définie comme la distance supposée où les molécules de gaz atmosphérique cessent de subir l'attraction terrestre et les interactions de son champ magnétique. La couche d'air varie fortement en fonction de la latitude et du champ magnétique terrestre continuellement déformée par le vent solaire. L'air devient de moins en moins dense et s'évanouit peu à peu dans l'espace. Cependant l'altitude de 120 km marque la limite où les effets atmosphériques deviennent notables durant la rentrée atmosphérique d'un objet.
La ligne de Kármán située à 100 km, est considérée comme la frontière entre l'atmosphère et l'espace, cependant les dernières molécules de gaz atmosphérique qui cessent de subir l'attraction terrestre sont certainement bien plus loin.

nota: L'ambre qui coule des arbres, englue au passage une quantité de petits animaux, comme des insectes, des araignées, des organismes aquatiques et même du plancton marin. Cette résine, fossilisée, les conserve ensuite durant des millions d'années.

 cynaobacterie dans la résine

Image : Ci-contre, un joli filament bleu de cyanobactéries (Palaeocolteronema cenomanensis), inclus dans un bloc d'ambre datant de 95 à 100 millions d'années, trouvé en Charente-Maritime.
La conservation est exceptionnelle et la coloration bleue, due à la phycocyaninePigment de couleur bleue possédant une fluorescence rouge sombre, dominant chez les algues bleues. Les phycocyanines peuvent se trouver dans les cyanobactéries anciennement appelées, "algues bleues" et les algues rouges. La phycocyanine vient du grec "phyco" signifiant algue et cyanine venant de la couleur cyan. est bien perceptible.
crédit : CNRS-INSU, Rennes I

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