De l’atmosphère primitive à l’atmosphère actuelle

Introduction : Formation du système solaire et de la Terre

La Terre, comme toutes les planètes du système solaire se sont formées par un mécanisme appelé accrétion : lors de la formation du système solaire, des nuages de poussières et de gaz se sont agglomérés sous l’effet de la force de gravité.  
Les gros objets formés par accrétion se sont différenciés : les éléments denses (comme le fer ou le nickel) ont migré au centre de l’objet et les éléments moins denses (comme le silicium ou le calcium) ont migré à la surface de l’objet. La Terre est un de ces objets différencié avec un noyau, un manteau et une croûte.

Les plus petits objets, n’ayant pas suffisamment d’énergie (thermique) à disposition ne subissent pas de différenciation : tous les éléments restent mélangés. Ces petits objets une fois brisés (fragmentés) sont à l’origine de météorites que l’on appelle des chondrites (prononciation :« kondrite »)  
Ces météorites primitives sont les témoins du début du système solaire, elles ont permis de dater l’âge de formation de la Terre : A l’aide de l’étude de la désintégration radioactive des éléments, on s’est que cet âge est de 4,56 milliards d’années (Rappel de 1ère Enseignement scientifique partie « l’histoire de l’âge de la Terre »).

I/ L’atmosphère primitive et l’atmosphère actuelle

Atmosphère primitive : Atmosphère de la Terre juste après sa formation
il y a 4,56 milliards d’années
Quels indices nous permettent de connaître la composition de l’atmosphère primitive ?

 

A/Les témoins de la composition passée de  l’atmosphère

Aucun indice direct permet de connaître la composition atmosphérique de la Terre à ses début entre 4,56 et 4,2 milliards d’années puisque nous ne disposons d’aucune roches ou minéraux datant de cette époque.
Cependant des indices indirects peuvent nous donner des éléments de réponses :

L’atmosphère terrestre peut avoir une double origine :
– Soit les gaz proviennent de l’activité volcanique et donc du dégazage de la Terre.
– Soit ils proviennent des astéroïdes et comètes apportant des gaz lors d’impacts avec la Terre en formation.
En analysant aujourd’hui les gaz contenu par les météorites primitives (chondrites), restées inchangées dans l’espace depuis la formation du système solaire et en analysant les gaz rejetés par les volcans actuels, on peut avoir une idée de la composition des gaz majoritaire au début de la Terre.

Tableau : comparaison des gaz contenu dans une chondrite, une fumerolle volcanique et la composition actuelle de l’atmosphère actuelle de la Terre

Tableau : comparaison des gaz contenu dans une chondrite, une fumerolle volcanique et la composition actuelle de l’atmosphère actuelle de la Terre

Un autre témoin indirect de l’atmosphère primitive terrestre, les compositions de l’atmosphère de Vénus et Mars :

Vénus, Mars et la Terre sont 3 planètes telluriques (rocheuses) de composition similaire et de masse suffisamment importante pour retenir une atmosphère par gravité.
Elles ont subi toutes les trois un dégazage du manteau : gaz expulsés par des volcans ainsi que par le bombardement météoritique.
Cette même origine de leur atmosphère primitive laisse penser qu’elles devaient avoir une composition semblable.

 

Un autre témoin indirect de l’atmosphère primitive terrestre, les compositions de l’atmosphère de Vénus et Mars :

Vénus, Mars et la Terre sont 3 planètes telluriques (rocheuses) de composition similaire et de masse suffisamment importante pour retenir une atmosphère par gravité.
Elles ont subi toutes les trois un dégazage du manteau : gaz expulsés par des volcans ainsi que par le bombardement météoritique.
Cette même origine de leur atmosphère primitive laisse penser qu’elles devaient avoir une composition semblable.

 

A quoi ressemblait la Terre il y a 3 milliards d’années durant l’Archéen ?

Schéma, la Terre dans le système solaire, il y a 3 milliards d’années

Notre planète à cette époque est bien différente de celle que l’on connaît aujourd’hui :
Un jour d’une durée de seulement 16 heures, la Lune est bien plus proche dans le ciel, le soleil est moins lumineux et le volcanisme sur la planète est beaucoup plus intense.
La composition atmosphérique est mal connue mais plusieurs fais sont certains :
– Il n’y a pas de dioxygène par rapport à 0 % actuellement
– La quantité de CO2 était beaucoup plus importante qu’aujourd’hui : au minimum 30 % par rapport à aujourd’hui (0,04 %)