Atmosphère

Voir aussi ➝ Stromatolites

La Terre s’est formée par accrétion il y a ~4,8 Ga, soit près de 200 Ma après la formation du Soleil, et à peu près en même temps que les autres planètes du système solaire. Dans la même période notre proto-planète est supposé avoir été choqué par un corps errant de la dimension de Mars, intitulé Théia, provoquant outre une refusion complète de la Terre, a dû former un disque de débris qui par accrétion rapide sont à l’origine de la formation de la Lune mise en orbite comme son satellite.

L’atmosphère primitive est très riche en vapeur d’eau (80%) et le taux de CO2 est très élevé (15%). L’ambiance est extrêmement chaude et passe les 1000°C, en particulier car ces deux gaz ont un important effet de serre. Le dégazage volcanique contribue à la composition de l’atmosphère, nuancé par les chocs météoritiques qui sont en outre susceptible d’apporter de la matière de type organique. Alors que les températures baissent, l’eau fini par basculer à l’état liquide et par former l’hydrosphère. On envisage que quelques centaines de millions d’années ont suffit par justifier la baisse des températures expliquant à terme la formation de l’hydrosphère à partir de la vapeur d’eau. Il y a ~4 Ga, l’hydrosphère est en place et l’atmosphère, très appauvrie en vapeur d’eau est riche en CO2, mais ne contient pas d’O2. C’est dans l’hydrosphère que se trouve l’origine du vivant, conduisant assez rapidement à l’ancêtre commun de toute vie sur la planète, après une période d’évolution prébiologique : LUCA (Last Common Universal Ancestor). Le vivant se forme dans une ambiance sans O2 et ce n’est que lors de l’invention de la photosynthèse1, que d’abord l’hydrosphère et ensuite l’atmosphère se chargent en O2 . On trouve des traces de présence d’oxydation associée dans les sédiments (fers rubanés) marins dès ~3,5 Ga, puis sur les continents (sols rouges). La présence de Stromatolites dans les roches (connus depuis ~3 Ga), témoigne de l’existence d’êtres vivants de type Cyanobactéries. Les colonies procaryotiques des espèces actuelles conduit aux mêmes formations (principe d’actualisme). L’atmosphère progressivement, s’enrichie en O2. Ce gaz sous l’effet de rayons UV d’origine solaire, forme une couche d’ozone stratosphérique (O3). Cette dernière protège alors le êtres vivants de manière suffisante contre les UV nocifs du Soleil et le vivant part à la conquête des continents déserts jusqu’alors, il y a seulement 500 Ma. Le taux d’O2 atmosphérique approche les 20%. Entre temps le CO2 atmosphérique a diminué, piégé dans les roches sédimentaires carbonatées (calcaires) suite à la formation de l’hydrosphère ou consommé par la photosynthèse. Ce taux est devenu très faible puisqu’il est descendu vers 0,03% mais suite à la mobilisation d’énergies fossiles depuis la révolution industrielle, ce taux est monté à 0,04%. Or l’effet de serre de ce gaz est significativement élevé et ce changement de taux est réputé conduire au réchauffement de l’atmosphère, estimé désormais, en 2023 à près de 1,5°C globalement.


  1. La photosynthèse correspond à la réaction globale suivante : C02 + H20 ➝ C6H1206 + 02. La chlorophylle des végétaux verts, capte l’énergie solaire (photons) et par un jeu complexe de réactions intermédiaire permet son utilisation nécessaire à la réalisation de cette réaction chimique. La photosynthèse est donc à l’origine de l’O2 et de la matière organique à la base des ressources nutritives de l’essentiel des écosystèmes. L’ambiance enrichie en O2, permet le métabolisme respiratoire. ↩︎