Apparition du dioxygène dans l'atmosphère terrestre

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Vie terrestre et évolution de l’atmosphère

P.20-21

Les plus anciennes traces d’êtres vivants sur Terre sont datées de 3,5 milliards d’années (Ga). Elles correspondent à des traces d’organismes unicellulaires marins.

➜ Quelles caractéristiques de l’atmosphère ont permis l’apparition de la vie ?
Quelles sont les interactions entre les êtres vivants et l’atmosphère ?

Évolution de la pression partielle de différents gaz au cours du temps

Cliquez ici pour retrouver plus d’informations l'évolution naturelle du atmosphérique.

Formation de fers rubanés

► Formation de BIF.

Exploitées comme gisement de fer, les formations de fer rubané (BIF pour banded iron formations) résultent de l’oxydation du fer présent dans les océans, entre -3,8 Ga à -2,0 Ga.
Quand la plus grande partie du fer a été oxydée en ions fer (III) , la teneur en dioxygène a augmenté dans les océans.

Oxydation du fer

Le dioxygène est un oxydant fort, c’est-à-dire qu’il peut réagir avec de nombreuses espèces chimiques dites réductrices selon une réaction d’oxydoréduction. C’est notamment le cas du fer. Celui-ci réagit avec le dioxygène pour former des oxydes de fer (de formule générale et pouvant être rouges). On dénombre trois oxydes de fer différents : , et . Les équations modélisant ces transformations sont :

Matériel nécessaire :

• béchers,
• sulfate de fer () solide ou solution de sulfate de fer (II) ((aq) ; (aq)),
• solution d'hydroxyde de sodium ((aq) ; (aq)) à mol⋅L-1,
• bulleur à dioxygène,
• spatule.

Protocole :

❯ Mélanger dans un bécher une pointe de spatule de sulfate de fer avec de l’eau du robinet, ou verser un peu de solution de sulfate de fer (II) dans un bécher.
❯ Agiter à l’aide d’une spatule.
❯ Ajouter quelques gouttes d’une solution d’hydroxyde de sodium.
❯ Un précipité vert caractéristique des ions fer (II) apparaît.
❯ Dans un deuxième bécher, mélanger une pointe de spatule de sulfate de fer (II) avec de l’eau du robinet.
❯ Placer un bulleur dans la solution pour incorporer du dioxygène. La solution vire au brun (apparitions des ions fer (III) ).
❯ Ajouter de l’hydroxyde de sodium. Un précipité rouille apparaît, il est caractéristique des ions fer (III) .

Indicateur de réussite

Avoir mis en relation l’origine de la formation des BIF et l’augmentation du dioxygène dans l’atmosphère.

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Les stromatolites : des structures mixtes

Les stromatolites sont des structures à la fois géologiques (roches carbonatées) et biologiques (formes proches des cyanobactéries) que l’on trouve dans les mers chaudes et peu profondes. Ils présentent un métabolisme photosynthétique et produisent donc du dioxygène. Des formes actuelles existent, mais on retrouve aussi des fossiles datant de 3,5 Ga, ce qui en fait les plus anciennes formes de vie connues.

Organisation des stromatolites

► Fossile hypothétique de cyanobactérie a. Cyanobactérie actuelle b.

Partez à la découverte des stromatolites en Argentine :

Indicateur de réussite

Avoir fait le lien entre l’apparition de la vie et la formation du dioxygène dans l’atmosphère.

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Respiration et photosynthèse participent aux transferts de dioxygène

► Les végétaux réalisent respiration et photosynthèse.

Les phénomènes de respiration, de photosynthèse et de combustion consomment et libèrent du dioxygène et du dioxyde de carbone. Les éléments qui consomment du dioxygène sont des puits, ceux qui en libèrent sont des sources.

Plus d’informations sur ces phénomènes :

Indicateur de réussite

Avoir identifié les principaux puits et sources de dioxygène.

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Quand est apparu le dioxygène dans l'atmosphère ?

Quand Est

Comment l'oxygène est apparu dans l'atmosphère ?

Quelle est l'origine du dioxygène qui s'est accumulé dans l'atmosphère terrestre à partir de ?