L'atmosphère terrestre et la vie : cours de Terminale

Quand tu respires, tu échanges des gaz avec l'air qui t'entoure. À l'échelle de la planète, le principe est le même : les êtres vivants prélèvent certains gaz dans l'atmosphère et en renvoient d'autres. L'atmosphère n'est donc pas un simple décor : elle est à la fois une condition de la vie et un produit de la vie.

Ce chapitre appartient au thème « Science, climat et société » de l'enseignement scientifique de Terminale. En Première, tu as surtout travaillé les phénomènes physiques du bilan radiatif terrestre. En Terminale, le programme met l'accent sur la part de l'humain dans l'évolution actuelle du climat global.³ Pour y arriver, il faut d'abord comprendre comment l'atmosphère fonctionne, ce qui la modifie et quel rôle les organismes vivants y tiennent.

Deux idées sont à retenir. D'abord, l'atmosphère est un mélange : plusieurs gaz y cohabitent, dans des proportions qui peuvent varier. Ensuite, elle est retenue par la gravité : sans cette attraction, les gaz partiraient dans l'espace. Cette seconde idée prend son sens quand on regarde Mars, dont l'atmosphère a, d'après les modèles, été en grande partie perdue (voir plus loin).

Le climat et l'atmosphère ne sont pas deux sujets séparés. Ils dépendent étroitement l'un de l'autre et constituent ensemble un système complexe, que l'on a du mal à représenter dans un modèle.⁴ C'est pourquoi les scientifiques travaillent avec des modèles et prennent soin de signaler les incertitudes.

Plusieurs familles de facteurs modifient l'atmosphère et le climat. C'est un passage à connaître avec précision, car il revient souvent dans les exercices.

Ce point est déterminant pour la suite. Un facteur géologique agit lentement ; l'activité humaine, elle, produit des effets sensibles sur une durée très courte à l'échelle de la planète. En comparant ces ordres de grandeur, on comprend pourquoi la période actuelle intéresse autant les scientifiques : les processus lents de la Terre pèsent peu sur quelques décennies, alors que l'influence humaine se remarque en un siècle.⁴

Les organismes vivants influencent l'atmosphère par les gaz qu'ils fabriquent ou qu'ils prélèvent : certains produisent de l'oxygène ou du méthane, d'autres consomment du dioxyde de carbone.⁴ Pour suivre ces échanges, les scientifiques raisonnent en réservoirs et en flux.

Un flux est un échange de carbone entre deux réservoirs. Imagine des baignoires reliées par des tuyaux : les baignoires sont les réservoirs, l'eau qui circule représente les flux. Le niveau d'une baignoire change dès que ce qui entre ne compense pas ce qui sort. C'est ainsi que l'on raisonne sur le cycle du carbone, que le programme demande d'étudier avec les réservoirs de carbone.³

L'association du climat, du carbone et de la tectonique fonctionne comme un mécanisme de régulation de l'atmosphère. Grâce à lui, la Terre offre des conditions favorables à la vie depuis environ 3,5 milliards d'années, période appelée ère biotique.⁴ Ces trois éléments sont reliés : le climat dépend de l'atmosphère, le carbone circule entre les réservoirs, et la tectonique (le mouvement des plaques de la lithosphère) est un facteur géologique qui agit sur de très longues durées.⁴

Comparer la Terre à une planète voisine aide à comprendre ce que l'on observe. Mars est elle aussi entourée d'une couche de gaz, mais très différente de la nôtre.⁵

Au sol, la pression moyenne martienne vaut 600 Pa, soit environ 170 fois moins que sur Terre. L'ensemble des gaz martiens pèse environ 25 000 milliards de tonnes (25 Tt), à peu près deux cents fois moins que l'enveloppe gazeuse terrestre.⁵ Le dioxygène n'y représente que 0,16 % du mélange.⁵

Comprendre les processus qui ont façonné l'atmosphère et l'ont fait évoluer est un travail récent.⁴ Quelques noms et dates jalonnent cette construction.

Remarque comment ces travaux recoupent les familles de facteurs : Arrhenius s'intéresse au dioxyde de carbone (lien avec le carbone, les facteurs biologiques ou humains), Wegener à la dérive des continents, ancêtre de la tectonique (facteur géologique), Milankovitch à l'orbite (facteur exogène).⁴ Chaque scientifique éclaire un morceau du système.

Parmi les facteurs d'évolution de l'atmosphère, l'activité humaine est récente : elle libère du dioxyde de carbone par ses différents usages.⁴ Les schémas du cycle du carbone en gardent la trace sous forme de modifications cumulées depuis le début de l'ère industrielle dans le réservoir atmosphérique.¹

Cette répartition montre qu'une modification de l'atmosphère a des conséquences bien au-delà de la météo : glaciers, côtes, biodiversité, agriculture, santé.² D'où la présence, dans le vocabulaire du programme, des stratégies d'atténuation et des stratégies d'adaptation.³