THEME 1 : LA TERRE DANS L UNIVERS, LA VIE ET L EVOLUTION : UNE PLANETE HABITEE

THEME 1 : LA TERRE DANS L UNIVERS, LA VIE ET L EVOLUTION : UNE PLANETE HABITEE

Chapitre 1 : Les conditions de la vie : une particularité de la Terre? Intro : Photo de l environnement du lycée : De quoi est composée la Terre? Observation du lac : matière minérale(inerte) géosphère et vivante : biosphère DONC : La Terre est une planète (surface inerte) qui abrite la vie. Or, La Terre est la seule planète de notre système solaire sur laquelle la vie est présente. Elle s'est formée il y a 4,5 Ga (milliards d'années) et la vie y est apparue il y a environ 3,8 Ga. Problème : Quelles sont les caractéristiques de la Terre par rapport aux autres planètes? et qu est-ce qui permet la vie sur Terre? hypothèses: présence d'une atmosphère et composition adaptée (dioxygène), présence d'eau (liquide?), température? I. La Terre, une planète du SS A. Les objets du SS : Activité 1 Trier et mettre en évidence les éléments du système solaire (mobiliser ses acquis, extraire et organiser des informations) 1- A partir du diaporama, retrouver les différents éléments qui constituent le système solaire et les définir. 2- Lister les planètes en fonction de leur éloignement au Soleil (de la plus proche à la plus lointaine) Au sein de notre galaxie la Voie Lactée, le système solaire comprend une étoile, le Soleil, sphère de gaz très chaud, au cœur de laquelle se produisent des réactions nucléaires formant une source de chaleur et de lumière, et différents astres qui gravitent autour sans produire d'énergie. Parmi ces astres, on distingue: - les planètes, qui sont en orbite autour du Soleil et peuvent posséder des satellites naturels (ex: la Lune). Notre système solaire comporte 8 planètes: Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune - les astéroïdes objets célestes formé de roches, plus petit qu une planète et de forme quelconque, gravitant normalement autour du soleil sur une orbite située entre celles de Mars et Jupiter (ceinture d astéroïdes) - les comètes, qui sont composées de glace et de poussières et traversent le système solaire sur une orbite très allongée, l amenant périodiquement à proximité du Soleil. Elle apparaît alors formée d une tête formée de glace et de poussières et d une queue représentant les matériaux arrachés à la tête par le vent solaire. Le Soleil est une énorme boule lumineuse de gaz (constitué d ) à très haute température. Sa masse représente 99.8% du système solaire. C est une étoile banale, mais c est la plus proche de nous. Il est âgé de 4,6 milliards d années. La distance moyenne terre-soleil est de 150 millions de kilomètres soit 1 UA (unité astronomique). Après le soleil, l étoile la plus proche de la terre est Alpha Proxima du Centaure à 270 000 UA soit 4 année lumière (vitesse de la lumière 300 000 Km/s) La Terre possède un énorme satellite naturel la Lune qui tourne à 380 000 km de notre planète. Dès 1959, l engin russe Luna, puis les vaisseaux américains photographient de près ce satellite. L apothéose survient le 21 juillet 1969 lors de l alunissage d Apollo11 et des premiers pas sur la Lune des astronautes Neil Armstrong et Edwin Aldrin La plupart des planètes possèdent des satellites naturels, on en recense environ 60 dans le système solaire.

Rem : les planètes géantes possèdent des anneaux, ceux de Saturne sont les plus connus car ce sont les plus spectaculaires. Ils forment un disque de près de 4 00 000 kilomètres de diamètre et d un peu moins d un kilomètre d épaisseur et sont constitués de milliards de blocs de toutes tailles satellisés autour de la planète. La frontière du système solaire est située au niveau d un nuage de comètes : le nuage d Oort. B. Comparaison de la Terre aux autres planètes Activité 2 : Mise en évidence de plusieurs types de planètes (communiquer par différents modes de représentation ; réaliser un graphique). Le tableau ci-dessous présente quelques données sur les planètes du système solaire: Mercure Venus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune diamètre (en km) 4 870 12 100 12 750 6 790 142 790 120 600 51 100 40 600 volumique (en g/cm 3 ) 5,4 5,2 5,5 4 1,3 0,7 1,2 1,6 composition (principaux éléments) 1. Réalisez un graphique de la masse volumique des planètes en fonction de leur diamètre. (les planètes de même composition seront indiquées par un point de même couleur). 2. Repérez deux groupes de planètes en fonction de leur position sur le graphique (justifiez votre réponse). densité Me T V Ma la densité des planètes en fonction de leur diamètre planète formée de et de fer planète formée d' N U S J diamètre (milliers de km)

Premier groupe de planètes : Me V - T - Mars - masse volumique >4g/cm3 - diamètre <20000km Deuxième groupe de planètes : J S U - N - masse volumique <2g/cm3 - diamètre > 50000km Composition chimique rocheuse (silicate) Planète proche du Soleil Planète ROCHEUSE (TELLURIQUE) ou Interne Composition chimique gazeuse (H et He) Planète éloignée du Soleil Planète GAZEUSE ou Externe ou Géante Pluton n a pas la même composition (glace), diamètre très faible, masse volumique intermédiaire II. Les singularités de la Terre A. L originalité de la Terre Activité 3 : Comparaison des planètes rocheuses et mise en évidence des singularités de la planète Terre (saisir des données à partir d un logiciel et les mettre en relation avec des données graphique) 1. A l aide du logiciel «planète 3D», compléter le tableau de comparaison concernant les planètes rocheuses. 2. Entourez les particularités de la Terre qui vous semblent liées à la présence de la vie. 3. Compléter le document «Diagramme de phase montrant l état de l eau sur les planètes rocheuses» en positionnant les conditions de pression et de température des planètes rocheuses. (Penser aux légendes). En déduire la particularité de la planète Terre ainsi que les facteurs qui déterminent l état de l eau sur une planète. Planète ou satellite Distance au Soleil Diamètre (km) volumique (g/cm 3 ) Mercure 4879 5.4 Vénus Terre 1210 4 1275 6 5.2 5.5 (kg) Composition chimique globale Température Lune 150150 3475 3.34 7.1.10 23 155 +100/- -20 Mars 6794 3.9 Pression atmosphérique Epaisseur de de surface l atmosphère (hpa) 2.10-9 9.10 4 1000 6 Composition de l atmophère 0 inexistante - Jupiter 778 Saturne 1434 Uranus 2873 Neptune 4495 1429 84 1205 36 5111 8 4952 8 1.3 0.7 1.3 1.6 1.10 26 1.93 10 27-110 Très élevée 1000 km 5.67. 10 26-140 Très élevée 1000 km H 2 (78%), He(20%), H 2 (88%), He(10%), 8.67 10 25-195 Très élevée 6500 km H 2, He, CH 4-200 10-2 4500 km CH 4, N 2 Planète ou satellite Distance au Soleil Diamètre (km) volumique (g/cm 3 ) (kg) Compositio n Température Pression atmosphérique de surface (hpa) Epaisseur de l atmosphère Composition de l atmophère

Mercure 58 4879 5.4 Vénus 108 12104 5.2 Terre 150 12756 5.5 3.28 10 23-173/+430 +167 4.86 10 24 +464 5.96.10 24-60/+60 +15 Lune 150150 3475 3.34 7.1.10 23 +100/-155-20 Mars 228 6794 3.9 Jupiter 778 142984 1.3 Saturne 1434 120536 0.7 Uranus 2873 51118 1.3 Neptune 4495 49528 1.6 6.4 10 23-100/+20-65 1.93 10 27-110 5.67. 10 26-140 8.67 10 25 1.10 26-195 -200 2.10-9 Quasi inexistante 9.10 4 350 km 1000 6 Très élevée Très élevée Très élevée 500 km He, Na,K, H, en traces CO 2 (96%), N 2 (3.5%) H 2 O vap N 2 (77%), O 2 (21 %), CO 2, H 2, Ar (2%) H 2 O vap 0 inexistante - 120 km 1000 km 1000 km CO 2 (95%), N 2 (3%), Ar (2%) H 2 (78%), He(20%), H 2 (88%), He(10%), 6500 km H 2, He, CH 4 10-2 4500 km CH 4, N 2 Diagramme indiquant dans quel état se trouve l eau pour différentes conditions de température (en degrés Celsius) et de pression atmosphérique (en pascals)

B. les facteurs contrôlant les caractéristiques d'une planète et la présence de la vie Activité 4 : recherche des facteurs contrôlant les caractéristiques d'une planète et la présence de la vie (saisir et mettre en relation des données) A partir du diaporama, établir un lien entre taille de la planète, distance au soleil, force de gravité, atmosphère, effet de serre, température de surface, pression, eau liquide et vie. BILAN La Terre qui fait partie des planètes rocheuses du système solaire (planète formée de silicate, proche du soleil de forte densité et de faible diamètre), se distingue des autres (Mercure Vénus et Mars) par différents points. Tout d abord, sa distance au soleil suffisante pour limiter l échauffement et sa masse suffisante pour retenir les molécules par gravité, lui permettent de posséder une atmosphère (contrairement à Mercure). Cette atmosphère est constituée principalement de diazote (N 2 ), de dioxygène (O 2 ) et en eau (H 2 O) et de peu de CO 2. Ces proportions originales pour la terre sont notamment liées à la photosynthèse des végétaux, qui consomment le CO 2 et rejettent l O 2. Cette distance au soleil et cette atmosphère (contenant une faible teneur en CO 2, qui lui permet d avoir un effet de serre naturel), sont à l origine d une température de surface d environ 15 C et d une pression moyenne de 10 5 Pa. Ces deux paramètres permettent la présence d eau sous ses trois états et notamment sous forme liquide. Ce qui n est pas le cas des autres planètes rocheuses. Tous ces facteurs PARTICULIERS ont permis un grand développement de la vie (qui dans l état actuel des connaissances n est présente que sur Terre et est un des points fondamentales de son originalité) La distance des planètes à une étoile va donc permettre de définir une zone d habitabilité autour des étoiles sans pour autant que la présence de vie y soit certaine.

Remarque : - Graphique de zone d habitabilité ne tient pas compte de la masse de la planète! - Ce n est pas parce que les conditions d habitabilités sont respectées que la vie est forcément présente