Cours : La Terre, une planète abritant la vie

Les conditions environnementales indispensables à la vie

Tous les êtres vivants sont constitués d’eau

Si nous analysons la composition des êtres vivants, nous constatons qu’ils sont constitués d’un élément majeur : l’eau.
Ainsi, un être humain est constitué d’environ 65 % d’eau liquide, un animal comme la vache en contient 60 % et un végétal comme le blé en contient 78 %.
En effet, l’eau liquide entre dans la composition des organes mais aussi dans celle du sang, liquide indispensable à la vie pour le transport des nutriments et de l’oxygène dans l’organisme. Elle est également le constituant principal de la sève qui joue le même rôle de transport des éléments vitaux dans les végétaux.

D’autre part, l’eau liquide des océans, mers, étangs, lacs constitue le milieu de vie de nombreux êtres vivants.

• À travers ces exemples, nous voyons bien que l’eau liquide est un élément indispensable à la vie.

Quelles sont les conditions de sa présence ?

La présence d’eau liquide dépend de la température

Nous savons que l’état de l’eau dépend de sa température.

• Ainsi, en dessous de 0°C, l’eau se présente sous forme solide, c’est la glace.
• Au-dessus de 0°C et jusqu’à 100°C, elle est liquide.
• À partir de 100°C, elle se transforme en gaz, la vapeur.

Sur Terre, seuls les environnements ayant des températures comprises entre 0°C et 100°C peuvent contenir de l’eau à l’état liquide. Différents milieux terrestres, des plus froids (banquise au Groenland, désert de Sibérie) aux plus chauds (désert du Sahara), offrent cet intervalle de températures. La température moyenne de notre planète est d’ailleurs estimée à 15°C. L’eau peut y exister à l’état liquide et la vie a donc pu se développer en différents endroits.

Alors voyons comment notre planète a pu réunir les conditions permettant la présence d’eau liquide à sa surface.

La Terre est dans la zone habitable du Soleil

Nous savons que la Terre reçoit la chaleur de l’astre solaire. Plus on est proche d’une source de chaleur, plus la température est élevée, plus on en est éloigné, plus la température est basse.

• Ainsi, les différentes planètes du Système solaire présentent des températures qui dépendent de leur distance au Soleil.

Mercure et Vénus, qui sont plus proches du Soleil que la Terre, présentent des températures moyennes plus élevées, dépassant les 100°C. Si elle est présente, l’eau se trouve donc sous son état gazeux.

Mars au contraire est plus éloignée du Soleil que la Terre et possède une température bien plus basse (-50°C). L’eau y existe donc sous forme solide (glace).

• Ainsi, la distance au Soleil est une caractéristique indispensable à la présence d’eau liquide, et donc de vie sur une planète.

La Terre se situe à la distance optimale du Soleil, on dit qu’elle se trouve dans la zone habitable du Système solaire. Plus près, il fait trop chaud, plus loin comme c’est le cas pour Jupiter, Saturne Uranus et Neptune, il fait trop froid. Finalement, la Terre est la seule planète présentant des températures comprises entre 0°C et 100°C, qui permettent la présence d’eau sous ses trois états : solide, liquide, gazeux.

Définition

Zone habitable :

Une zone habitable est une région de l’espace autour d’une étoile où les conditions sont favorables à l’apparition de la vie.

Attention

Vénus a une température plus élevée que Mercure alors qu’elle est plus éloignée du Soleil, mais elle possède une atmosphère, contrairement à Mercure. Vénus a donc une température plus élevée que Mercure grâce à l’effet de serre.

Ainsi, la présence d’une atmosphère permet de retenir la chaleur et donc d’augmenter la température de surface comme le font les vitres d’une serre, c’est l’effet de serre.

Définition

Atmosphère :

Une atmosphère est une couche de gaz autour d’une planète.

Définition

Effet de serre :

L’effet de serre est un phénomène de retenue de la chaleur d’une planète par les gaz de l’atmosphère.

Sur Terre, il y a aussi un effet de serre qui permet d’avoir une température moyenne de 15°C. Sans ce phénomène, la température moyenne terrestre serait de -18°C et la vie serait impossible.

À retenir

La présence d’eau liquide est une condition indispensable au développement de la vie sur une planète. Elle dépend de sa température moyenne de surface, et donc de sa distance au Soleil, et de la présence d’une atmosphère créant un effet de serre.

L’apparition de la vie sur Terre

À l’origine, il y a 4,5 milliards d’années, la Terre ne présente pas les conditions requises pour accueillir la vie. C’est une énorme boule de magma qui doit refroidir pour avoir une surface solide.

Définition

Magma :

Le magma est de la roche en fusion à l’état liquide, qui peut contenir des gaz et des éléments solides en suspension.

L’expulsion des gaz de la roche en fusion produit une atmosphère primitive contenant une grande quantité de vapeur d’eau (sous forme gazeuse) et de dioxyde de carbone $(\text{CO}_2)$. En refroidissant, cette eau va devenir liquide et former le premier océan terrestre. La température de la planète va devenir favorable à l’apparition de la vie.

Vers – 3,5 milliards d’années, les premières formes de vie apparaissent dans les océans avec les stromatolithes, une structure issue des cyanobactéries. On retrouve encore aujourd’hui des traces fossiles de cet organisme unicellulaire.

Ces stromatolithes très nombreux absorbent le dioxyde de carbone $(\text{CO}_2)$ en abondance dans l’atmosphère.
Ils sont générés grâce à l’activité des cyanobactéries. Ces dernières absorbent elles aussi le dioxyde de carbone, comme les plantes vertes, et rejettent de grandes quantités de dioxygène $(\text{O}_2)$ dans l’atmosphère.

• Ainsi, la composition de l’atmosphère va changer au cours des temps géologiques pour s’enrichir en $\text{O}_2$, et s’appauvrir en $\text{CO}_2$ et vapeur d’eau. Une couche d’ozone va alors pouvoir se former à partir de l’oxygène.

Des fouilles paléontologiques vont montrer que la vie s’est ensuite développée et a évolué sous des formes diverses dans l’océan. Il y a 500 millions d’années, les premiers êtres vivants pluricellulaires ressemblant parfois à des méduses sont apparus, avec des nouvelles formes de vie utilisant l’oxygène.

Rappel

Un organisme pluricellulaire comporte plusieurs cellules.

Vers -430 millions d’années, grâce à la couche d’ozone protégeant des UV solaires, la vie envahit les continents, d’abord sous la forme de petits végétaux puis sous forme d’animaux ressemblant à des araignées, millepattes ou insectes.

Définition

UV solaires :

Les UV solaires sont des rayons solaires nocifs pour les êtres vivants.

À retenir

La planète Terre s’est formée il y a 4,5 milliards d’années à partir d’une sphère de magma. Présentant des conditions très hostiles à son origine, elle est devenue propice au développement de la vie grâce à son refroidissement qui a permis l’apparition des premières formes de vie dans les océans vers -3,5 milliards d’années.

L’enrichissement en $\text{O}_2$ et l’appauvrissement en $\text{CO}_2$ de l’atmosphère terrestre au cours des temps géologiques ont permis le développement de formes de vie diverses dans les océans mais aussi sur les continents.