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lorsqu'il se reproduit et évolue par sélection naturelle »
Qu’est ce que la vie?
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Cours 5 : Histoire de la Terre

  • 1. La Terre Partie 2 : Histoire de la Terre
  • 2. La semaine prochaine : Classe inversée sur la tectonique des plaques
  • 3.
  • 6. Quelle enveloppe est formée le plus tôt ? A. Le manteau B. Le noyau C. La croûte continentale D. L’atmosphère E. L’océan
  • 7. Le règne de Hadès Science & Vie 1.Différentiationdesenveloppes
  • 8. Ou comment expliquer la structure en enveloppes des planètes telluri 1.Différentiationdesenveloppes
  • 9. Comment expliquer les différences chimiques des enveloppes de la T JP Bourseau. 1.Différentiationdesenveloppes
  • 11. Sachant que la capacité calorifique des roches est de l’ordre de 1000J/kg/K, quelle énergie faut il pour faire fondre la Terre ? A. ~10^23J B. ~10^27J C. ~10^31J D. ~10^35J
  • 14. Fe et Ni sont tombés au fond par percolation, les autres matériaux migrent vers la surface  ségrégation par différence de densité. Individualisation du noyau < 30 Ma. Actuellement, plusieurs millions de tonnes de Fe cristallisent chaque jour et tombent au centre du noyau pour constituer la graine. 1.Différentiationdesenveloppes
  • 16. Ce zircon est le plus vieil élément terrestre connu Valley (2006) D’après Nutman (2006) Zircons de Jack Hills (4.4 Ga) Image environ 200 μm de diamètre 4.4 Ga 1.Différentiationdesenveloppes
  • 17. Martin et al. (2006) La dégazage de l’atmosphère La condensation des océans 4.537 Ga Très rapide !!! Probablement < 400 Ma T<1300°C (proto-croûte et refroidissement) 1.Différentiationdesenveloppes
  • 18. Yuichiro Ueno Yuichiro Ueno Rivière Acasta Orthogneiss avec des enclaves de roches ultramafiques Les plus vielles roches terrestres… les gneiss d’Acasta 4.06 Ga 1.Différentiationdesenveloppes
  • 19. Hawkesworth et Kemp (2006) Stabilisation des continents… et l’enregistrement géologique devient possible… 2 2 1 1 3 3 1.Différentiationdesenveloppes
  • 20. D’après Valley (2006) Distribution des roches de plus de 2.5 Ga 1.Différentiationdesenveloppes
  • 21. D’après Schopf (1999) Impacts > 250 km  vaporise tous les océans Vie pérenne possible qu’à partir de 3.9 Ga 3.9 Ga 4.537 Ga Impact  Lune Black-cat-studios Le bombardement météoritique 1.Différentiationdesenveloppes
  • 22. Manteau Primitif (MP) Noyau (N) Manteau Noyau atmosphère croûte Chondrites = informations sur la composition de la Terre globale. Noyau différencié < 50-100 Ma.Terre différenciée avec une croûte. atmosphère 1.Différentiationdesenveloppes
  • 27. Augmente en s’éloignant ~ origine externe Augmente en se rapprochant ~ origine intern 2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp
  • 28. Comment générer un champ magnétique ? • L’intérieur de la planète = aimant ? 1. Les matériaux perdent leur aimantation au dessus de 600- 1000°C 2. La température interne des planète dépasse 1000°C à partir de ~100km de profondeur Alors comment fait-on ? 2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp
  • 32. Un conducteur en mouvement • Silicates = ISOLANT ! • Métaux = CONDUCTEUR ! 2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp
  • 34. Qu’est ce que la vie? Génération spontanée: « Les plantes, les insectes, les animaux peuvent naître de systèmes vivants qui leur ressemblent, mais aussi de matière en décomposition activée par la chaleur du soleil. » (Aristote) Définition utilisée par la NASA pour ses recherches en exobiologie : « La vie est un système chimique auto-entretenu capable d'évolution darwinienne. ». Définition biologique de la vie : « Un organisme est dit vivant lorsqu'il échange de la matière et de l'énergie avec son environnement en conservant son autonomie, et lorsqu'il se reproduit et évolue par sélection naturelle »
  • 35. Qu’est ce que la vie? D’un point de vue biochimique: - Des molécules géantes - La clôture, la membrane cellulaire isole un milieu intérieur du milieu extérieur - Le métabolisme, une série de réactions chimiques actionnées par une source d’énergie externe - L’hérédité, mémoire moléculaire qui induit a chaque génération un schéma architectural préétablis
  • 37. Localité de North Pole Groupe de Warrawoona (Formation Dresser, 3,490 Ga) (Craton de Pilbara; NW Australie) Les plus vieux stromatolites 3.L’histoiredelavie
  • 39. Sur Terre Théorie d’Oparine (1924) du monde minéral… …obtenir des molécules organiques simples (matière prébiotique) : Acide cyanhydrique (HCN) et formaldéhyde (HCHO) http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre La théorie de la soupe primitive 3.L’histoiredelavie
  • 40. Expérience de Miller (1953) 3.L’histoiredelavie Un ballon avec un mélange gazeux soumit à l’action d’un arc électrique 3. Origine(s) de la vie? Stanley L. Miller (1930 - 2007)
  • 41. Résultats de l’expérience de Miller http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre Acide cyanhydrique (HCN) Formaldéhyde (HCHO) Acides aminés …Reste le problème de la composition de l’atmosphère 3.L’histoiredelavie
  • 42. Schopf (1999) matière prébiotique molécules organiques complexes ? ? On ne sait pas fabriquer des molécules organiques complexes (ou macromolécules comme les protéines ou acides nucléiques) dans des De la matière prébiotique aux macromolécules 3.L’histoiredelavie
  • 43. Atomes C, H, O, N Petites molécules H20, CH4, CO2, CNH, etc. Molécules simples Acide aminé, Nucléotide, Glucide, Acide gras Polymères Protéine ADN ARN Cellule MOLECULES PRE-BIOTIQUES = INERTES VIVANT Fabriqués dans les étoiles Fabriqués dans les NUAGES INTERSTELLAIRES OK, mais... composition atmosphère… ? ? 3.L’histoiredelavie
  • 44. Acides carboxyliques, acides aminés (plus de soixante-dix), bases nucléiques, amines, amides, alcools, etc. Météorite de Murchison (chondrite carbonée ; tombée en 1969 en Australie) 100 tonnes la quantité de grains interplanétaires arrivant tous les jours actuellement à la surface de la Terre 3.L’histoiredelavie Et si la vie ne venait pas de la Terre ?
  • 45. Craton de Pilbara (Australie) Groupe de Warrawoona Localité d’Apex Chert Les plus vieux microfossiles ? (Apex Chert) 3.465 Ga 11 espèces de microfossiles décrites Archaeoscillatoriopsis disciformis, n. gen., n. sp. (M, holotype) 3.L’histoiredelavie
  • 46. Brasier et al. (2005) – Prec. Res. 140 Microfossiles se trouvent dans des brêches, à l’intérieur de veines hydrothermales ! Si microfossiles, non-phototrophes (donc pas des cyanobactéries !) 3.465 Ga Les plus vieux microfossiles ? (Apex Chert) 3.L’histoiredelavie
  • 47. 3.35 Ga Biofilms et 2 types de bactéries (bacillaires et coccoïdes) 3.L’histoiredelavie Les plus vieux microfossiles ? (Fig Tree Cherts – Afrique du Sud)
  • 48. 2.7 Ga Les biomarqueurs (stéranes) Plus anciennes traces d’Eucaryotes Craton de Pilbara Groupe de Hamersley Formation de Roy Hill Brocks et al 1999 3.L’histoiredelavie
  • 49. Groupe de Roper 1.492 Ga 120µm 2.1 Ga ??? Grippania Tappania 2.7 Ga Biomarqueurs 3.L’histoiredelavie Premiers eukaryotes
  • 50. 250 fossiles de potentiel organismes pluricellulaire (Gabon). Potentiellement pseudofossiles 2.1 Ga 3.L’histoiredelavie Premiers pluricellulaires ?
  • 51. Plus vieil organisme multicellulaire connu. Algues rouges 1.2 Ga Bangia (récent) ♂ Plus anciennes reproduction sexuée 3.L’histoiredelavie Plus vieux pluricellulaires
  • 52. Ce qu’il faut retenir • La différentiation des enveloppes est possible grâce à la fusion des matériaux • Elle est réalisée en très peu de temps (avant la fin de l’Hadéen, sauf peut-être pour la croûte continentale) • Le dynamisme interne se met en place très tôt dans l’histoire de la Terre (1er milliard d’année tout au plus) • La vie semble être présente dans les plus vieilles roches terrestre déjà • Elle s’est développée lentement, s’est diversifiée après l’Archéen avant d’exploser il y a 500Ma.