Exercice 1 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Métropole 1 remplacement 2026

Expliquer comment la formation, l'altération et l'utilisation de certaines roches entraînent des modifications de la température atmosphérique de la Terre.

Réponse : Introduction La température globale de l'atmosphère terrestre est étroitement couplée à la concentration de gaz à effet de serre, notamment le dioxyde de carbone ($\text{CO}_2$). Les roches de la lithosphère constituent d'immenses réservoirs géologiques de carbone. Leurs cycles de formation, d'altération et d'exploitation influencent directement le bilan radiatif planétaire. 1. Formation des roches et modifications thermiques * Formation de roches carbonées (piège à $\text{CO}_2$ et refroidissement) : La biosphère fixe le carbone par photosynthèse. Dans des conditions anoxiques particulières (ex. marécages du Carbonifère), la matière organique échappe à la décomposition bactérienne. Elle est enfouie et forme des roches carbonées (charbon, pétrole, gaz). Cette fossilisation constitue un puits net de carbone à long terme. Elle réduit le $\text{CO}_2$ atmosphérique et induit un refroidissement global (glaciation fini-carbonifère). * Formation de roches magmatiques (émission de $\text{CO}_2$ et réchauffement) : Lors du volcanisme des dorsales (basaltes en coussins) ou des points chauds/trapps, le dégazage mantellique injecte d'importantes quantités de $\text{CO}_2$ dans l'atmosphère et les océans. Il amplifie l'effet de serre et réchauffe le climat. 2. Altération des roches silicatées et refroidissement planétaire * L'exposition à l'atmosphère des roches magmatiques silicatées (granites continentaux, basaltes) entraîne leur altération chimique par les eaux de pluie chargées en acide carbonique ($H_2O + \text{CO}_2 \rightarrow H_2\text{CO}_3$). * L'hydrolyse des minéraux silicatés prélève du $\text{CO}_2$. Exemple de l'anorthite : $\text{CaAl}_2\text{Si}_2\text{O}_8 + 2\,\text{CO}_2 + 3\,H_2O \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\,\text{HCO}_3^- + \text{Al}_2\text{Si}_2\text{O}_5(\text{OH})_4$. * Les ions dissous sont acheminés vers les océans, où précipitent les carbonates : $\text{Ca}^{2+} + 2\,\text{HCO}_3^- \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{CO}_2 + H_2O$. * Au bilan, 2 moles de $\text{CO}_2$ sont consommées pour 1 mole rejetée. L'altération des silicates suivie de la sédimentation carbonatée est donc un puits net de $\text{CO}_2$. Elle est responsable de refroidissements lors des orogenèses (érosion des chaînes hercynienne ou himalayenne). 3. Utilisation anthropique des roches et réchauffement contemporain * Depuis la révolution industrielle, l'Homme brûle massivement les roches carbonées (charbon, hydrocarbures) pour produire de l'énergie ($C + O_2 \rightarrow \text{CO}_2$). * Ce déstockage ultra-rapide réinjecte en quelques décennies du carbone enfoui pendant des millions d'années. * L'augmentation abrupte du $\text{CO}_2$ atmosphérique (mesures depuis 1958 au Mauna Loa) renforce l'effet de serre. Elle explique le réchauffement climatique actuel. Conclusion Les roches sont à la fois des puits de carbone (fossilisation de la matière organique, altération des silicates suivie de la précipitation des carbonates) et des sources de carbone (dégazage volcanique, combustion des roches fossiles). Les processus naturels modifient la température sur des millions d'années. À l'inverse, l'utilisation humaine des combustibles fossiles libère ce carbone en quelques siècles, ce qui explique la rapidité exceptionnelle du réchauffement actuel.