question posée le 28-05-2008 par Pierre
Pourquoi la composition de notre atmosphère est-elle celle-ci plutôt qu'une autre ?
Pourquoi l'azote ne prend pas le pas sur l'oxygène, et vice versa?
je suis curieux de la réponse, merci.
réponse du 22-12-2008 par Fabrice Mottez
La réponse à votre question est compliquée et induit de nombreux phénomènes.
La composition de l'atmosphère dépend de la masse de la planète, de la proximité du Soleil, de la composition chimique de la planète et de son histoire.
Plus une planète est massive, plus elle pourra retenir des gaz légers (hydrogène masse=1, hélium (masse=4)). Les petites planètes ne retiendront que les gaz les plus lourds (gaz carbonique (masse=44), ou oxygène O2 (masse=32)) ou même pas de gaz du tout.
Par exemple, les planètes géantes (de Jupiter à Neptune) ont une atmosphère riche en hydrogène, tandis que celui-ci s'est quasiment échappé de mars et de Vénus, et qu'il est rare sur Terre.
Les planètes comme Mars, Vénus, Titan sont riches en gaz carbonique plus lourd. Les planètes plus petites comme Mercure, la Lune, n'ont pas d'atmosphère.
La proximité du Soleil compte, car plus une atmosphère est chauffée par le Soleil, plus les molécules et atomes qui la composent ont des mouvements (désordonnés) rapides. Or si on va assez vite, on peut échapper à l'attraction de la planète et partir dans l'espace. La petite proportion d'atmosphère formée des molécules les plus rapides finit donc par s'échapper de leur planète. On parle d'évaporation de l'atmosphère. Comme ci-dessus, l'évaporation est plus forte autour des petites planètes, et pour les gaz légers.
Ce phénomène d'accélération peut être ralenti lorsque la planète a un champ magnétique, car celui-ci, une fois que les molécules en partance pour l'espace ont perdu un électron (sous l'effet des rayonnements UV du Soleil), ils sont capturés par le champ magnétique... et reviennent (du moins en partie) vers la Terre.
La composition de la surface est aussi importante. Par exemple, l'atmosphère de la Terre est pauvre en gaz carbonique car celui-ci a été capturé par les sols, via des réactions chimiques. Du coup, certaines roches terrestres sont riches en carbone. L'eau peut catalyser des réactions chimiques, donc l'existence des océans peut avoir des conséquences importantes sur la composition de l'atmosphère.
L'histoire des planètes est aussi très importante. Par exemple, sur Terre, on a des preuves que l'atmosphère d'il y a quatre milliards d'années n'était pas comme aujourd'hui. Il n'y avait pratiquement pas d'oxygène. C'était surtout de l'azote (comme aujourd'hui) et du gaz carbonique (rare aujourd'hui) du méthane (très rare aujourd'hui) de l'hydrogène (absent aujourd'hui, échappé) et beaucoup plus de vapeur d'eau qu'aujourd'hui.
Le fait que notre atmosphère soit riche en oxygène (aux alentours de 20%) est dû à la présence de vie. En effet, l'oxygène de l'atmosphère est principalement produit par l'extraction de l'oxygène à partir de molécules carbonées (notamment le CO2) par la photosynthèse des plantes.
