. . .

Sciences de la vie et de la Terre

Votre position dans le site

icône du fil d'arianeAccueil du site → tous les contenus du site → Article

Cet article a été importé depuis l'ancien site Académique de S.V.T. Sa forme actuelle est une forme transitoire, tandis que nous travaillons à l'adapter au site actuel. Il est possible qu'il y ait eu des erreurs lors de cette importation. Par avance veuillez nous en excuser.

En cas de problème d'affichage, vous pourrez retrouver l'article original ici : Article original dans nos archives

Martine Pernodet a commencé à travailler sur l'adaptation de cet article au nouveau site.

Si vous constatez des erreurs de fond ou de forme, vous pouvez nous le signaler en cliquant ici (formulaire à remplir)

Date : Novembre 2005
AUTEURS :
Marie-Jeanne PELLERIN, Catherine ROUSSEAU et Denis REBOUT
Jean François CORNUET (images et mise en forme)
Niveau concerné :
Lycée
Type : TP
première S
Utiliser les météorites afin de valider des hypothèses
sur la composition chimique de la planète Terre
Piste de correction

http://www.earthref.org/GERM/index.html
(En haut à droite de la page d’accueil, saisir : chondrite CI dans la fenêtre de recherche, dans la rubrique « Reservoirs ».)

La démarche suivie lors de ce calcul est la suivante :

  • Pour raisonner sur les composants de la chondrite à l’échelle atomique, il faut convertir les données massiques en données molaire.
  • L’oxygène contenu dans la météorite est insuffisant pour oxyder tous les cations. Cette particularité permet de répartir le fer présent sous trois formes : Fer métallique (Fe), Fer oxydé (FeO) et fer à l’état de sulfure (FeS) entre le manteau et le noyau car seul le fer oxydé est présent dans le manteau.
  • On répartit ensuite les éléments entre manteau et noyau grâce à nos connaissances sur le manteau.
  • Le retour au % massique permet de calculer les proportions du manteau et du noyau d’une planète théorique issue de l’accrétion de ce type de météorites qui composaient la nébuleuse protosolaire.
  • Le résultat théorique obtenu nous conduit à une planète constituée de 1/3 de noyau et 2/3 de manteau comme la planète Terre. Ce résultat valide nos hypothèses sur la composition du noyau inaccessible à toute étude directe.

a. Association des éléments trouvés dans la chondrite pour constituer un modèle de planète

Comparer la quantité d’oxygène disponible dans la météorite et la quantité d’oxygène nécessaire pour oxyder tous les cations de la météorite. Que constatez vous ?

Réponse attendue
La météorite contient 48,36% de dioxygène et le % de dioxygène calculé nécessaire pour oxyder tous les cations ( résultat de la colonne D) est de 59,47%.
Il manque donc du dioxygène et certains éléments ne seront pas totalement oxydés.
C’est le cas du fer que la météorite contient sous trois états : Fe, FeO et FeS. Le nickel n’est pas oxydé du tout.

b. Calcul des quantité de fer libre et lié

Calculer la quantité de métaux libres (Métal total) (C17) = nombre total d’oxygènes utlisés par les cations (D12) - total anions (C14).

Réponse attendue
Calcul de la quantité de métaux libres = différence entre les anions – les cations.
Le total des anions (O+S) = 58,47-55,38 = 4,09.
C’est le métal total.

Calculer la quantité de fer libre (Fe métal) (C20) = Métal total (C17) - Nickel (D10).

Réponse attendue
Pour calculer la quantité de fer libre (Fe) on effectue la différence entre métal total et Nickel.
Remplir le tableau, cellule C20
Fe = 4,09-0,68= 3,41

Calculer Fe0, sachant que sa valeur est égale au % d’oxydes restant (données de la colonne D) quand tous les autres cations du manteau sont combinés à O, cellule C18.

Réponse attendue
FeO = dioxygène - les cations oxydés sauf le fer et le nickel = 48,35 – (15,21+ 1,21X1,5 + 14,23X2 + 0,88) = 48,35 – 46,38= 1,97 (qu’excel arrondi à 1,98).
Cet oxygène restant est combiné au fer, c’est FeO.

Calculer maintenant FeS à partir de FeO et Fe total. Compléter le tableau, cellule C19.

Réponse attendue
L e total est de 12,41 (donnée tirée de l’analyse). Si FeO est 1,98 et Fe libre de 3,41
FeS= 12,41-(1,98+3,41) = 7,02

c. Calcul des % molaires des éléments du noyau et du manteau du modèle en intégrant les résultats obtenus sur la répartition du fer

Compléter le tableau colonnes F et G.

Réponse attendue
Le manteau contient tous les éléments oxydés dont FeO (ce qui est induit dans l’utilisation d’oxydes dans les tableaux de composition des minéraux).
Le noyau contient tous les éléments non oxydés : Fe, FeS et Ni.

d. Bilan

Observer les proportions du noyau et du manteau puis comparer avec les résultats obtenus par géophysique.
Comparer les données calculées pour le manteau avec les valeurs estimées par Hart et Zindler et dire si ce modèle peut convenir.

Réponse attendue
Le modèle calculé du manteau est converti en % puis en % d’éléments oxydés (c’est Excel qui le fait) de façon à avoir des données comparables à celles des analyses faites sur le manteau.
Les résultats obtenus sont comparables donc le modèle peut convenir.

Noter les proportions obtenues sur le schéma du modèle de planète Terre précédent.

Réponse attendue
2/3 manteau (66,75%) et donc 1/3 noyau.

C. Conclusion
Lesquelles de ces analyses quantitatives permettent de valider l’hypothèse proposée ? Justifier la réponse

Réponse attendue
L’analyse de l’image scannée ne permet pas de valider l’hypothèse car les chondres contiennent également du métal.
La différenciation entre manteau et noyau n’est pas validée.
Le traitement à l’aide de la fonction graphe d’Excel montre que la Terre peut dériver d’un ensemble de météorites mais la différenciation entre manteau et noyau n’est pas validée.
Le calcul à l’aide de la fonction tableur d’Excel valide la totalité de l’hypothèse.
La Terre peut résulter de la différenciation de ce type de météorite
.

Schéma Excel comparatif Chondrites-Terre globale
bouton
bouton





bouton