L'eau de la vie PDF
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erre à portée de main -IJ1 - ri 0 N u --.... Dans la même collection : La valse des continents, P. De Wever et F. Duranthon, 2015, ISBN: 978-2-7598-1183-0. COLLECTION « LA TERRE À PORTÉE DE MAIN » DIRIGÉE PAR PATRICK DE WEYER Cette collection, dont les textes sont ponctués d'anecdotes, de petites ques tions et richement illustrés, est destinée à un très large public. Elle a pour voca tion de présenter et de donner des notions très abordables en géologie sur les phénomènes et constituants de notre planète. Vl Q) u c: Q) 'Li (/) a.. 0 w Imprimé en France lJ) ri ISBN: 978-2-7598-1189-2 0 N @ ....... ..c: O'l Tous droits de traduction, d'adaptation et de reproduction par tous procédés, ·;::::: > o. réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n'autorisant, aux termes des ali u0 néas 2 et 3 de l'article 41, d'une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective », et d'autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d'exemple et d'illus tration,« toute représentation intégrale, ou partielle, faüe sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite» (alinéa 1er de l'article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constitue rait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal. © EDP Sciences 2015 Remerciements Je tiens à remercier pour leurs photos Jacques-Marie Bardintzeff, Jean-François Buoncristiani, Patrick Cabral, Jean-Yves Reynaud, Jean-Marie Rouchy, et surtout Brigitte Gonzalez et Laurent Carpen tier pour des prises de vue dédiées. Isabelle Baudin-Darsonval, Domi nique Carpentier et Monica Rotaru m'ont fait bénéficier d'une relecture critique du manuscrit. Je dois à Alexandre Lethiers la qualité des dessins toujours réalisés avec célérité et une inébranlable bonne volonté. l/l ô c: Q) ïJ (/) Q. 0 w U) .-i 0 N @ ...... .s:: CJl ï:: > o. u0 Sommaire 1 Qu'est-ce que l'eau ? ................................... 7 2 L'eau sur Terre ................................................ 9 D'où vient l'eau? ...................................................... g L'eau tombée.................................................................. 9 Conserver l'eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 L'eau équilibrée : solide-liquide-gazeuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Une planète calme et une faible biodiversité............... 14 Une planète active et une forte biodiversité................ 16 L'eau des minéraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Un océan dans le manteau? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 La vie et l'eau ont généré des centaines de minéraux................... 18 3 La vie et l'eau ................................................ 21 Le début de la vie...................................................... 22 De l'eau pour la vie ................................................... 23 L'eau solide plus légère que liquide : une chance pour la vie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2s l/l Avec la vie, l'océan puis l'atmosphère ô c: Q) deviennent oxydants .................................................. 21 ïJ (/) Q. Comment la vie a amené la glace................................ 30 0 w U) Sortir de l'eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . ... . .. . . . . . . .. . ... . . . . . . .. . . .. . .. . 32 .-i 0 N Des stratégies de développement @ « » ...... . , ' l •t .s:: l1ees a a nourn ure ................................................... 36 CJl ï:: o>. S'affranchir de l'eau par l'amnios............................... 37 u0 De l'eau, de la lumière et les vies s'enchaînent . . . . . . . . . . 38 4 L'eau et le climat ........................................... 40 Puiser l'eau de l'air pour les plantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Une eau super polluée. .. et pourtant bénéfique à la vie . . . 47 Chasser l'eau pour survivre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Aquifère et nappe phréatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 L'eau potable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 5 Les mythes sur l'eau ..................................... 56 L'eau dans les cosmogonies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Le déluge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 , , l' 0u est passee eau 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6 L'eau, demain ? ................................................ 61 Des guerres pour l'eau . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 , , .l.b Pr eserver un equ1 l re................................................ 62 Annexe ......................................................................... 63 Gt ossai re...................................................................... 66 l/l ô Orientations bibliographiques ....................... c: 11 Q) ïJ (/) Index .............................................................................. Q. 12 0 w U) .-i L'auteur....................................................................... 0 13 N @ ...... .s:: CJl ï:: >- 0. u0 , \ Copyright© 2015 EDP Sciences . \·~· CHAR!:• • ,:!a~!,~IGRAPHIQUE '.~e~a~o~l~o~m!!i~~!~~phy • .J ·j !UGS . 1 i l ~ f3:1 J .5 j ~· ~ tJ!, ,§.5 ~ t3:, ~ ~~ t,r., s.r>e Elage sene S... l!uige tre Systome !nc!::i! H o1 o c 6 ne 1r Supéneur <.\ 00~ .011_,.1 ,7 ..,... .......,........_ w KIm TI1mh.. o... 1 n1d1 e gn1o n 1 1•5•S2O'1a0.G1a1 ---F-emennlen 364tt0• N>X>- C!: r:-ydomg-e elm lm.e inn <!.\. , -•58"315 .21 PlélstC>Une. Moyen O 111 167 3 .. , 0 ~ "\ 3722 .tl a ' pror6torol1JU'l ~ co CalRbrlen <.\ Oxfordlen J . Ton•en . 0~ • • Gélaslen <.\ ""1- u8"0"a6" 1' BCaRl'hl loovn•i ilo!nn ~ 111668638 ~3 •.tt1ll o32 • Fraan•on e~t. 382 7 %18 .,• ·.,' • Slénlen i:!) 1000 ~Pl 10 _c é ne· 1-·, --P-zka llnS celnéce ienn <~.\ 36.!353030 BA.a11léo. nc1i1o·1nn. ~. 1t7740 31 .,t1l o4 ~c Moyon GE-11vfééUl1eenn a' l 3877 rO a i.·. ·1' protéM«> OzSo>O<· JUO f EC1Ul.e n L;!I1)) 11240000 ~ M"'-'1"1°" <.\ 7.2AO Toarc:ten <.\ 3933:1!2 ~ ' Colymmlon 1 ·ag>> Tortontcn "~' 1162 •_i; J:-::r-.· ,_;;; :::;o 1 I02.7 %0 7 Emsien ~«1 : ;·>----- ·s1a1t1trl1111 Q) -za > ~ltocène SPrrav"UtPn <.\ 13 82 ~~"'- . 190 8 ~I 0 lnlC11eu1 p 1agu1en ._. 440170 8G ~~26 8 .; .· ~ ~ 1800 :C:::Ti Langh1en 1511 1 • ·111 .. ~1:..J il_ 11193 .tO 3 Lochkovien l PINo- OroniOft (5 Burd1ga11 ..n 20"' . . 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Ur lL· CSo11mnp1oenn11. .en n 830t02 AKtutlnngSulrtlioenn 2793110 115 . 448n5 47. 1i:1l.'9 Y,..-_IoO. .•.O. ,t.. .... -,. . 0......,.. _.,..-.. .r.:: ",.:"0i" 0='"-=°._. - ..f=. _0,$. .S..P.,._- Conlacien 8869 a3 iiOO. 5J :!-j r··. l Cllur'llllft 8" a k"m "a*r ie'n 2299(5) S ..ttO0 .C FuronAll'n 1'· Jia/n!gi.sghea 1n0le n ".', '·-•49849 6 ~...~,,.:.t.at._: .."..: _t'O1SS:M.l:eb-tlS,.•watdS,...,. .- G-S:S~;P....~,,. . G:J> j Tu1on1en ...._, ,. 030 2 ..• 2989%02 , Pa1b1en ~-487 l~;•:. ..,',.:,". '...,.,.. ,• ....,',",!_.. .., ,._., _- i:---.,,s..•.. •i.l. '9•..., / I 11I~1.N l!5Z • r CènAolbmi an·on "'O' 1005 (0~0i. j '1 : .ë~?,•. :. . Sui:~. neur KGe szi.mh éolv1e1.- ne n ,,1' 33003707.t1O01t 1SA"• '"~' '.~, Gu0i rhuamn1ge 1ne n r~."t-,· _5005 .(*1!,C._'mS" _"'-,°_'•" "_-"•'•"_'·"~P.- l.Il,lM.•.GG.S.6.S.SP,1.P,t1_.. .... !,.•.... ,,.,...,.....l.l.O.,_.,M. . ...,, ., ___ _.. 1· O... en -1130 • ~ Moyen Mo&e0v1en 3152:102 1le ;•.! Et1111115 ~-_5045 .L...a..a. o..,o~o_·oo-_i-.. ..~_ .1•1,..._,_, ... ,_c..tx• ::\: l. nf. ~rieur 1 BeArpréttmenlo n - 125.0 1 •• ii a~l...i 1 Slur lplttfilef\u.'tJ SeBraps.u. hkfh.irciov..ne n 323 2 :tCH j ' • Sôr/es 2 FÉ.ttall•gn eo ,3. J- 551049 .-_. -.., .., ,0.0..1.1.,.1 1 ,1-t.1.c ·.1. ..,,. .".'.".. «, "~" .C,.·--s... , ... ., .1 ~-n·.,·.. c,_;... 1oH.. Hautarivi.en -- 113'929• . (·l: MGJ~n V1séen 3309.t0.2 . Eta(}" 2 -5?1 Ccc1" :l: .,.....c.........:.:.._.._o..:.:.c:.; _d -•-:.c._.c..:.o _ .o ... .: __.. Valangînien ' 3"18 7 :104 Tenaneuvleo -529 ~CM• -1398 ln. ..r lt·- Toumaislen Forlunlen . "';ouo ..... Berrlaslen .. • _ ·\4S.0 3S89J.0~ 541.0L1.D ~~-~ Klol~.at-r.PI..,_. Qu'est-ce que l'eau ? « L'eau est un organe du monde » a écrit Gaston Bachelard dans « L'eau et les rêves »publié en 1942. Cette métaphore laisse entendre que l'eau est quasiment un élément physiologique du fonctionnement de la planète. Elle en serait l'équivalent du sang. Elle irrigue, en effet, les continents par un réseau dont la morphologie peut évoquer celle du système circulatoire. Elle abreuve les êtres vivants et leur procure la nourriture, tout comme le sang apporte les éléments nutritifs. Elle charrie les limons et déchets, à l'égal du sang qui évacue les toxines. Son rythme est celui des pluies saisonnières comme les battements du cœur rythment les apports. Son fonctionnement peut être entravé par des barrages et conduire à une sorte d'embolie. Une surcharge d'éléments peut conduire à une thrombose et une asphyxie. L'eau est tellement prégnante que beaucoup d'aphorismes et citations y font référence. L'eau semble un produit banal. .. jusqu'à ce que l'on en manque : on ne connaît la valeur de l'eau que lorsque le puits est sec. » << Vl Q) u c: Q) 'Li (/) Q. 0 w lJ) ri 0 N @ ....... ..c: O'l ·;::::: > o. u0 -· l~liilll' Fig. 1 • La chute d'une goutte d'eau sur une surface provoque, en retour, une perle d'eau qui s'élève fugacement au-dessus de l'auréole de l'impact. ~__,__, 7 ' L'eau de la vie L'eau n'est pas un produit ordinaire. Il s'agit certainement de la seule molécule de cette taille, aussi simple en apparence que sa formule (H 0) 2 le laisse supposer, à combiner autant de propriétés aussi particulières. Tout d'abord, si cette molécule se comportait exactement selon les pro priétés des atomes qui la constituent et dépendent de leur position dans le tableau périodique des éléments, l'eau gèlerait à - 100 °C et se vapori serait dès - 70 °C. Elle doit les propriétés que nous lui connaissons à la liaison hydrogène, qui intervient dans l'architecture moléculaire de tous les êtres vivants. Cette interaction de type faible, relie les molécules d'eau liquide entre elles en un gigantesque réseau. Beaucoup de corps ont une grande solubilité dans l'eau. La solubilité est aussi l'image de cette liaison hydrogène. La formule chimique n'est donc qu'une simpli fication et la réalité change ses propriétés d'ébullition de 170 °C ! On imagine facilement l'importance pour les cellules. Vl Q) u c: Q) 'Li (/) Q. 0 w lJ) ri 0 N @ ....... ..c: O'l ·;::::: > o. u0 .... .. - 1 • 1 ,. 8 L'eau sur Terre D'où vient l'eau? L'eau tombée Le Soleil et les planètes sont nés il y a quelques 4 600 millions d'an nées d'un amas de poussières et de gaz que l'on appelle la nébuleuse pri mitive. Elle s'est effondrée sur elle-même, et a pris la forme d'un disque. La contraction de matière en son centre a porté sa température à plus de 10 millions de degrés et déclenché des réactions thermonucléaires qui ont conduit à une étoile: le Soleil. La Terre, et d'autres planètes du système solaire, se sont alors formées par agrégation de matériaux du disque, agglomération progressive d'éléments de plus en plus gros. Ce processus a duré quelques centaines de millions d'années. Tous les corps du système solaire ont subi un énorme bombardement météori tique dans les premiers 500 millions d'années de leur existence. Celui-ci a progressivement diminué mais reste continu : la Terre reçoit encore près de 500 tonnes de météorites par jour1 à l'état de poussières. Des traces de ce bombardement passé sont bien visibles sur la Lune. Si l'on Vl uQ) ne dénombre qu'une centaine de cratères encore visibles à la surface de c: Q) 'Li la Terre, c'est que la majorité d'entre eux a été effacée par l'eau, soit par (/) Q. érosion, soit par sédimentation. 0 w lJ) ri 0 OJnserver /'eau N @ ....... À l'origine, la Terre est une boule incandescente. Les éléments les ..c: O'l ·;::::: plus lourds s'enfoncent (nickel, fer ... ), les plus légers (calcium, sili > o. u0 cium, gaz) remontent en surface. Elle se refroidit lentement, une croûte se forme. -· - 1. Les estimations varient de 100 à 1 000 tonnes/jour. ~__.,_. , 9 L'eau de la vie Ni trop près (trop chaud : que du gaz, Vénus: 470°C) ni trop loin (trop froid, Mars : -70°C) "\,:, ua Soleil ? Mercure Fig. 2 • Positionnement de la Terre dans le système solaire. Son éloignement du Soleil induit l'énergie qu'elle en reçoit. Si la Terre était plus proche du Soleil, sa température serait telle que l'eau existerait sous forme de gaz. Si la Terre était plus éloignée du Soleil, sa faible température ne permettrait que l'eau sous forme de glace. Ni trop grosse (grand g = pas de gaz), C ni trop petite (petit g =gaz s'échappe) Vl Q) u Vénus c: Q) Soleil c 0 8 Q 'Li Mercure Terre (/) Q. 0 w Uranus lJ) Jupiter Saturne ri 0 N @ ...... ..c: .gi Fig. 3 • Taille relatives des planètes du système solaire. ê;: Si la Terre était plus grosse, sa force de gravité attirerait plus fortement toutes les u0 molécules: il n'y aurait pas de gaz, pas d'atmosphère2• Si la Terre était plus petite, sa force de gravité n'attirerait pas suffisamment les gaz, qui partiraient dans l'espace: il n'y aurait pas de vapeur, pas d'atmosphère. 2. On parle, ici, des planètes telluriques (constituées de matériaux rocheux), telles Mer cure, Venus, la Terre et Mars. Les planètes gazeuses, telles Jupiter, Saturne, Uranus et 1 Neptune, moins denses, ont donc une gravité bien moindre que les planètes telluriques. • 1 ,. 10
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