Brevet 2021 Polynésie : un voyage vers Mars en physique-chimie

La partie de physique-chimie de l'épreuve de sciences du brevet 2021 en Polynésie est notée sur 25 points, avec une durée conseillée de 30 minutes. Elle suit un projet de mission habitée vers Mars : le trajet entre les deux planètes, la production d'eau et de dioxygène sur place, puis la communication par radio avec la Terre. Le sujet mêle donc astronomie, chimie et calcul de durée, avec un schéma des orbites, deux équations de réaction, un extrait de la classification périodique et un graphique de la distance Terre-Mars.

Le système solaire et la durée de la mission

La première question demande de décrire le système solaire avec des mots imposés : étoile, planète, Soleil, Terre, tourner. Il suffit d'écrire que le Soleil est une étoile autour de laquelle tournent huit planètes, dont la Terre et Mars, en vérifiant que chaque mot figure dans la réponse. Il faut ensuite associer les quatre étapes de la mission aux lettres du schéma. Z et V sont sur l'orbite de la Terre, H et E sur celle de Mars, et le sens des flèches donne l'ordre : Z, H, E puis V. La durée totale se calcule ensuite : 180 jours d'aller, 550 jours de séjour et 180 jours de retour, soit 910 jours. Le piège classique consiste à oublier le retour et à répondre 730 jours.

Produire de l'eau et du dioxygène sur Mars

Les deux équations montrent des espèces chimiques qui disparaissent, comme le dioxyde de carbone et le dihydrogène, et d'autres qui apparaissent, comme le méthane et l'eau : ce sont donc des transformations chimiques, et non des changements d'état. L'eau et le dioxygène sont bien produits, car leurs formules H₂O et O₂ sont écrites à droite de la flèche. Pour la molécule de méthane CH₄, le chiffre en indice compte l'atome écrit juste avant lui : un atome de carbone et quatre atomes d'hydrogène. Attention à écrire « hydrogène » pour l'atome, et non « dihydrogène ».

Le délai d'un message radio

La dernière question est la plus longue. On lit sur le graphique une distance d'environ 2 unités astronomiques en 2031, soit 300 000 000 km. Avec t = d / v et une vitesse de 300 000 km/s, le message met 1 000 secondes, environ 17 minutes. La conversion en kilomètres est indispensable, puisque la vitesse est donnée en km/s. Il reste à conclure : l'aller et le retour d'un échange prennent plus d'une demi-heure, ce qui est bien trop long en cas d'urgence.

Nos conseils

Soigne la lecture du graphique en traçant des repères à la règle, écris toujours la formule avant le calcul et termine par une phrase qui répond vraiment à la question posée. Le corrigé détaillé reprend chaque question avec la méthode et les pièges à éviter.