Když se trosky sluneční soustavy splynuly na planetách nyní obíhajících kolem Slunce, většina z nejlehčích plynů vytvořila krátkou tenkou atmosféru kolem rotující koule skal, která se stala Zemí.
Od té doby se atmosféra změnila a stále se přizpůsobuje životu. Zemské systémy zůstávají dnes stejně dynamické jako během této rané historie Země.
Nejstarší atmosféra Země
Nejstarší atmosféra Země předchází nebo se možná shoduje s konečným hromaděním materiálu, který nyní tvoří planetu. Vodík, hélium a sloučeniny obsahující vodík krátce obklopily formující se Zemi.
Část těchto lehkých plynů, zbytky ze Slunce, unikla gravitaci Země. Země ještě nevyvinula své železné jádro, takže bez ochranného magnetického pole sluneční sluneční vítr odfoukl světelné prvky obklopující proto-Zemi.
Druhá atmosféra Země
Druhá vrstva plynů, která obklopovala Zemi, by se dala nazvat první „skutečnou“ atmosférou Země. Rotující koule roztaveného materiálu se vyvinula z úlomků formující se sluneční soustavy a probublávala a vířila. Radioaktivní rozpad, tření a zbytkové teplo udržovaly Zemi v roztaveném stavu po dobu půl miliardy let.
Během této doby způsobily rozdíly v hustotě potopení těžších prvků Země směrem k vyvíjejícímu se jádru Země a lehčí prvky stoupaly k povrchu. Sopečné erupce uvolňovaly plyny a začala tvorba atmosféry.
Atmosféra Země se tvořila z plynů uvolňovaných konstantní vulkanickou činností. Plynná směs by byla velmi podobná složení uvolněnému během moderních sopečných erupcí. Mezi tyto plyny patří:
- Vodní pára
- Oxid uhličitý
- Oxid siřičitý
- Sirovodík
- Kysličník uhelnatý
- Síra
- Chlór
- Dusík
- Sloučeniny dusíku jako amoniak, vodík a metan
Nedostatek rzi v časných horninách bohatých na železo ukazuje, že v rané atmosféře Země nebyl mezi plyny žádný volný kyslík.
Když se Země ochladila a plyny se hromadily, vodní pára se nakonec začala kondenzovat do hustých mraků a začaly pršet. Tento déšť pokračoval miliony let a nakonec vytvořil první oceán Země. Oceán byl od té doby nedílnou součástí historie atmosféry.
Třetí formace atmosféry Země
Když porovnáme ranou atmosféru Země s její současnou, jsou zřejmé hlavní rozdíly. Ale změna z redukující atmosféry, jedovaté na nejmodernější formy života, do současné atmosféry bohaté na kyslík trvala asi 2 miliardy let, téměř polovinu délky života Země.
Fosilní důkazy ukazují, že nejčasnější formy života na Zemi byly bakterie. Sinice, což jsou bakterie schopné fotosyntézy, a chemosyntetickým bakteriím nacházejícím se v hlubinných průduchech se daří v atmosféře bez kyslíku.
Tyto druhy bakterií by mohly prospívat ve druhé zemské atmosféře. Důkazy ukazují, že se jim dařilo dlouho, šťastně přeměňovali oxid uhličitý na jídlo a uvolňovali kyslík jako odpadní produkt.
Nejprve se kyslík spojil s horninami bohatými na železo a vytvořil první rez ve skalním záznamu. Uvolněný kyslík ale nakonec překonal schopnost přírody kompenzovat. Sinice postupně znečisťovaly své prostředí kyslíkem a způsobovaly vývoj současné atmosféry Země.
Zatímco sinice chrlily kyslík, sluneční světlo rozkládalo amoniak v atmosféře. Amoniak se rozkládá na dusík a vodík. Dusík se postupně vytvářel v atmosféře, ale vodík, stejně jako první atmosféra Země, postupně unikal do vesmíru.
Současná atmosféra Země
Asi před 2 miliardami let došlo k přechodu z atmosféry sopečného plynu do současné atmosféry dusíku a kyslíku. Poměr kyslíku a oxidu uhličitého v minulosti kolísal a během roku dosáhl maxima bohatého na kyslík, přibližně 35 procent Období karbonu (Před 300–355 miliony let) a nízký obsah kyslíku asi 15 procent těsně před koncem roku Permské období (Před 250 miliony let).
Moderní atmosféra obsahuje asi 78 procent dusíku, 21 procent kyslíku, 0,9 procent argonu a 0,1 procenta dalších plynů, včetně vodní páry a oxidu uhličitého. Tento poměr s určitými výkyvy poměru kyslík-oxid uhličitý umožnil vývoj života na Zemi.
Naopak interakce mezi fotosyntetizujícími rostlinami a dýchajícími zvířaty udržují aktuální atmosférický poměr plynů.