Da solsystemets affald smeltede sammen i de planeter, der nu cirkler omkring solen, dannede de fleste af de letteste gasser en kort, tynd atmosfære omkring den roterende klippe af klipper, der blev jorden.
Siden da har atmosfæren ændret sig, og den fortsætter med at tilpasse sig livet. Jordens systemer forbliver lige så dynamiske i dag som de var i den tidlige jordhistorie.
Jordens tidligste atmosfære
Jordens tidligste atmosfære forud for eller måske falder sammen med den endelige ophobning af materiale, der nu danner planeten. Hydrogen, helium og hydrogenholdige forbindelser omgav kort den formende jord.
En del af disse lette gasser, rester fra solen, undgik Jordens tyngdekraft. Jorden havde endnu ikke udviklet sin jernkerne, så uden et beskyttende magnetfelt blæste Solens kraftige solvind væk lyselementerne omkring protojorden.
Jordens anden atmosfære
Det andet lag af gasser, der omgav Jorden, kan uden tvivl kaldes Jordens første "rigtige" atmosfære. Den spindende kugle af smeltet materiale udviklet sig fra snavs fra det dannende solsystem boblet og churned. Radioaktivt henfald, friktion og restvarme holdt Jorden i en smeltet tilstand i en halv milliard år.
I løbet af denne tid fik tæthedsforskelle Jordens tungere elementer til at synke ned mod Jordens udviklingskerne og lettere elementer at stige mod overfladen. Vulkanudbrud frigav gasser, og dannelsen af atmosfære begyndte.
Jordens atmosfære dannet af gasser frigivet af den konstante vulkanske aktivitet. Gasblandingen ville have været meget lig den sammensætning, der blev frigivet under moderne vulkanudbrud. Disse gasser inkluderer:
- Vanddamp
- Carbondioxid
- Svovldioxid
- Svovlbrinte
- Carbonmonoxid
- Svovl
- Klor
- Kvælstof
- Kvælstofforbindelser som ammoniak, brint og methan
Manglen på rust i tidlige jernrige klipper viser, at der ikke var fri ilt blandt gasserne i Jordens tidlige atmosfære.
Da jorden afkøledes, og gasser akkumulerede, begyndte vanddampen til sidst at kondensere i tykke skyer, og regnen begyndte. Denne regn fortsatte i millioner af år og dannede til sidst Jordens første hav. Havet har siden været en integreret del af atmosfærens historie.
Jordens tredje dannelse af atmosfære
Når vi sammenligner Jordens tidlige atmosfære med den nuværende, er store forskelle tydelige. Men ændringen fra en reducerende atmosfære, giftig til de fleste moderne livsformer, til den nuværende iltrige atmosfære tog omkring 2 milliarder år, næsten halvdelen af jordens levetid.
Fossile beviser viser, at de tidligste livsformer på jorden var bakterier. Cyanobakterier, som er bakterier, der er i stand til fotosyntese, og kemosyntetiske bakterier, der findes i dybhavsåbninger, trives i en iltforarmet atmosfære.
Disse typer bakterier kunne trives i Jordens anden atmosfære. Beviser viser, at de trives i lang tid, ved at omdanne kuldioxid til mad og frigive ilt som affaldsprodukt.
Til at begynde med kombinerede iltet med jernrige klipper og udgjorde den første rust i bjergrekorden. Men til sidst overskred det frigjorte ilt naturens evne til at kompensere. Cyanobakterierne forurenede gradvist deres miljø med ilt og fik Jordens nuværende atmosfære til at udvikle sig.
Mens cyanobakterierne skar ilt ud, nedbrød sollyset ammoniak i atmosfæren. Ammoniak nedbrydes i nitrogen og brint. Kvælstof gradvist opbygget i atmosfæren, men brintet, ligesom Jordens første atmosfære, flygtede gradvist ud i rummet.
Jordens nuværende atmosfære
For omkring 2 milliarder år siden opstod overgangen fra den vulkanske gasatmosfære til den nuværende nitrogen-iltatmosfære. Forholdet mellem ilt og kuldioxid har svingt i fortiden og nået en iltrig høj på ca. 35 procent i løbet af året Kulstofperiode (300-355 millioner år siden) og et iltniveau på ca. 15 procent nær slutningen af Permperiode (For 250 millioner år siden).
Den moderne atmosfære indeholder omkring 78 procent kvælstof, 21 procent ilt, 0,9 procent argon og 0,1 procent andre gasser, herunder vanddamp og kuldioxid. Dette forhold med nogle udsving i forholdet mellem ilt og kuldioxid har gjort det muligt at udvikle liv på Jorden.
Omvendt opretholder vekselvirkningen mellem fotosyntetiserende planter og respirerende dyr det nuværende atmosfæriske forhold mellem gasser.
