Από τι δημιουργήθηκε η πρωτόγονη ατμόσφαιρα της Γης;

Η Γη σχηματίστηκε περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, μαζί με τους άλλους επτά πλανήτες στο ηλιακό σύστημα. Καθώς η Γη κρυώθηκε, δημιουργήθηκε μια πρωτόγονη ατμόσφαιρα από την εξάτμιση των πρώτων ηφαιστείων. Η πρώιμη ατμόσφαιρα δεν περιείχε οξυγόνο και θα ήταν τοξική για τα ανθρώπινα όντα, καθώς και για τις περισσότερες άλλες ζωές στη Γη σήμερα.

Η Γη πιστεύεται ότι σχηματίστηκε από αέριο και σκόνη σε τροχιά γύρω από τον ήλιο. Η συντριπτική πλειονότητα του αερίου θα αποτελείται από ελαφρύτερα στοιχεία, όπως υδρογόνο και ήλιο. Η πρώιμη Γη είχε μεγάλη ποσότητα υδρογόνου και ηλίου στην ατμόσφαιρα και αυτό θα μπορούσε να διαφύγει αργά στο διάστημα λόγω της χαμηλής μάζας αυτών των αερίων. Σήμερα, το υδρογόνο και το ήλιο αποτελούν λιγότερο από το 1% της ατμόσφαιρας της Γης.

Οι υδρατμοί παρήχθησαν από την πρώιμη ηφαιστειακή δραστηριότητα, καθώς επίσης και από κομήτες που μεταφέρουν νερό που επηρεάζουν τη γη. Οι υδρατμοί παρέμειναν στην αέρια μορφή, καθώς η πρώιμη Γη ήταν πολύ ζεστή για να υπάρχει νερό σε υγρή μορφή. Οι υγροί ωκεανοί δεν εμφανίστηκαν μόλις ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη γη.

Το διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώθηκε από ηφαίστεια στην πρώιμη Γη και ήταν ένα από τα κύρια συστατικά της ατμόσφαιράς του. Καθώς η Γη γερνούσε, η ποσότητα της ηφαιστειακής δραστηριότητας μειώθηκε και ορισμένοι οργανισμοί άρχισαν να χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα στη φωτοσύνθεση. Αυτό οδήγησε σε σταθερή μείωση των επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα. Η σημερινή ατμόσφαιρα αποτελείται μόνο από 0,04 τοις εκατό διοξείδιο του άνθρακα.

Τα ηφαίστεια στην πρώιμη Γη παρήγαγαν επίσης άζωτο, το οποίο έγινε σημαντικό συστατικό της ατμόσφαιρας. Το άζωτο είναι απαραίτητο για τη δημιουργία δομικών στοιχείων της ζωής, όπως τα αμινοξέα. Σήμερα, το άζωτο είναι το μεγαλύτερο συστατικό της ατμόσφαιρας της Γης, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 78% των αερίων.

Δεν υπήρχε οξυγόνο στην πρώιμη ατμόσφαιρα έως ότου απλοί οργανισμοί εξελίχθηκαν την ικανότητα να πραγματοποιήσουν φωτοσύνθεση. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το φως του ήλιου και το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ενέργειας, απελευθερώνοντας οξυγόνο ως παραπροϊόν. Γεωχημικές μελέτες δείχνουν ότι το οξυγόνο έγινε συστατικό της ατμόσφαιρας περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη γη. Ένα μικρό ποσοστό των ατόμων οξυγόνου που συνδέονται με τη δημιουργία όζοντος - ένα μόριο που αποτελείται από τρία άτομα οξυγόνου - στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Σήμερα, το οξυγόνο αντιπροσωπεύει περίπου το 21% των ατμοσφαιρικών αερίων και είναι απαραίτητο για τη ζωή. Το απλό μοριακό οξυγόνο χρησιμοποιείται από τα περισσότερα ζωντανά πλάσματα για τη δημιουργία ενέργειας. Η στιβάδα του όζοντος παίζει ουσιαστικό ρόλο απορροφώντας το επιβλαβές υπεριώδες φως στη σημερινή ατμόσφαιρα.