Kui Päikesesüsteemi praht ühines praegu Päikese ümber tiirlevateks planeetideks, moodustas enamik kergetest gaasidest maakeraks pöörleva kivimipalli ümber lühikese õhukese atmosfääri.
Sellest ajast alates on atmosfäär muutunud ja see jätkab eluga kohanemist. Maa süsteemid jäävad tänapäeval sama dünaamiliseks kui selle varase Maa ajaloo jooksul.
Maa varaseim atmosfäär
Maa varaseim atmosfäär eelneb või langeb kokku planeedi moodustava materjali lõpliku kogunemisega. Vesinik, heelium ja vesinikku sisaldavad ühendid ümbritsesid moodustavat Maad lühidalt.
Osa neist kergetest gaasidest, mis olid Päikese jäägid, pääsesid Maa raskusjõust. Maa ei olnud oma rauast südamikku veel välja töötanud, nii et ilma kaitsva magnetväljata puhus Päikese võimas päikesetuul proto-Maad ümbritsevad valguselemendid minema.
Maa teine atmosfäär
Maad ümbritsevat teist gaasikihti võiks vaieldamatult nimetada Maa esimeseks "päris" atmosfääriks. Sulatunud materjalist pöörlev pall tekkis moodustuva päikesesüsteemi prahist mullitades ja kohmetades. Radioaktiivne lagunemine, hõõrdumine ja jääksoojus hoidsid Maa sulatatud olekus pool miljardit aastat.
Sel ajal põhjustasid tiheduse erinevused Maa raskemate elementide vajumise Maa areneva südamiku suunas ja kergemate elementide tõusu pinna suunas. Vulkaanipursked eraldasid gaase ja algas atmosfääri teke.
Maa atmosfäär tekkis pideva vulkaanilise tegevuse käigus vabanenud gaasidest. Gaasisegu oleks olnud väga sarnane tänapäevaste vulkaanipursete käigus eraldunud koostisega. Nende gaaside hulka kuuluvad:
- Veeaur
- Süsinikdioksiid
- Vääveldioksiid
- Vesiniksulfiid
- Vingugaas
- Väävel
- Kloor
- Lämmastik
- Lämmastikuühendid nagu ammoniaak, vesinik ja metaan
Rooste puudumine varajastes rauarikastes kivimites näitab, et Maa varajases atmosfääris ei olnud gaaside hulgas vaba hapnikku.
Kui Maa jahtus ja gaasid kogunesid, hakkas veeaur lõpuks paksuks pilveks kondenseeruma ja hakkasid vihmad. See vihm jätkus miljoneid aastaid, moodustades lõpuks Maa esimese ookeani. Ookean on sellest ajast alates olnud atmosfääri ajaloo lahutamatu osa.
Maa kolmas atmosfääri moodustumine
Kui võrrelda Maa varajast atmosfääri praegusega, on ilmsed suured erinevused. Kuid üleminek redutseerivast atmosfäärist, mis on mürgine enamiku moodsate eluvormide vastu, praeguseks hapnikurikkaks atmosfääriks võttis aega umbes 2 miljardit aastat, mis on peaaegu pool Maa elueast.
Fossiilsed tõendid näitavad, et kõige varasemad eluvormid Maal olid bakterid. Tsüanobakterid, mis on fotosünteesivõimelised bakterid, ja süvamere tuulutusavadest leitud kemosünteetilised bakterid arenevad hapnikuvaeses atmosfääris.
Seda tüüpi bakterid võivad areneda Maa teises atmosfääris. Tõendid näitavad, et nad õitsesid pikka aega, muutes süsinikdioksiidi rõõmsalt toiduks ja vabastades hapnikku jääkainena.
Alguses kombineeriti hapnik rauarikaste kivimitega, moodustades kivimirekordis esimese rooste. Kuid lõpuks ületas eralduv hapnik looduse kompenseerimisvõime. Tsüanobakterid reostasid oma keskkonda järk-järgult hapnikuga ja põhjustasid Maa praeguse atmosfääri arengut.
Sel ajal, kui tsüanobakterid hapnikku välja surusid, lagundas päikesevalgus atmosfääris ammoniaaki. Ammoniaak laguneb lämmastikuks ja vesinikuks. Lämmastik kogunes järk-järgult atmosfääri, kuid vesinik, nagu Maa esimene atmosfäär, pääses järk-järgult kosmosesse.
Maa praegune atmosfäär
Umbes 2 miljardit aastat tagasi toimus üleminek vulkaanilise gaasi atmosfäärist praegusesse lämmastiku-hapniku atmosfääri. Hapniku ja süsinikdioksiidi suhe on minevikus kõikunud, saavutades hapnikurikka kõrgeima taseme, umbes 35 protsenti Süsinikperiood (300-355 miljonit aastat tagasi) ja hapnikusisaldus on umbes 15 protsenti Permi periood (250 miljonit aastat tagasi).
Kaasaegne atmosfäär sisaldab umbes 78 protsenti lämmastikku, 21 protsenti hapnikku, 0,9 protsenti argooni ja 0,1 protsenti muid gaase, sealhulgas veeauru ja süsinikdioksiidi. See suhe koos hapniku ja süsinikdioksiidi suhte mõningate kõikumistega on võimaldanud Maal elu arendada.
Ja vastupidi, fotosünteesivate taimede ja loomade hingamise vastastikune mõju hoiab gaaside praegust atmosfäärisuhet.