Au fur et à mesure que les débris du système solaire se sont fondus dans les planètes entourant le Soleil, la plupart des gaz les plus légers ont formé une brève et mince atmosphère autour de la boule de roches en rotation qui est devenue la Terre.
Depuis, l'atmosphère a changé et elle continue de s'adapter à la vie. Les systèmes terrestres restent aussi dynamiques aujourd'hui qu'ils l'étaient au début de l'histoire de la Terre.
Atmosphère la plus ancienne de la Terre
L'atmosphère la plus ancienne de la Terre précède ou coïncide peut-être avec l'accumulation finale de matière qui forme maintenant la planète. L'hydrogène, l'hélium et les composés contenant de l'hydrogène ont brièvement entouré la Terre en formation.
Une partie de ces gaz légers, restes du Soleil, ont échappé à la gravité terrestre. La Terre n'avait pas encore développé son noyau de fer, donc sans champ magnétique protecteur, le puissant vent solaire du Soleil a emporté les éléments légers entourant la proto-Terre.
La deuxième atmosphère de la Terre
La deuxième couche de gaz qui entourait la Terre pourrait sans doute être appelée la première « vraie » atmosphère de la Terre. La boule en rotation de matériau en fusion développé à partir de débris du système solaire en formation a bouillonné et a baratté. La désintégration radioactive, la friction et la chaleur résiduelle ont maintenu la Terre dans un état fondu pendant un demi-milliard d'années.
Pendant ce temps, les différences de densité ont fait couler les éléments les plus lourds de la Terre vers le noyau en développement de la Terre et les éléments plus légers se sont élevés vers la surface. Les éruptions volcaniques ont libéré des gaz et la formation de l'atmosphère a commencé.
L'atmosphère terrestre s'est formée à partir des gaz libérés par l'activité volcanique constante. Le mélange gazeux aurait ressemblé beaucoup à la composition libérée lors des éruptions volcaniques modernes. Ces gaz comprennent :
- Vapeur d'eau
- Gaz carbonique
- Le dioxyde de soufre
- Sulfure d'hydrogène
- Monoxyde de carbone
- Soufre
- Chlore
- Azote
- Composés azotés comme l'ammoniac, l'hydrogène et le méthane
L'absence de rouille dans les premières roches riches en fer montre qu'il n'y avait pas d'oxygène libre parmi les gaz de l'atmosphère primitive de la Terre.
Au fur et à mesure que la Terre se refroidissait et que les gaz s'accumulaient, la vapeur d'eau a finalement commencé à se condenser en nuages épais et les pluies ont commencé. Cette pluie a continué pendant des millions d'années, formant finalement le premier océan de la Terre. Depuis lors, l'océan fait partie intégrante de l'histoire de l'atmosphère.
La troisième formation d'atmosphère de la Terre
Lorsque nous comparons l'atmosphère primitive de la Terre avec son atmosphère actuelle, des différences majeures apparaissent clairement. Mais le passage d'une atmosphère réductrice, toxique à la plupart des formes de vie modernes, à l'atmosphère riche en oxygène actuelle a pris environ 2 milliards d'années, soit près de la moitié de la durée de vie de la Terre.
Des preuves fossiles montrent que les premières formes de vie sur Terre étaient des bactéries. Cyanobactéries, qui sont des bactéries capables de photosynthèse, et les bactéries chimiosynthétiques trouvées dans les évents des grands fonds se développent dans une atmosphère appauvrie en oxygène.
Ces types de bactéries pourraient prospérer dans la deuxième atmosphère de la Terre. Les preuves montrent qu'ils ont prospéré pendant longtemps, convertissant avec bonheur le dioxyde de carbone en nourriture et libérant de l'oxygène comme déchet.
Au début, l'oxygène s'est combiné avec des roches riches en fer, formant la première rouille enregistrée dans la roche. Mais finalement, l'oxygène libéré a dépassé la capacité de la nature à compenser. Les cyanobactéries ont progressivement pollué leur environnement avec de l'oxygène et provoqué le développement de l'atmosphère terrestre actuelle.
Pendant que les cyanobactéries produisaient de l'oxygène, la lumière du soleil décomposait l'ammoniac dans l'atmosphère. L'ammoniac se décompose en azote et en hydrogène. L'azote s'est progressivement accumulé dans l'atmosphère, mais l'hydrogène, comme la première atmosphère de la Terre, s'est progressivement échappé dans l'espace.
Atmosphère actuelle de la Terre
Il y a environ 2 milliards d'années, la transition de l'atmosphère de gaz volcanique à l'atmosphère actuelle d'azote et d'oxygène s'est produite. Le rapport oxygène-dioxyde de carbone a fluctué au cours du passé, atteignant un sommet riche en oxygène d'environ 35 pour cent au cours de la Période carbonifère (il y a 300-355 millions d'années) et un minimum d'oxygène d'environ 15 pour cent vers la fin du Période du Permien (il y a 250 millions d'années).
L'atmosphère moderne contient environ 78 pour cent d'azote, 21 pour cent d'oxygène, 0,9 pour cent d'argon et 0,1 pour cent d'autres gaz, dont la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone. Ce rapport, avec quelques fluctuations du rapport oxygène-dioxyde de carbone, a permis le développement de la vie sur Terre.
Inversement, les interactions entre les plantes photosynthétiques et les animaux qui respirent maintiennent le rapport atmosphérique actuel des gaz.
