पृथ्वी के पहले वायुमंडल में कौन सी गैसें थीं?

जैसे ही सौर मंडल का मलबा अब सूर्य की परिक्रमा कर रहे ग्रहों में समा गया, अधिकांश हल्की गैसों ने चट्टानों की कताई गेंद के चारों ओर एक संक्षिप्त, पतला वातावरण बनाया जो पृथ्वी बन गई।

तब से, वातावरण बदल गया है, और यह जीवन में समायोजित करना जारी रखता है। पृथ्वी की प्रणालियाँ आज भी उतनी ही गतिशील हैं जितनी वे उस प्रारंभिक पृथ्वी इतिहास के दौरान थीं।

पृथ्वी का सबसे प्रारंभिक वातावरण सामग्री के अंतिम संचय के साथ पूर्व या शायद मेल खाता है जो अब ग्रह बनाता है। हाइड्रोजन, हीलियम और हाइड्रोजन युक्त यौगिकों ने संक्षेप में पृथ्वी को घेर लिया।

इन प्रकाश गैसों का एक हिस्सा, सूर्य से बचा हुआ, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से बच गया। पृथ्वी ने अभी तक अपना लोहे का कोर विकसित नहीं किया था, इसलिए कोई सुरक्षात्मक चुंबकीय क्षेत्र नहीं होने के कारण, सूर्य की शक्तिशाली सौर हवा ने प्रोटो-अर्थ के आसपास के प्रकाश तत्वों को उड़ा दिया।

पृथ्वी को घेरने वाली गैसों की दूसरी परत को यकीनन पृथ्वी का पहला "वास्तविक" वातावरण कहा जा सकता है। पिघला हुआ पदार्थ की कताई गेंद बनाने वाले सौर मंडल के मलबे से विकसित हुई और बुदबुदाया। रेडियोधर्मी क्षय, घर्षण और अवशिष्ट ऊष्मा ने पृथ्वी को आधा अरब वर्षों तक पिघली हुई अवस्था में रखा।

उस समय के दौरान, घनत्व के अंतर के कारण पृथ्वी के भारी तत्व पृथ्वी के विकासशील कोर की ओर डूब गए और हल्के तत्व सतह की ओर बढ़ गए। ज्वालामुखी विस्फोट से गैसें निकलीं और वातावरण का निर्माण शुरू हुआ।

निरंतर ज्वालामुखीय गतिविधि से निकलने वाली गैसों से पृथ्वी का वायुमंडल बनता है। गैस मिश्रण आधुनिक ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान जारी संरचना की तरह होता। इन गैसों में शामिल हैं:

• भाप
• कार्बन डाइऑक्साइड
• सल्फर डाइऑक्साइड
• हाइड्रोजन सल्फाइड
• कार्बन मोनोऑक्साइड
• गंधक
• क्लोरीन
• नाइट्रोजन 
• अमोनिया, हाइड्रोजन और मीथेन जैसे नाइट्रोजन यौगिक 

प्रारंभिक लौह-समृद्ध चट्टानों में जंग की कमी से पता चलता है कि पृथ्वी के प्रारंभिक वातावरण में गैसों के बीच कोई मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी।

जैसे-जैसे पृथ्वी ठंडी हुई और गैसें जमा हुईं, जल वाष्प अंततः घने बादलों में संघनित होने लगी और बारिश शुरू हो गई। यह बारिश लाखों वर्षों तक जारी रही, अंततः पृथ्वी का पहला महासागर बना। तब से महासागर वातावरण के इतिहास का एक अभिन्न अंग रहा है।

जब हम पृथ्वी के प्रारंभिक वातावरण की तुलना इसके वर्तमान वातावरण से करते हैं, तो प्रमुख अंतर स्पष्ट होते हैं। लेकिन घटते हुए वातावरण से अधिकांश आधुनिक जीवन रूपों में परिवर्तन, वर्तमान ऑक्सीजन युक्त वातावरण में लगभग 2 अरब वर्ष लगे, जो पृथ्वी के जीवन काल का लगभग आधा है।

जीवाश्म साक्ष्य से पता चलता है कि पृथ्वी पर सबसे शुरुआती जीवन रूप बैक्टीरिया थे। साइनोबैक्टीरीया, जो प्रकाश संश्लेषण में सक्षम बैक्टीरिया हैं, और गहरे समुद्र के छिद्रों में पाए जाने वाले केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया ऑक्सीजन-रहित वातावरण में पनपते हैं।

इस प्रकार के जीवाणु पृथ्वी के दूसरे वायुमंडल में पनप सकते हैं। साक्ष्य से पता चलता है कि वे लंबे समय तक पनपे, खुशी से कार्बन डाइऑक्साइड को भोजन में परिवर्तित कर रहे थे और ऑक्सीजन को अपशिष्ट उत्पाद के रूप में छोड़ रहे थे।

सबसे पहले ऑक्सीजन ने लौह-समृद्ध चट्टानों के साथ मिलकर रॉक रिकॉर्ड में पहली जंग का निर्माण किया। लेकिन अंततः जारी ऑक्सीजन ने प्रकृति की क्षतिपूर्ति करने की क्षमता को पार कर लिया। साइनोबैक्टीरिया ने धीरे-धीरे अपने पर्यावरण को ऑक्सीजन से प्रदूषित किया और पृथ्वी के वर्तमान वातावरण को विकसित करने का कारण बना।

जब साइनोबैक्टीरिया ऑक्सीजन का मंथन कर रहे थे, सूरज की रोशनी वातावरण में अमोनिया को तोड़ रही थी। अमोनिया नाइट्रोजन और हाइड्रोजन में विघटित हो जाता है। नाइट्रोजन धीरे-धीरे वातावरण में निर्मित हुई, लेकिन हाइड्रोजन, पृथ्वी के पहले वायुमंडल की तरह, धीरे-धीरे अंतरिक्ष में भाग गया।

लगभग 2 अरब साल पहले ज्वालामुखी गैस के वातावरण से वर्तमान नाइट्रोजन-ऑक्सीजन वातावरण में संक्रमण हुआ था। अतीत के दौरान ऑक्सीजन-कार्बन डाइऑक्साइड अनुपात में उतार-चढ़ाव आया है, जो ऑक्सीजन युक्त उच्च स्तर लगभग 35 प्रतिशत तक पहुंच गया है कार्बोनिफेरस अवधि (३००-३५५ मिलियन वर्ष पूर्व) और 15 के अंत के निकट लगभग १५ प्रतिशत ऑक्सीजन कम था पर्मियन अवधि (250 मिलियन वर्ष पूर्व)।

आधुनिक वातावरण में लगभग 78 प्रतिशत नाइट्रोजन, 21 प्रतिशत ऑक्सीजन, 0.9 प्रतिशत आर्गन और 0.1 प्रतिशत अन्य गैसें हैं, जिनमें जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड शामिल हैं। ऑक्सीजन-कार्बन डाइऑक्साइड अनुपात के कुछ उतार-चढ़ाव के साथ इस अनुपात ने पृथ्वी पर जीवन के विकास की अनुमति दी है।

इसके विपरीत, प्रकाश संश्लेषण करने वाले पौधों और श्वसन करने वाले जंतुओं के बीच परस्पर क्रिया गैसों के वर्तमान वायुमंडलीय अनुपात को बनाए रखती है।