האטמוספירה היא תערובת של גזים המקיפים את כדור הארץ. זה חיוני לכל החיים ומשרת מספר מטרות, כגון מתן אוויר לנשימה, ספיגת מזיקים קרינה אולטרה סגולה, הגנה על כדור הארץ מפני נפילת מטאוריטים, שליטה על האקלים ויסות המים מחזור.
הגז הנפוץ ביותר באטמוספרה הוא חנקן. האטמוספירה של כדור הארץ מורכבת מכ- 78 אחוז חנקן, 21 אחוז חמצן, אחוז ארגון וכמויות עקבות של גזים אחרים הכוללים פחמן דו חמצני וניאון.
חַנקָן
•••Thinkstock / Comstock / Getty Images
חנקן הוא גז חסר צבע, לא מבושם ואינרטי (אינו מגיב עם כימיקלים אחרים). הכימאי דניאל רתרפורד גילה לראשונה יסוד כימי זה בשנת 1772. חנקן הוא הגז השופע ביותר באטמוספירה והיסוד הנפוץ ביותר באטמוספרה.
זה נמצא בכל האורגניזמים החיים. חנקן הוא מרכיב חשוב בחומצות אמינו, חלבון, DNA ו- RNA. כל האורגניזמים החיים תלויים בחנקן לצורך גדילה, תהליכים מטבוליים ורבייה.
האטמוספירה היא המקור העיקרי לחנקן. עם זאת, צמחים ובעלי חיים אינם מסוגלים להשתמש בו ישירות. חנקן נכנס לקרקע באמצעות משקעים, פסולת של בעלי חיים וחומרים אורגניים מתים. חיידקים באדמה ממירים את החנקן לאמוניום וחנקתי, שהם שתי צורות של חנקן שיכולות לשמש את הצמחים.
לאחר מכן בעלי חיים רוכשים את החנקן על ידי אכילת צמחים ובעלי חיים אחרים. חיידקים אחרים בקרקע יהפכו את האמוניום והניטראט לדי-חנקן, ויגרום לשחרור חנקן לאטמוספירה. כל התהליך הזה מכונה מחזור החנקן.
חַמצָן
•••BananaStock / BananaStock / Getty Images
חמצן הוא הגז השני בשפע באטמוספירה והוא היסוד השלישי בשכיחותו ביקום. הוא התגלה בשתי הזדמנויות נפרדות: על ידי קרל-וילהלם שיין בשנת 1771 וג'וזף פריסטלי בשנת 1774. חמצן חסר ריח, חסר צבע ותגובתי מאוד ביחס לאלמנטים אחרים.
גז חמצן (O2) נדרש על ידי כל האורגניזמים החיים לנשימה והוא מרכיב במולקולות DNA. צמחים מסוגלים לייצר חמצן ולשחרר אותו בחזרה לאטמוספירה באמצעות תהליך המכונה פוטוסינתזה.
אוזון (O3) הוא סוג של חמצן הקיים באטמוספירה של כדור הארץ. האוזון מגן על פני כדור הארץ מפני קרינה אולטרה סגולה על ידי ספיגה ומשקפים קרניים מזיקות כאחד.
אַרגוֹן
•••Jupiterimages / Photos.com / Getty Images
ארגון מסווג כגז אצילי והוא חסר צבע, חסר ריח ואינרטי יחסית. לורד ריילי וסר וויליאם רמזי גילו לראשונה את ארגון בשנת 1894. זהו הגז השלישי בשפע באטמוספירה, אך הוא אינו יכול לתמוך בחיים. ארגון נחשב לחונק פשוט. בשאיפה בכמויות גדולות זה עלול לגרום לסחרחורת, בחילה, אובדן שיפוטיות, חנק ואף מוות.
מכיוון שארגון הוא אינרטי ביותר, הוא משמש בכמה יישומים כמו נורות ליבון, הגנה על ריתוכים מפני חמצון, בידוד מרווחים בין לוחות זכוכית וכתחליף לחנקן כאשר נחוץ.
גזים ואלמנטים נפוצים אחרים
חנקן, חמצן וארגון הם שלושת היסודות הנפוצים ביותר באטמוספרה, אך ישנם מרכיבים מרכזיים אחרים הנדרשים לתמיכה בחיים כפי שאנו מכירים אותם עלי אדמות.
אחד מהם הוא גז פחמן דו חמצני. פחמן דו חמצני מהווה 0.04 אחוז מהאטמוספירה של כדור הארץ. עשוי אטום אחד של פחמן המחובר לשני אטומי חמצן (CO2), פחמן דו חמצני הוא מרכיב מרכזי בפוטוסינתזה ותהליכים מטבוליים אחרים. ללא CO2, אוטוטרופים כמו צמחים וחיידקים פוטוסינתטיים לא יוכלו להפוך את אנרגיית השמש לאנרגיה כימית שמישה באמצעות פוטוסינתזה. פירוש הדבר שלא תהיה שום דרך לאנרגיה להיכנס למערכות האקולוגיות של כדור הארץ, מה שיוביל לפטירת החיים על פני כדור הארץ.
מים, H2O, הם עוד מולקולה הכרחית לכל החיים. אתה יכול למצוא אותו בצורת האדים באטמוספירה.
