რა აირებს შეიცავდა დედამიწის პირველი ატმოსფერო?

მზის სისტემის ნამსხვრევები პლანეტებში მზის გარშემო წრეში გაერთიანდა, ყველაზე მსუბუქი გაზები ქმნიდნენ მოკლე, წვრილ ატმოსფეროს ქვების დაწნული ბურთის გარშემო, რომელიც დედამიწა გახდა.

მას შემდეგ ატმოსფერო შეიცვალა და ის კვლავ ეგუება ცხოვრებას. დედამიწის სისტემები დღეს ისეთივე დინამიური რჩება, როგორც დედამიწის ადრეული ისტორიის განმავლობაში.

დედამიწის ადრეული ატმოსფერო ადრე ან შესაძლოა ემთხვევა მასალის საბოლოო დაგროვებას, რომელიც ახლა პლანეტას ქმნის. წყალბადის, ჰელიუმის და წყალბადის შემცველი ნაერთები მოკლედ გარს შემოერტყნენ დედამიწას.

ამ მსუბუქი აირების ნაწილი, მზის ნარჩენები, გადაურჩა დედამიწის მიზიდულობას. დედამიწას ჯერ კიდევ არ ჰქონდა შემუშავებული რკინის ბირთვი, ასე რომ, დამცავი მაგნიტური ველის გარეშე, მზის მზის ძლიერმა ქარმა გაანადგურა პროტო-დედამიწის გარშემო არსებული მსუბუქი ელემენტები.

აირების მეორე ფენას, რომლებიც გარს შემოეხვია დედამიწას, შეიძლება უდავოდ ვუწოდოთ დედამიწის პირველი "რეალური" ატმოსფერო. მდნარი მასალის მბრუნავი ბურთი წარმოიქმნა მზის სისტემის ნამსხვრევებისგან ბუშტუკით და ადიდებული. რადიოაქტიური გახრწნა, ხახუნი და ნარჩენი სითბო დედამიწას ნახევრად მილიარდი წლის განმავლობაში დნებოდა.

ამ დროის განმავლობაში, სიმკვრივის სხვაობებმა გამოიწვია დედამიწის უფრო მძიმე ელემენტების ჩაძირვა დედამიწის განვითარებადი ბირთვისკენ და მსუბუქი ელემენტების ზედაპირისკენ აწევა. ვულკანის ამოფრქვევებმა გამოუშვა გაზები და დაიწყო ატმოსფეროს ფორმირება.

დედამიწის ატმოსფერო ჩამოყალიბდა მუდმივი ვულკანური აქტივობის შედეგად გამოყოფილი აირებიდან. გაზის ნარევი ჰგავდა თანამედროვე ვულკანური ამოფრქვევების დროს გამოყოფილ შემადგენლობას. ამ გაზებში შედის:

• წყლის ორთქლი
• Ნახშირორჟანგი
• გოგირდის დიოქსიდი
• Გოგირდწყალბადის
• ნახშირბადის მონოქსიდი
• გოგირდი
• ქლორი
• აზოტი 
• აზოტის ნაერთები, როგორიცაა ამიაკი, წყალბადის და მეთანი 

ადრეული რკინით მდიდარ ქანებში ჟანგის ნაკლებობა აჩვენებს, რომ დედამიწის ადრეულ ატმოსფეროში გაზებს შორის თავისუფალი ჟანგბადი არ არსებობდა.

დედამიწის გაცივებისა და გაზების დაგროვების შემდეგ, წყლის ორთქლმა საბოლოოდ დაიწყო სქელი ღრუბლების შესქელება და დაიწყო წვიმები. ეს წვიმა მილიონობით წლის განმავლობაში გრძელდებოდა და საბოლოოდ ჩამოყალიბდა დედამიწის პირველი ოკეანე. მას შემდეგ ოკეანე ატმოსფეროს ისტორიის განუყოფელი ნაწილია.

როდესაც დედამიწის ადრეულ ატმოსფეროს შევადარებთ მის ატმოსფეროს, აშკარაა ძირითადი განსხვავებები. მაგრამ შემცირების ატმოსფეროდან, შხამიანი ცხოვრების ყველაზე თანამედროვე ფორმებში, ამჟამინდელ ჟანგბადით მდიდარ ატმოსფეროში ცვლილებამ დაახლოებით 2 მილიარდი წელიწადი დასჭირდა, დედამიწის სიცოცხლის თითქმის ნახევარი.

ნაშთების მტკიცებულებებმა აჩვენა, რომ დედამიწაზე სიცოცხლის ყველაზე ადრეული ფორმები იყო ბაქტერიები. ციანობაქტერიები, რომლებიც არიან ფოტოსინთეზის უნარიანი ბაქტერიები და ქიმიოსინთეზური ბაქტერიები, რომლებიც ზღვის ღრმა ხვრელებში გვხვდება, ჟანგბადის დაქვეითებულ ატმოსფეროში ვითარდება.

ამ ტიპის ბაქტერიები შეიძლება განვითარდეს დედამიწის მეორე ატმოსფეროში. მტკიცებულებებიდან ჩანს, რომ ისინი დიდი ხნის განმავლობაში აყვავდნენ, სიამოვნებით გადააქციეს ნახშირორჟანგი საკვებში და გამოუშვეს ჟანგბადი, როგორც ნარჩენების პროდუქტი.

თავდაპირველად ჟანგბადი შერწყმულია რკინით მდიდარ ქანებთან, რაც ქმნის პირველ ჟანგს ქვის ჩანაწერებში. მაგრამ საბოლოოდ გამოთავისუფლებულმა ჟანგბადმა გადააჭარბა ბუნების კომპენსაციის შესაძლებლობას. ციანობაქტერიამ თანდათანობით დააბინძურა მათი გარემო ჟანგბადით და გამოიწვია დედამიწის ამჟამინდელი ატმოსფეროს განვითარება.

სანამ ციანობაქტერიები ჟანგბადს იწვევდნენ, მზის სხივმა დაანგრია ატმოსფეროში ამიაკი. ამიაკი იშლება აზოტად და წყალბადში. აზოტი თანდათან დაგროვდა ატმოსფეროში, მაგრამ წყალბადის, ისევე როგორც დედამიწის პირველი ატმოსფერო, თანდათან გაიქცა კოსმოსში.

დაახლოებით 2 მილიარდი წლის წინ მოხდა გადასვლა ვულკანური გაზის ატმოსფეროდან ამჟამინდელ აზოტ – ჟანგბადის ატმოსფეროში. ჟანგბადისა და ნახშირორჟანგის თანაფარდობა იცვლებოდა წარსულში, ჟანგბადის მდიდარ მაღალ მაჩვენებელზე მიაღწია დაახლოებით 35 პროცენტს ნახშირბადის პერიოდი (300-355 მილიონი წლის წინ) და ჟანგბადის დაბალი დონე დაახლოებით 15 პროცენტია ბოლოს პერმული პერიოდი (250 მილიონი წლის წინ).

თანამედროვე ატმოსფერო შეიცავს დაახლოებით 78 პროცენტს აზოტს, 21 პროცენტს ჟანგბადს, 0,9 პროცენტს არგონს და 0,1 პროცენტს სხვა გაზებს, მათ შორის წყლის ორთქლსა და ნახშირორჟანგს. ამ თანაფარდობამ, ჟანგბად – ნახშირორჟანგის შეფარდების გარკვეული რყევებით, დედამიწაზე სიცოცხლის განვითარების შესაძლებლობა მისცა.

პირიქით, ფოტოსინთეზირებელ მცენარეებსა და სუნთქვის ცხოველებზე ურთიერთქმედება ინარჩუნებს გაზების ამჟამინდელ ატმოსფერულ თანაფარდობას.