Iš ko susidarė pirmykštė Žemės atmosfera?

Žemė susiformavo maždaug prieš 4,5 milijardo metų, kartu su kitomis septyniomis Saulės sistemos planetomis. Žemei atvėsus, išmetus ankstyvuosius ugnikalnius buvo sukurta primityvi atmosfera. Ankstyvoje atmosferoje nebuvo deguonies ir ji būtų toksiška žmonėms, taip pat daugumai kitų gyvybių Žemėje šiandien.

Manoma, kad Žemė susidarė iš dujų ir dulkių, skriejančių aplink saulę. Didžiąją dujų dalį sudarė lengvesni elementai, tokie kaip vandenilis ir helis. Ankstyvosios Žemės atmosferoje buvo daug vandenilio ir helio, ir tai būtų lėtai išbėgusi į kosmosą dėl mažos šių dujų masės. Šiandien vandenilis ir helis sudaro mažiau nei 1 procentą Žemės atmosferos.

Vandens garai susidarė dėl ankstyvos vulkaninės veiklos, taip pat iš vandenį pernešančių kometų, darančių įtaką žemei. Vandens garai išliko dujiniai, nes ankstyvoji Žemė buvo per karšta, kad vanduo galėtų egzistuoti skystu pavidalu. Skysto vandens vandenynai atsirado tik maždaug po milijardo metų nuo Žemės susikūrimo.

Ankstyvojoje Žemėje vulkanai išskyrė anglies dioksidą ir buvo viena iš pagrindinių atmosferos sudedamųjų dalių. Senstant Žemei, vulkaninio aktyvumo kiekis sumažėjo, o kai kurie organizmai fotosintezėje pradėjo naudoti anglies dioksidą. Tai lėmė nuolatinį anglies dvideginio kiekio mažėjimą. Šiandienos atmosferą sudaro tik 0,04 proc. Anglies dvideginio.

Ankstyvosios Žemės ugnikalniai taip pat gamino azotą, kuris tapo pagrindine atmosferos dalimi. Azotas yra būtinas kuriant gyvenimo statybines medžiagas, tokias kaip aminorūgštys. Šiandien azotas yra didžiausia Žemės atmosferos dalis, sudaranti maždaug 78 procentus dujų.

Ankstyvoje atmosferoje deguonies nebuvo, kol paprasti organizmai neišugdė galimybės atlikti fotosintezę. Šio proceso metu saulės spinduliai ir anglies dioksidas naudojami siekiant sukurti energiją, išskiriant deguonį kaip šalutinį produktą. Geocheminiai tyrimai rodo, kad deguonis tapo atmosferos komponentu maždaug po 2 milijardų metų nuo Žemės susikūrimo. Nedidelė dalis deguonies atomų, sujungtų kuriant ozoną - molekulę, susidedančią iš trijų deguonies atomų, viršutinėje atmosferos dalyje. Šiandien deguonis sudaro apie 21 proc. Atmosferos dujų ir yra gyvybiškai būtinas. Paprastą molekulinį deguonį dauguma gyvų padarų naudoja energijai sukurti. Ozono sluoksnis vaidina svarbų vaidmenį sugerdamas kenksmingą ultravioletinę šviesą šiandieninėje atmosferoje.