Waaruit bestond de primitieve atmosfeer van de aarde?

De aarde is ongeveer 4,5 miljard jaar geleden gevormd, samen met de andere zeven planeten in het zonnestelsel. Toen de aarde afkoelde, werd een primitieve atmosfeer gecreëerd door het uitgassen van vroege vulkanen. De vroege atmosfeer bevatte geen zuurstof en zou giftig zijn geweest voor de mens, evenals voor het meeste andere leven op aarde vandaag.

Er wordt aangenomen dat de aarde is gevormd uit gas en stof in een baan om de zon. Het overgrote deel van het gas zou zijn samengesteld uit de lichtere elementen, zoals waterstof en helium. De vroege aarde had een grote hoeveelheid waterstof en helium in de atmosfeer en dit zou langzaam de ruimte in zijn ontsnapt vanwege de lage massa van deze gassen. Tegenwoordig vormen waterstof en helium minder dan 1 procent van de atmosfeer van de aarde.

Waterdamp werd geproduceerd door vroege vulkanische activiteit, en ook door waterdragende kometen die de aarde insloegen. De waterdamp bleef in de gasvorm, aangezien de vroege aarde te heet was om water in vloeibare vorm te laten bestaan. De oceanen van vloeibaar water verschenen pas ongeveer een miljard jaar na de vorming van de aarde.

Kooldioxide kwam vrij door vulkanen op de vroege aarde en was een van de hoofdbestanddelen van de atmosfeer. Naarmate de aarde ouder werd, nam de hoeveelheid vulkanische activiteit af en begonnen sommige organismen koolstofdioxide te gebruiken bij fotosynthese. Dit leidde tot een gestage daling van het kooldioxidegehalte. De atmosfeer van vandaag bestaat uit slechts 0,04 procent koolstofdioxide.

Vulkanen op de vroege aarde produceerden ook stikstof, dat een belangrijk onderdeel van de atmosfeer werd. Stikstof is essentieel voor het maken van bouwstenen van het leven, zoals aminozuren. Tegenwoordig is stikstof het grootste bestanddeel van de atmosfeer van de aarde, goed voor ongeveer 78 procent van de gassen.

Er was geen zuurstof in de vroege atmosfeer totdat eenvoudige organismen het vermogen ontwikkelden om fotosynthese uit te voeren. Tijdens dit proces worden zonlicht en koolstofdioxide gebruikt om energie te creëren, waarbij zuurstof als bijproduct vrijkomt. Geochemische studies suggereren dat zuurstof ongeveer 2 miljard jaar na de vorming van de aarde een onderdeel van de atmosfeer werd. Een klein deel van de zuurstofatomen is gebonden om ozon te creëren - een molecuul bestaande uit drie zuurstofatomen - in de bovenste atmosfeer. Tegenwoordig is zuurstof goed voor ongeveer 21 procent van de atmosferische gassen en is het essentieel voor het leven. Eenvoudige moleculaire zuurstof wordt door de meeste levende wezens gebruikt om energie te creëren. De ozonlaag speelt een essentiële rol door het absorberen van schadelijk ultraviolet licht in de huidige atmosfeer.