Pe măsură ce resturile sistemului solar s-au concentrat în planetele care înconjoară Soarele, majoritatea gazelor ușoare au format o atmosferă scurtă și subțire în jurul mingii de roci care se învârtea pe Pământ.
De atunci, atmosfera s-a schimbat și continuă să se adapteze la viață. Sistemele Pământului rămân la fel de dinamice astăzi ca și în acea istorie timpurie a Pământului.
Cea mai veche atmosferă a Pământului
Cea mai veche atmosferă a Pământului precedă sau poate coincide cu acumularea finală de material care formează acum planeta. Hidrogenul, heliul și compușii care conțin hidrogen au înconjurat pe scurt Pământul care se formează.
O parte din aceste gaze ușoare, resturi de la Soare, au scăpat de gravitația Pământului. Pământul nu și-a dezvoltat încă miezul de fier, așa că, fără un câmp magnetic de protecție, puternicul vânt solar al Soarelui a suflat elementele luminoase din jurul proto-Pământului.
A doua atmosferă a Pământului
Al doilea strat de gaze care înconjura Pământul ar putea fi numit, fără îndoială, prima atmosferă „reală” a Pământului. Mingea care se învârtea din material topit s-a dezvoltat din resturile sistemului solar care se formează a bulbat și s-a agitat. Dezintegrarea radioactivă, fricțiunea și căldura reziduală au menținut Pământul într-o stare topită timp de o jumătate de miliard de ani.
În acest timp, diferențele de densitate au făcut ca elementele mai grele ale Pământului să se scufunde spre nucleul în curs de dezvoltare al Pământului și elementele mai ușoare să se ridice spre suprafață. Erupțiile vulcanice au eliberat gaze, iar formarea atmosferei a început.
Atmosfera Pământului s-a format din gazele eliberate de activitatea vulcanică constantă. Amestecul de gaze ar fi fost asemănător compoziției eliberate în timpul erupțiilor vulcanice moderne. Aceste gaze includ:
- Vapor de apă
- Dioxid de carbon
- Dioxid de sulf
- Sulfat de hidrogen
- Monoxid de carbon
- Sulf
- Clor
- Azot
- Compuși de azot, cum ar fi amoniac, hidrogen și metan
Lipsa ruginii din rocile timpurii bogate în fier arată că nu exista oxigen liber printre gazele din atmosfera timpurie a Pământului.
Pe măsură ce Pământul s-a răcit și s-au acumulat gaze, vaporii de apă au început să se condenseze în nori groși, iar ploile au început. Această ploaie a continuat milioane de ani, formând în cele din urmă primul ocean al Pământului. Oceanul a fost de atunci o parte integrantă a istoriei atmosferei.
A treia formare a atmosferei Pământului
Când comparăm atmosfera timpurie a Pământului cu cea actuală, diferențele majore sunt evidente. Dar schimbarea de la o atmosferă reducătoare, otrăvitoare la cele mai moderne forme de viață, la atmosfera actuală bogată în oxigen a durat aproximativ 2 miliarde de ani, aproape jumătate din durata de viață a Pământului.
Dovezile fosile arată că primele forme de viață de pe Pământ au fost bacteriile. Cianobacterii, care sunt bacterii capabile de fotosinteză, și bacteriile chemosintetice găsite la gurile de adâncime prosperă într-o atmosferă epuizată cu oxigen.
Aceste tipuri de bacterii ar putea prospera în a doua atmosferă a Pământului. Dovezile arată că au prosperat mult timp, transformând fericit dioxidul de carbon în alimente și eliberând oxigenul ca un deșeu.
La început oxigenul s-a combinat cu roci bogate în fier, formând prima rugină din înregistrarea stâncilor. Dar în cele din urmă oxigenul eliberat a depășit capacitatea naturii de a compensa. Cianobacteriile și-au poluat treptat mediul cu oxigen și au determinat dezvoltarea atmosferei actuale a Pământului.
În timp ce cianobacteriile produceau oxigen, lumina soarelui dărâma amoniacul din atmosferă. Amoniacul se descompune în azot și hidrogen. Azotul s-a acumulat treptat în atmosferă, dar hidrogenul, la fel ca prima atmosferă a Pământului, a scăpat treptat în spațiu.
Atmosfera actuală a Pământului
Cu aproximativ 2 miliarde de ani în urmă, s-a produs tranziția de la atmosfera gazului vulcanic la atmosfera actuală de azot-oxigen. Raportul oxigen-dioxid de carbon a fluctuat în trecut, atingând un nivel bogat în oxigen de aproximativ 35% în timpul anului Perioada carboniferă (Acum 300-355 milioane de ani) și un nivel scăzut de oxigen de aproximativ 15% aproape de sfârșitul anului Perioada Permiană (Acum 250 de milioane de ani).
Atmosfera modernă conține aproximativ 78% azot, 21% oxigen, 0,9% argon și 0,1% alte gaze, inclusiv vapori de apă și dioxid de carbon. Acest raport, cu unele fluctuații ale raportului oxigen-dioxid de carbon, a permis dezvoltarea vieții pe Pământ.
În schimb, interacțiunile dintre plantele fotosintetizante și animalele care respiră mențin raportul atmosferic actual al gazelor.