Ko so se ostanki sončnega sistema združili v planete, ki zdaj krožijo okoli Sonca, je večina najlažjih plinov oblikovala kratko, tanko atmosfero okoli vrtljive krogle kamnin, ki je postala Zemlja.
Od takrat se je vzdušje spremenilo in se še naprej prilagaja življenju. Zemeljski sistemi ostajajo danes tako dinamični kot v tisti zgodnji zgodovini Zemlje.
Najzgodnejša atmosfera Zemlje
Najzgodnejše zemeljsko ozračje preteče ali morda sovpada s končnim kopičenjem materiala, ki zdaj tvori planet. Spojine, ki vsebujejo vodik, helij in vodik, so na kratko obkrožile Zemljo, ki je nastajala.
Del teh svetlobnih plinov, ostanki Sonca, so ušli zemeljski gravitaciji. Zemlja še ni razvila železnega jedra, zato je brez zaščitnega magnetnega polja sončni močan sončni veter odpihnil svetlobne elemente, ki obkrožajo prazemljo.
Druga zemeljska atmosfera
Drugo plast plinov, ki je obkrožala Zemljo, bi lahko imenovali prva "resnična" atmosfera Zemlje. Vrteča se kroglica staljenega materiala, ki se je razvila iz ostankov nastajajočega sončnega sistema, je brbotala in brnela. Radioaktivni razpad, trenje in preostala toplota so držali Zemljo v staljenem stanju pol milijarde let.
V tem času so razlike v gostoti povzročile, da so težji elementi Zemlje potonili proti jedru Zemlje, ki se razvija, lažji elementi pa so se dvignili proti površju. Izbruhi vulkanov so sproščali pline in začelo se je oblikovanje ozračja.
Zemeljska atmosfera je nastala iz plinov, ki jih sprošča stalna vulkanska aktivnost. Mešanica plinov bi bila podobna sestavi, ki se je sprostila med sodobnimi vulkanskimi izbruhi. Ti plini vključujejo:
- Vodna para
- Ogljikov dioksid
- Žveplov dioksid
- Vodikov sulfid
- Ogljikov monoksid
- Žveplo
- Klor
- Dušik
- Dušikove spojine, kot so amoniak, vodik in metan
Pomanjkanje rje v zgodnjih, z železom bogatih kamninah kaže, da med plini v zgodnji atmosferi Zemlje ni bilo prostega kisika.
Ko se je Zemlja ohladila in so se kopičili plini, se je vodna para sčasoma začela kondenzirati v goste oblake in začelo se je deževati. Ta dež se je nadaljeval milijone let in sčasoma oblikoval prvi zemeljski ocean. Ocean je od takrat sestavni del zgodovine ozračja.
Tretja zemeljska tvorba atmosfere
Ko primerjamo zgodnjo Zemljino atmosfero s sedanjo, so očitne velike razlike. Toda sprememba iz reducirajočega ozračja, strupenega v večino sodobnih oblik življenja, v sedanje ozračje, bogato s kisikom, je trajala približno dve milijardi let, skoraj polovica življenjske dobe Zemlje.
Fosilni dokazi kažejo, da so bile najzgodnejše oblike življenja na Zemlji bakterije. Cianobakterije, ki so bakterije, ki so sposobne fotosinteze, in kemosintetske bakterije, ki jih najdemo v globokomorskih odprtinah, uspevajo v ozračju, ki ima pomanjkanje kisika.
Te vrste bakterij bi lahko uspevale v drugi zemeljski atmosferi. Dokazi kažejo, da so dolgo uspevali, saj so ogljikov dioksid z veseljem pretvarjali v hrano in kisik sproščali kot odpadni produkt.
Sprva je kisik v kombinaciji s kamni, bogatimi z železom, ustvaril prvo rjo v skalnem zapisu. Toda sčasoma sproščeni kisik presega zmožnost narave, da kompenzira. Cianobakterije so postopoma onesnaževale svoje okolje s kisikom in povzročile razvoj trenutnega zemeljskega ozračja.
Medtem ko so cianobakterije odvajale kisik, je sončna svetloba razgrajevala amoniak v ozračju. Amoniak se razgradi v dušik in vodik. Dušik se je postopoma kopičil v ozračju, vendar je vodik, tako kot prvo zemeljsko ozračje, postopoma uhajal v vesolje.
Zemeljska trenutna atmosfera
Pred približno dvema milijardama let se je zgodil prehod iz atmosfere vulkanskega plina v sedanjo atmosfero dušika in kisika. Razmerje med kisikom in ogljikovim dioksidom je v preteklosti nihalo in je med letom doseglo najvišjo vsebnost kisika, približno 35 odstotkov Karbonsko obdobje (Pred 300-355 milijoni let) in približno 15 odstotkov kisika na koncu leta Permsko obdobje (Pred 250 milijoni let).
Sodobno ozračje vsebuje približno 78 odstotkov dušika, 21 odstotkov kisika, 0,9 odstotka argona in 0,1 odstotka drugih plinov, vključno z vodno paro in ogljikovim dioksidom. To razmerje je z nekaterimi nihanji razmerja kisik-ogljikov dioksid omogočilo razvoj življenja na Zemlji.
Nasprotno pa interakcije med rastlinami za fotosintezo in dihajočimi živalmi vzdržujejo trenutno atmosfersko razmerje plinov.