Како су се остаци Сунчевог система спајали у планете које сада круже око Сунца, већина најлакших гасова формирала је кратку, танку атмосферу око вртеће кугле стена које су постале Земља.
Од тада се атмосфера променила и наставља да се прилагођава животу. Земљини системи остају данас динамични као и током те ране историје Земље.
Најранија атмосфера на Земљи
Најранија атмосфера на Земљи претходи или се можда поклапа са коначним гомилањем материјала који сада формира планету. Једињења која садрже водоник, хелијум и водоник накратко су окружила Земљу која се формира.
Део ових лаких гасова, остатака Сунца, избегао је Земљину гравитацију. Земља још није развила своје гвоздено језгро, па је без заштитног магнетног поља Сунчев снажни сунчев ветар одувао светлеће елементе који окружују прото-Земљу.
Друга земаљска атмосфера
Други слој гасова који је окруживао Земљу могао би се назвати првом Земљином „правом“ атмосфером. Предена кугла растопљеног материјала која се развила из отпадака Сунчевог система који се формирао мехурила је и ускомешала се. Радиоактивни распад, трење и заостала топлота држали су Земљу у растопљеном стању пола милијарде година.
За то време разлике густине су узроковале да тежи елементи Земље тону према Земљином језгру у развоју, а лакши елементи да се подижу према површини. Ерупције вулкана ослобађају гасове и започиње формирање атмосфере.
Земљина атмосфера настала је од гасова ослобођених сталном вулканском активношћу. Смеша гаса била би приближно слична композицији која је пуштена током модерних вулканских ерупција. Ови гасови укључују:
- Водена пара
- Угљен диоксид
- Сумпор-диоксид
- Водоник сулфид
- Угљен моноксид
- Сумпор
- Хлор
- Азот
- Азотна једињења попут амонијака, водоника и метана
Недостатак рђе у раним стенама богатим гвожђем показује да међу гасовима у раној атмосфери Земље није било слободног кисеоника.
Како се Земља хладила и акумулирали гасови, водена пара је на крају почела да се кондензује у густе облаке и почеле су кише. Ова киша наставила се милионима година, формирајући на крају први океан на Земљи. Океан је од тада саставни део историје атмосфере.
Трећа Земљина формација атмосфере
Када упоредимо рану Земљину атмосферу са данашњом, очигледне су велике разлике. Али промена из редукујуће атмосфере, отровне у већину савремених облика живота, у тренутну атмосферу богату кисеоником трајала је око 2 милијарде година, скоро половина животног века Земље.
Фосилни докази показују да су најранији облици живота на Земљи биле бактерије. Цијанобактерије, које су бактерије способне за фотосинтезу, а хемосинтетске бактерије пронађене у дубоким отворима успевају у атмосфери осиромашеној кисеоником.
Ове врсте бактерија могу успевати у другој Земљиној атмосфери. Докази показују да су дуго успевали, срећно претварајући угљен-диоксид у храну и ослобађајући кисеоник као отпадни производ.
У почетку се кисеоник комбиновао са стенама богатим гвожђем, формирајући прву рђу у запису стена. Али на крају је ослобођени кисеоник премашио способност природе да компензује. Цијанобактерије су постепено загађивале своју околину кисеоником и узроковале развој тренутне Земљине атмосфере.
Док су цијанобактерије избацивале кисеоник, сунчева светлост је разграђивала амонијак у атмосфери. Амонијак се разлаже на азот и водоник. Азот се постепено градио у атмосфери, али водоник је, попут прве Земљине атмосфере, постепено бежао у свемир.
Тренутна атмосфера Земље
Пре око 2 милијарде година догодио се прелазак из атмосфере вулканског гаса у тренутну атмосферу азот-кисеоник. Однос кисеоник-угљен-диоксид је варирао током прошлости, достижући највиши ниво кисеоника од око 35 процената током Царбонифероус Период (Пре 300-355 милиона година) и ниског нивоа кисеоника од око 15 процената пред крај Пермски период (Пре 250 милиона година).
Савремена атмосфера садржи око 78 процената азота, 21 проценат кисеоника, 0,9 процената аргона и 0,1 процента других гасова, укључујући водену пару и угљен-диоксид. Овај однос, уз одређена колебања односа кисеоник-угљен-диоксид, омогућио је развој живота на Земљи.
Супротно томе, интеракције између биљака фотосинтезе и животиња које удишу одржавају тренутни атмосферски однос гасова.