När solsystemets skräp sammanföll i planeterna som nu cirkulerar över solen bildade de flesta av de lättaste gaserna en kort, tunn atmosfär runt den roterande kulan av stenar som blev jorden.
Sedan dess har atmosfären förändrats och den fortsätter att anpassa sig till livet. Jordens system förblir lika dynamiska idag som de var under den tidiga jordhistorien.
Jordens tidigaste atmosfär
Jordens tidigaste atmosfär föregår eller kanske sammanfaller med den slutliga ansamling av material som nu bildar planeten. Väte, helium och väteinnehållande föreningar omringade kort den bildande jorden.
En del av dessa lätta gaser, rester från solen, undgick jordens allvar. Jorden hade ännu inte utvecklat sin järnkärna, så utan något skyddande magnetfält blåste solens kraftiga solvind bort ljuselementen som omger proto-jorden.
Jordens andra atmosfär
Det andra gaslagret som omgav jorden kan utan tvekan kallas jordens första "riktiga" atmosfär. Den snurrande kulan av smält material utvecklades från skräp från det bildande solsystemet bubblade och krossade. Radioaktivt sönderfall, friktion och restvärme höll jorden i ett smält tillstånd i en halv miljard år.
Under den tiden orsakade densitetsskillnader jordens tyngre element att sjunka mot jordens utvecklande kärna och lättare element att stiga upp mot ytan. Vulkanutbrott släppte ut gaser och atmosfären bildades.
Jordens atmosfär bildas av de gaser som frigörs av den konstanta vulkaniska aktiviteten. Gasblandningen skulle ha liknat den komposition som släpptes under moderna vulkanutbrott. Dessa gaser inkluderar:
- Vattenånga
- Koldioxid
- Svaveldioxid
- Vätesulfid
- Kolmonoxid
- Svavel
- Klor
- Kväve
- Kväveföreningar som ammoniak, väte och metan
Bristen på rost i tidiga järnrika stenar visar att det inte fanns något syre bland gaserna i jordens tidiga atmosfär.
När jorden svalnade och gaser ackumulerades började vattenångan så småningom kondensera till tjocka moln och regnet började. Detta regn fortsatte i miljontals år och bildade så småningom jordens första hav. Havet har sedan dess varit en integrerad del av atmosfärens historia.
Jordens tredje bildning av atmosfär
När vi jämför jordens tidiga atmosfär med den nuvarande är stora skillnader uppenbara. Men förändringen från en reducerande atmosfär, giftig till de flesta moderna livsformer, till den nuvarande syrerika atmosfären tog cirka 2 miljarder år, nästan hälften av jordens livslängd.
Fossila bevis visar att de tidigaste livsformerna på jorden var bakterier. Cyanobakterier, som är bakterier som kan fotosyntes, och kemosyntetiska bakterier som finns i djupa havsventiler trivs i en syreutarmad atmosfär.
Dessa typer av bakterier kan trivas i jordens andra atmosfär. Bevis visar att de trivdes länge och omvandlade glatt koldioxid till mat och släppte ut syre som en avfallsprodukt.
Först kombinerade syret med järnrika stenar och bildade den första rosten i bergsposten. Men så småningom översteg syret som släpptes ut naturens förmåga att kompensera. Cyanobakterierna förorenade gradvis sin omgivning med syre och fick jordens nuvarande atmosfär att utvecklas.
Medan cyanobakterierna sönderdelade syre bröt solljus ner ammoniak i atmosfären. Ammoniak sönderdelas i kväve och väte. Kvävet byggdes gradvis upp i atmosfären, men väte, precis som jordens första atmosfär, flydde gradvis ut i rymden.
Jordens nuvarande atmosfär
För ungefär två miljarder år sedan inträffade övergången från den vulkaniska gasatmosfären till den nuvarande kväve-syre-atmosfären. Syre-koldioxidförhållandet har fluktuerat under det förflutna och nått ett syrerikt högt värde på cirka 35 procent under Kolhaltig period (300-355 miljoner år sedan) och en syre låg på cirka 15 procent nära slutet av Permperiod (För 250 miljoner år sedan).
Den moderna atmosfären innehåller cirka 78 procent kväve, 21 procent syre, 0,9 procent argon och 0,1 procent andra gaser, inklusive vattenånga och koldioxid. Detta förhållande, med vissa fluktuationer i förhållandet syre-koldioxid, har möjliggjort utvecklingen av liv på jorden.
Omvänt upprätthåller växelverkan mellan fotosyntetiserande växter och andningsdjur djurets nuvarande atmosfärförhållande mellan gaser.