Коли уламки Сонячної системи зливалися в планети, які зараз обертають Сонце, більшість найлегших газів утворювали коротку, тонку атмосферу навколо обертового кулі гірських порід, яка стала Землею.
З тих пір атмосфера змінилася, і вона продовжує пристосовуватися до життя. Системи Землі залишаються настільки ж динамічними сьогодні, як і протягом тієї ранньої історії Землі.
Найдавніша атмосфера Землі
Найдавніша атмосфера Землі передує або, можливо, збігається з остаточним накопиченням матеріалу, який зараз формує планету. Гідроген, гелій та водневмісні сполуки ненадовго оточували землю, що формується.
Частина цих легких газів, залишки від Сонця, уникли земного тяжіння. Земля ще не розробила свого залізного ядра, тому, не маючи захисного магнітного поля, потужний сонячний вітер Сонця здував світлі елементи, що оточували прото-Землю.
Друга атмосфера Землі
Другий шар газів, що оточував Землю, можна було б назвати першою "справжньою" атмосферою Землі. Спінінговий кулька розплавленого матеріалу, що утворився з уламків сонячної системи, що утворюється, пузирився і збивався. Радіоактивний розпад, тертя та залишкове тепло тримали Землю в розплавленому стані протягом півмільярда років.
У той час різниця щільності змусила важчі елементи Землі опускатися до розвиваючогося ядра Землі, а більш легкі елементи піднімалися до поверхні. Виверження вулканів виділили гази, і почалося формування атмосфери.
Земна атмосфера утворюється з газів, що виділяються постійною вулканічною активністю. Газова суміш була б дуже схожа на композицію, що виділялася під час сучасних вивержень вулканів. До таких газів належать:
- Водяна пара
- Вуглекислий газ
- Діоксид сірки
- Сірководень
- Окис вуглецю
- Сірка
- Хлор
- Азот
- Сполуки азоту, такі як аміак, водень та метан
Відсутність іржі в ранніх багатих залізом гірських породах свідчить про відсутність вільного кисню серед газів у ранній атмосфері Землі.
Коли Земля охолоджувалась і накопичувались гази, водяна пара з часом почала конденсуватися в густі хмари, і почалися дощі. Цей дощ тривав мільйони років, врешті-решт сформувавши перший на Землі океан. Океан з тих пір був невід’ємною частиною історії атмосфери.
Третя формація атмосфери Землі
Коли ми порівнюємо ранню атмосферу Землі з її сучасною, очевидні основні відмінності. Але перехід від відновлюючої атмосфери, отруйної до більшості сучасних форм життя, до сучасної багатої киснем атмосфери зайняв близько 2 мільярдів років - майже половину життя Землі.
Викопні дані свідчать, що найдавнішими формами життя на Землі були бактерії. Ціанобактерії, які є бактеріями, здатними до фотосинтезу, і хемосинтетичні бактерії, знайдені в глибоководних отворах, процвітають в атмосфері, що виснажена киснем.
Ці види бактерій можуть процвітати у другій атмосфері Землі. Докази показують, що вони процвітали протягом тривалого часу, щасливо перетворюючи вуглекислий газ у їжу та виділяючи кисень у вигляді відходів.
Спочатку кисень поєднувався з багатими залізом гірськими породами, утворюючи першу іржу в записах гірських порід. Але зрештою виділений кисень перевищував здатність природи компенсувати. Ціанобактерії поступово забруднюють своє середовище киснем і викликають розвиток поточної атмосфери Землі.
Поки ціанобактерії викидали кисень, сонячне світло розщеплював аміак в атмосфері. Аміак розкладається на азот і водень. Азот поступово накопичувався в атмосфері, але водень, як і перша атмосфера Землі, поступово витікав у космос.
Сучасна атмосфера Землі
Близько 2 мільярдів років тому відбувся перехід від атмосфери вулканічного газу до поточної азотно-кисневої атмосфери. Відношення кисню до вуглекислого газу коливалося протягом минулого, досягаючи найвищого рівня кисню близько 35 відсотків протягом Карбоновий період (300-355 мільйонів років тому) і низький рівень кисню близько 15 відсотків ближче до кінця Пермський період (250 мільйонів років тому).
Сучасна атмосфера містить близько 78 відсотків азоту, 21 відсоток кисню, 0,9 відсотка аргону та 0,1 відсотка інших газів, включаючи водяну пару та вуглекислий газ. Це співвідношення, з деякими коливаннями співвідношення кисень-вуглекислий газ, дозволило розвинути життя на Землі.
І навпаки, взаємодія між рослинами фотосинтезу та тваринами, що дихають, підтримує поточне атмосферне співвідношення газів.