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Als die Trümmer des Sonnensystems auf den Planeten verschmolzen, die jetzt die Sonne umkreisen, bildeten die meisten der leichtesten Gase eine kurze, dünne Atmosphäre um die sich drehende Kugel aus Gesteinen, die zur Erde wurde.
Seitdem hat sich die Atmosphäre verändert und passt sich dem Leben an. Erdsysteme bleiben heute so dynamisch wie zu Beginn der Erdgeschichte.
Erdfrüheste Atmosphäre
Die früheste Atmosphäre der Erde geht der endgültigen Anhäufung von Material voraus, das jetzt den Planeten bildet, oder fällt vielleicht damit zusammen. Wasserstoff, Helium und wasserstoffhaltige Verbindungen umgaben kurzzeitig die sich bildende Erde.
Ein Teil dieser leichten Gase, Reste der Sonne, entkam der Schwerkraft der Erde. Die Erde hatte ihren Eisenkern noch nicht entwickelt, so dass der mächtige Sonnenwind der Sonne ohne schützendes Magnetfeld die Lichtelemente, die die Proto-Erde umgeben, wegblies.
Zweite Erdatmosphäre
Die zweite Schicht von Gasen, die die Erde umgab, könnte als die erste "echte" Atmosphäre der Erde bezeichnet werden. Die sich drehende Kugel aus geschmolzenem Material, die sich aus Trümmern des sich bildenden Sonnensystems entwickelte, blubberte und wirbelte. Radioaktiver Zerfall, Reibung und Restwärme hielten die Erde eine halbe Milliarde Jahre in einem geschmolzenen Zustand.
Während dieser Zeit führten Dichteunterschiede dazu, dass die schwereren Elemente der Erde in Richtung des Erdkerns sanken und die leichteren Elemente in Richtung der Oberfläche aufstiegen. Vulkanausbrüche setzten Gase frei und die Bildung der Atmosphäre begann.
Erdatmosphäre gebildet aus den Gasen, die durch die konstante vulkanische Aktivität freigesetzt werden. Das Gasgemisch wäre der bei modernen Vulkanausbrüchen freigesetzten Zusammensetzung sehr ähnlich gewesen. Diese Gase umfassen:
Der Mangel an Rost in frühen eisenreichen Gesteinen zeigt, dass unter den Gasen in der frühen Erdatmosphäre kein freier Sauerstoff vorhanden war.
Als die Erde abkühlte und sich Gase ansammelten, begann sich der Wasserdampf zu dicken Wolken zu verdichten und der Regen begann. Dieser Regen hielt Millionen von Jahren an und bildete schließlich den ersten Ozean der Erde. Der Ozean ist seitdem ein wesentlicher Bestandteil der Geschichte der Atmosphäre.
Dritte Erdformation der Atmosphäre
Wenn wir die frühe Erdatmosphäre mit der gegenwärtigen vergleichen, sind große Unterschiede offensichtlich. Aber der Wechsel von einer reduzierenden Atmosphäre, die giftig für die meisten modernen Lebensformen ist, zu einer sauerstoffreichen Atmosphäre dauerte ungefähr 2 Milliarden Jahre, fast die Hälfte der Lebensdauer der Erde.
Fossile Beweise zeigen, dass die frühesten Lebensformen auf der Erde Bakterien waren. Cyanobakterien, die zur Photosynthese befähigt sind, und chemosynthetische Bakterien, die in Tiefseequellen gefunden werden, gedeihen in einer sauerstoffarmen Atmosphäre.
Diese Arten von Bakterien könnten in der zweiten Erdatmosphäre gedeihen. Es gibt Hinweise darauf, dass sie lange gediehen, Kohlendioxid in Lebensmittel umgewandelt und Sauerstoff als Abfallprodukt freigesetzt haben.
Zuerst verband sich der Sauerstoff mit eisenreichen Gesteinen und bildete den ersten Rost in der Gesteinsaufzeichnung. Aber irgendwann überstieg der freigesetzte Sauerstoff die Fähigkeit der Natur, dies zu kompensieren. Die Cyanobakterien verseuchten nach und nach ihre Umwelt mit Sauerstoff und verursachten die Entwicklung der gegenwärtigen Erdatmosphäre.
Während die Cyanobakterien Sauerstoff ausschütteten, spaltete das Sonnenlicht das Ammoniak in der Atmosphäre ab. Ammoniak zerfällt in Stickstoff und Wasserstoff. Der Stickstoff baute sich allmählich in der Atmosphäre auf, aber der Wasserstoff entkam wie die erste Atmosphäre der Erde allmählich in den Weltraum.
Erdströmung
Vor ungefähr 2 Milliarden Jahren fand der Übergang von der vulkanischen Gasatmosphäre zur gegenwärtigen Stickstoff-Sauerstoff-Atmosphäre statt. Das Sauerstoff-Kohlendioxid-Verhältnis schwankte in der Vergangenheit und erreichte in der letzten Zeit ein sauerstoffreiches Hoch von etwa 35 Prozent Karbon Periode (Vor 300-355 Millionen Jahren) und ein Sauerstoffmangel von etwa 15 Prozent gegen Ende des Jahres Dauerwelle (Vor 250 Millionen Jahren).
Die moderne Atmosphäre enthält etwa 78 Prozent Stickstoff, 21 Prozent Sauerstoff, 0,9 Prozent Argon und 0,1 Prozent andere Gase, einschließlich Wasserdampf und Kohlendioxid. Dieses Verhältnis hat mit einigen Schwankungen des Sauerstoff-Kohlendioxid-Verhältnisses die Entwicklung des Lebens auf der Erde ermöglicht.
Umgekehrt halten die Wechselwirkungen zwischen photosynthetisierenden Pflanzen und atembaren Tieren das derzeitige atmosphärische Verhältnis von Gasen aufrecht.