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Die Erde hat sich vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren zusammen mit den anderen sieben Planeten im Sonnensystem gebildet. Während die Erde abkühlte, wurde durch das Ausgasen früher Vulkane eine primitive Atmosphäre geschaffen. Die frühe Atmosphäre enthielt keinen Sauerstoff und wäre für den Menschen und die meisten anderen Lebewesen auf der Erde heute giftig gewesen.
Wasserstoff und Helium
Es wird angenommen, dass sich die Erde aus Gas und Staub gebildet hat, die die Sonne umkreisen. Der weitaus größte Teil des Gases würde aus leichteren Elementen wie Wasserstoff und Helium bestehen. Die frühe Erde hatte eine große Menge an Wasserstoff und Helium in der Atmosphäre und dies wäre aufgrund der geringen Masse dieser Gase langsam in den Weltraum entkommen. Heute machen Wasserstoff und Helium weniger als 1 Prozent der Erdatmosphäre aus.
Wasserdampf
Wasserdampf wurde durch frühe vulkanische Aktivität und auch durch auf die Erde einwirkende wasserführende Kometen erzeugt. Der Wasserdampf blieb gasförmig, da die frühe Erde zu heiß war, um in flüssiger Form zu existieren. Flüssige Wasser-Ozeane erschienen erst ungefähr eine Milliarde Jahre nach der Entstehung der Erde.
Kohlendioxid
Kohlendioxid wurde von Vulkanen auf der frühen Erde freigesetzt und war einer der Hauptbestandteile seiner Atmosphäre. Mit zunehmendem Alter der Erde nahm die vulkanische Aktivität ab und einige Organismen begannen, Kohlendioxid für die Photosynthese zu nutzen. Dies führte zu einem stetigen Rückgang des Kohlendioxidgehalts. Die heutige Atmosphäre besteht nur noch aus 0,04 Prozent Kohlendioxid.
Stickstoff
Vulkane auf der frühen Erde produzierten auch Stickstoff, der ein Hauptbestandteil der Atmosphäre wurde. Stickstoff ist für die Bildung von Lebensbausteinen wie Aminosäuren von entscheidender Bedeutung. Heute ist Stickstoff mit einem Anteil von rund 78 Prozent der Gase der größte Bestandteil der Erdatmosphäre.
Sauerstoff
In der frühen Atmosphäre war kein Sauerstoff vorhanden, bis einfache Organismen die Fähigkeit zur Photosynthese entwickelten. Während dieses Prozesses werden Sonnenlicht und Kohlendioxid verwendet, um Energie zu erzeugen und Sauerstoff als Nebenprodukt freizusetzen. Geochemische Studien legen nahe, dass Sauerstoff etwa 2 Milliarden Jahre nach der Entstehung der Erde ein Bestandteil der Atmosphäre wurde. Ein kleiner Teil der Sauerstoffatome ist in der oberen Atmosphäre an Ozon gebunden - ein Molekül, das aus drei Sauerstoffatomen besteht. Heute macht Sauerstoff etwa 21 Prozent der atmosphärischen Gase aus und ist lebensnotwendig. Einfacher molekularer Sauerstoff wird von den meisten Lebewesen verwendet, um Energie zu erzeugen. Die Ozonschicht spielt eine wesentliche Rolle bei der Absorption von schädlichem ultraviolettem Licht in der heutigen Atmosphäre.