האטמוספירה היא שכבת הגז המקיפה גוף שמימי, כמו כדור הארץ, שנמשך על ידי כוח הכבידה. מגן מפני קרינת שמש אולטרה סגולה, שולט בטמפרטורה ומונע כניסת מטאוריטים. אם לאטמוספירה לא היו המאפיינים שיש לה כיום, כדור הארץ לא יכול היה לתמוך בחיים. עם זאת, אנשים רבים תוהים מה זה היווצרות אווירה.
מסיבה זו, אנו הולכים להקדיש מאמר זה לספר לכם על היווצרות האטמוספירה, מתי היא נוצרה וכיצד היא נוצרה.
גיבוש האווירה
האטמוספירה היא השכבה הגזי המקיפה את כוכב הלכת שלנו, וקיומו נגרם מכוח הכבידה של כדור הארץ. הוא החל להיווצר עם מוצאו של כדור הארץ לפני כ-4.600 מיליארד שנים. במהלך 500 מיליון השנים הראשונות החלה האטמוספירה להתפתח; ככל שחלקו הפנימי של כוכב הלכת הצעיר שלנו המשיך להסתגל, הוא הפך צפוף בצורה יוצאת דופן באדים וגזים שנפלטו. הגזים המרכיבים אותו יכולים להיות מימן (H2), אדי מים, מתאן (CH4), הליום (He) ותחמוצות פחמן. זוהי אטמוספרה קדמונית מכיוון שאווירה שלמה לא הייתה יכולה להתקיים לפני 200 מיליון שנה. כדור הארץ עדיין היה חם מדי באותה תקופה, מה שעודד את שחרור גזים קלים.
כוח המשיכה של כדור הארץ מעט נמוך יותר ממה שהוא היום, מה שמונע מכדור הארץ לשמור מולקולות בסביבתו; המגנטוספרה עדיין הוא לא נוצר ורוח השמש נושבת ישירות על פני השטח. כל זה גרם למרבית האטמוספירה הפרימיטיבית להיעלם בחלל.
כוכב הלכת שלנו, בשל הטמפרטורה, גודלו והמסה הממוצעת שלו, אינו יכול לשמור על גזים קלים במיוחד כמו מימן והליום, הבורחים לחלל ונגררים על ידי רוח השמש. אפילו עם המסה הנוכחית של כדור הארץ, אי אפשר לשמור על גזים כמו הליום ומימן, בניגוד לכוכבי לכת גדולים יותר כמו צדק ושבתאי, שיש להם אטמוספרות עשירות בגז. הסלעים שיצרו את כוכב הלכת שלנו שחררו ללא הרף גזים ואדי מים חדשים במשך תקופה ניכרת עד לפני כ-4.000 מיליארד שנים, אז החלה האטמוספירה להיות מורכבת ממולקולות פחמן. פחמן דו חמצני (CO2), פחמן חד חמצני (CO), מים (H2O), חנקן (N2) ומימן (H).
מקור
הנוכחות של תרכובות אלו והירידה בטמפרטורת כדור הארץ מתחת ל-100 מעלות צלזיוס הובילו להתפתחות ההידרוספירה הוא החל להיווצר לפני כ-4 מיליארד שנים.
שנים של עיבוי אדי מים הביאו להיווצרות כמויות גדולות של מים שאפשרו את תהליך השקיעה. נוכחותם של מים מעודדת פירוק גזים כגון דו תחמוצת הגופרית, חומצה הידרוכלורית או פחמן דו חמצני, היווצרות חומצות ותגובתן עם הליתוספירה, וכתוצאה מכך אטמוספרה מפחיתה. גזים כמו מתאן ואמוניה. בשנות ה-1950, החוקר האמריקני סטנלי מילר עיצב ניסוי קלאסי כדי להוכיח שבאמצעות פעולת אנרגיה חיצונית כלשהי. השתמשו בפריקות חשמליות כדי להשיג תערובת של חומצות אמינו בסביבה זו.
בכך הוא מתכוון לשחזר את התנאים האטמוספריים הבתוליים שהיו יכולים לייצר את מקור החיים. מקובל בדרך כלל שיש שלושה תנאי מינימום לחיים כפי שאנו מבינים אותם: אטמוספירה יציבה ועשירה ברכיבים כמו חמצן ומימן, מקור קבוע לאנרגיה חיצונית ומים נוזליים. כפי שראינו, תנאי החיים כמעט מבוססים. על כל פנים, ללא חמצן חופשי, החיים עצמם עשויים להיות במרחק מיליוני שנים. תצורות סלע המכילות כמויות עקבות של יסודות כמו אורניום וברזל הן עדות לאטמוספירה אנאירובית. לכן, יסודות אלה אינם נמצאים בסלעים מהפרקמבריום האמצעי או לפחות 3 מיליארד שנים מאוחר יותר.
חשיבות החמצן
עבור אורגניזמים כמונו, התהליך האטמוספרי החשוב ביותר הוא היווצרות חמצן. לא תהליכים כימיים ישירים ולא תהליכים גיאולוגיים כמו פעילות וולקנית מייצרים חמצן. לכן, הוא האמין כי היווצרות של ההידרוספירה, האטמוספרה היציבה ואנרגיית השמש הם התנאים ליצירת חלבונים באוקיינוס ותהליך עיבוי וסינתזה של חומצות אמינו. של חומצות גרעין הנושאות את הקוד הגנטי, בעוד 1.500 מיליון שנים מאוחר יותר, אורגניזמים אנאירוביים חד-תאיים מופיעים באוקיינוס. רק לפני מיליארד שנים, אורגניזמים מימיים הנקראים ציאנובקטריה החלו להשתמש באנרגיית השמש כדי לפרק מולקולות.
מים (H2O) ופחמן דו חמצני (CO2) משולבים מחדש לתרכובות אורגניות וחמצן חופשי (O2), כלומר כאשר הקשר הכימי בין מימן וחמצן נשבר, האחרון משתחרר לסביבה מחמצן. פוטוסינתזה משתלבת עם פחמן אורגני ויוצרות מולקולות CO2. תהליך המרת אנרגיית השמש לחמצן חופשי באמצעות ניתוק מולקולרי נקרא פוטוסינתזה ומתרחש רק בצמחים, למרות שזהו צעד ענק לקראת האטמוספירה של כדור הארץ שיש לנו היום. זהו אסון גדול עבור אורגניזמים אנאירוביים, כי אם החמצן באטמוספרה גדל, ה-CO2 יורד.
היווצרות האטמוספירה וגזים
באותה תקופה, חלק ממולקולות החמצן באטמוספירה סופגות אנרגיה מקרניים אולטרה סגולות הנפלטות מהשמש ומתפצלות ליצירת אטומי חמצן בודדים. אטומים אלו מתחברים עם החמצן שנותר ויוצרים מולקולות אוזון (O3), אשר סופגות אור אולטרה סגול מהשמש. במשך 4 מיליארד שנים, כמות האוזון לא הספיקה כדי לחסום את כניסת האור האולטרה סגול, זה לא יאפשר קיום חיים מחוץ לאוקיאנוסים. לפני כ-600 מיליון שנים, עקב החיים הימיים, הגיעה האטמוספרה של כדור הארץ רמות אוזון גבוהות מספיק כדי לספוג אור אולטרה סגול מזיק, מה שהוביל להופעת החיים ביבשות. בשלב זה, רמת החמצן היא כ-10% מהערך הנוכחי. לכן, לפני כן, החיים היו מוגבלים לים. עם זאת, נוכחות אוזון גורמת לאורגניזמים ימיים לנדוד ליבשה.
אינטראקציות מתמשכות עם תופעות יבשתיות שונות המשיכו להתרחש באטמוספירה עד שהגיעה להרכב שכיום הוא 99 אחוז מימן, חמצן וארגון. נכון לעכשיו, האטמוספרה לא רק מתפקדת כדי להגן על התופעות הפיזיקליות השונות המתרחשות בחלל, אלא גם פועלת כמווסת יוצאת דופן של התהליכים התרמודינמיים, הכימיים והביולוגיים הגלומים באבולוציה אירועי כדור הארץ, שבלעדיהם החיים לא היו כפי שאנו מכירים אותם. המשחק המתמיד של טמפרטורות האוקיינוס, ההגנה של האוזון מקרני השמש המזיקות ואקלים רגוע יחסית אפשרו לחיים להמשיך ולהתפתח.
אני מקווה שבעזרת המידע הזה תוכלו ללמוד עוד על היווצרות האטמוספירה וכיצד היא בוצעה.