Istoria atmosferei Pământului - Schimbările climatice

Cuprins

  • 1 Atmosfera primordială
  • 2 apă, dioxid de carbon și oxigen
    • 2.1 Originea vieții
    • 2.2 Importanța fotosintezei
    • 2.3 Dezvoltarea vieții
  • 3 literatură
  • 4 Notificare de licență

1 Atmosfera primordială

Pământul, format cu puțin peste patru miliarde și jumătate de ani în urmă, avea inițial un înveliș de gaz format din hidrogen (H2) și heliu (He). Cu toate acestea, aceste gaze ușoare s-au pierdut în mare parte în spațiu în primul milion de ani. Acest lucru se datorează faptului că gazele ușoare au o energie cinetică ridicată, în special la temperaturi ridicate precum cele care au predominat la începutul istoriei Pământului. Cu o cantitate mare de energie cinetică, gravitația poate fi depășită, la fel ca o rachetă care este lansată în spațiu. Prin urmare, pământul a fost expus fără apărare unui bombardament de meteoriți, care a încălzit și mai mult corpul deja fierbinte al pământului. În ciuda faptului că radiația solară a fost cu 30-35% mai mică decât în ​​prezent, temperaturile au fost foarte ridicate, astfel încât toate componentele au fost în stare lichidă sau gazoasă.

climatice

Prima atmosferă a fost formată prin degajarea pământului, care era într-o stare topită, precum și prin gazele care au fost create în timpul erupțiilor vulcanice masive. Aceste procese au avut loc în urmă cu aproximativ 4 miliarde de ani și sunt văzute ca fiind originea atmosferei primare sau primordiale. Gazele care încă scapă din erupțiile vulcanice astăzi oferă o idee despre cum ar fi trebuit să arate atmosfera primordială. Cele mai importante produse de degazare au fost vaporii de apă și dioxidul de carbon, care constituiau 90% din atmosferă în acel moment, precum și cantități mici de metan, hidrogen sulfurat, amoniac, monoxid de carbon, azot și altele. Nu era oxigen în această atmosferă.

Concentrația foarte ridicată de vapori de apă, care în acel moment alcătuiau aproximativ 4/5 din atmosferă și dioxid de carbon sugerează un climat extrem de seră, așa cum îl găsim astăzi pe Venus și în care nu era posibilă viața. Chiar și astăzi există un climat puternic cu efect de seră pe Venus, planeta vecină a Pământului mai aproape de soare, întrucât 95% din atmosfera lui Venus este formată din CO2. Temperaturile sunt în jur de 700 ° C! Pe pământ erau cu mult peste 100 ° C în atmosfera primordială. Și asta explică proporția mare de vapori de apă, deoarece la aceste temperaturi ridicate apa ar putea exista doar într-o stare gazoasă.

2 apă, dioxid de carbon și oxigen

Datorită distanței mai mari a pământului de soare, creșterea răcirii în urmă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani a dus la condensarea vaporilor de apă și la formarea oceanului primordial. Condensarea a retras din atmosferă cel mai important gaz cu efect de seră, vaporii de apă. Proporția celui de-al doilea cel mai important gaz cu efect de seră din atmosferă, și anume dioxidul de carbon, a început, de asemenea, să scadă. Vaporii de apă condensată au căzut ca ploaie pe suprafața pământului și au spălat dioxidul de carbon în același timp. Dioxidul de carbon a fost apoi dizolvat în oceanul rezultat, combinat cu calciu și s-a scufundat pe fundul mării, unde a fost legat în calcar pentru perioade lungi de timp și astfel a fost complet retras din atmosferă.

Deoarece molecula de oxigen este puternic oxidantă și astfel reacționează rapid cu alte elemente, nu a fost un produs al erupțiilor vulcanice, spre deosebire de celelalte gaze. Oxigenul din aer trebuie să fi fost creat mai întâi prin alte procese. Un astfel de proces este disocierea (divizarea) moleculelor de vapori de apă prin radiații ultraviolete dure (UV). Cu toate acestea, această radiație UV este blocată din nou de oxigenul însuși, astfel încât rata de producție este mult prea mică. Motivul principal pentru creșterea concentrației de oxigen este diferit.

2.1 Originea vieții

Primele organisme, și anume bacteriile și cele mai simple organisme unicelulare, au apărut în oceanul primordial al Pământului cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă sau mai devreme. Desigur, aceste creaturi nu puteau respira oxigen pentru că nu exista (sunt denumite anaerobe) și, prin urmare, au câștigat energie prin fermentarea acidului lactic. Acesta este un proces foarte ineficient din cauza descompunerii materiei organice. Bacteriile anaerobe trăiau în apă la o adâncime suficientă pentru a fi protejate de radiația ultravioletă mortală. Pe de altă parte, acestea erau dependente de aprovizionarea cu alimente organice care era produsă numai în straturile superioare. Prin urmare, nu au avut nicio șansă să se răspândească mai departe. În timp, mutanții au fost astfel preferați. Aceste organisme au dezvoltat fotosinteza și în acest fel au legat mai mult dioxid de carbon, ceea ce a redus și mai mult conținutul de CO2 al atmosferei. Primele organisme care se leagă de carbon au fost cianobacteriile, care s-au dezvoltat acum aproximativ 2,7 miliarde de ani.

2.2 Importanța fotosintezei

În timpul fotosintezei, o ființă vie absoarbe dioxidul de carbon și apă, procesează carbonul sub acțiunea luminii solare în propriile sale componente și eliberează din nou oxigenul ca un deșeu, ca să spunem așa. Acest proces este încă baza vieții pe pământ astăzi, deoarece aproape toate plantele transformă substanțele neînsuflețite (anorganice) în substanțe vii (organice), care împreună cu oxigenul eliberat formează sursa de hrană și energie a altor ființe vii.

Fotosinteza poate fi acționat ca o sursă de oxigen, totuși, dacă bacteriile nu au fost reoxidate de oxigen atunci când au murit, altfel s-ar retrage aceeași cantitate de mediu pe care au eliberat-o pe parcursul vieții lor. Procesul de sedimentare a avut grijă de eliminarea materialului organic (adică a bacteriilor moarte): Materia moartă se scufundă pe fundul mării și formează straturi tot mai înalte pe care oxigenul nu le poate atinge.

2.3 Dezvoltarea vieții

Primele viețuitoare de pe pământ au produs în cele din urmă un exces de oxigen, care a reacționat inițial cu fierul, sulful și alte substanțe oxidabile, dar ulterior s-a acumulat în atmosferă. Cu toate acestea, conținutul de oxigen din atmosferă a rămas foarte scăzut pe perioada lungă a întregului Arhean (acum 4 - 2,5 miliarde de ani) și a fost semnificativ mai mic de 1% din ponderea actuală.

Cu aproximativ 1,5 miliarde de ani în urmă, a fost atins un conținut de O2 de 1% din valoarea actuală, care a fost suficient pentru a înlocui procesul de fermentare a acidului lactic cu o respirație mult mai eficientă. Respirația este inversul fotosintezei: energia este obținută din material organic (de exemplu, iarba pe care o mănâncă vaca; vaca pe care o mâncăm) prin consumul de oxigen. Nu în ultimul rând, datorită acestei eficiențe sporite, s-au putut dezvolta și organisme multicelulare.

Scăderea oxidării în mare și fotosinteza crescândă a acestor plante mai dezvoltate au făcut ca conținutul de oxigen să crească din ce în ce mai mult. A existat un salt semnificativ între 2 și 2,3 miliarde de ani în urmă. În Silurianul superior (acum aproximativ 400 de milioane de ani) s-a atins un nivel de aproximativ 10% din valoarea actuală. La această concentrație, radiația UV este atât de puternic protejată încât ființele vii ar putea exista și pe uscat. Prin reducerea CO2 și creșterea conținutului de O2, inclusiv protecția împotriva radiațiilor UV, a fost creată o atmosferă care era o condiție prealabilă pentru dezvoltarea unor forme superioare de viață. Au apărut păduri imense unde locuiau dinozaurii și, în cele din urmă, oamenii. Este remarcabil faptul că apariția vieții în sine a făcut posibile aceste condiții. În acest sens, viața de pe pământ și-a creat propriile baze. Dezvoltarea atmosferei este deci rezultatul unei evoluții în care atmosfera pământului și ființele vii s-au influențat reciproc.