การก่อตัวของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศคือชั้นของก๊าซที่ล้อมรอบเทห์ฟากฟ้า เช่น โลก ซึ่งดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วง ป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์ ควบคุมอุณหภูมิ และป้องกันการเข้าของอุกกาบาต ถ้าชั้นบรรยากาศไม่มีคุณลักษณะที่มีอยู่ ดาวเคราะห์โลกก็ไม่สามารถดำรงชีวิตได้ อย่างไรก็ตาม หลายคนสงสัยว่า . คืออะไร การสร้างบรรยากาศ.

ด้วยเหตุผลนี้ เราจะอุทิศบทความนี้เพื่อบอกคุณเกี่ยวกับการก่อตัวของชั้นบรรยากาศ เวลาที่มันถูกสร้างขึ้นและวิธีที่มันถูกสร้างขึ้น

การก่อตัวของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศเป็นชั้นก๊าซที่ล้อมรอบโลกของเรา และการมีอยู่ของมันเกิดจากแรงโน้มถ่วงของโลก เริ่มก่อตัวขึ้นพร้อมกับกำเนิดโลกเมื่อประมาณ 4.600 พันล้านปีก่อน. ในช่วง 500 ล้านปีแรก บรรยากาศเริ่มมีวิวัฒนาการ ในขณะที่ภายในของดาวเคราะห์อายุน้อยของเรายังคงปรับตัว มันก็กลายเป็นความหนาแน่นอย่างผิดปกติด้วยไอระเหยและก๊าซที่ขับออกมา ก๊าซที่ประกอบเป็นไฮโดรเจน (H2) ไอน้ำ มีเทน (CH4) ฮีเลียม (He) และคาร์บอนออกไซด์ นั่นคือบรรยากาศดั้งเดิมเพราะบรรยากาศที่สมบูรณ์ไม่สามารถมีอยู่ได้เมื่อ 200 ล้านปีก่อน ขณะนั้นโลกยังร้อนเกินไป ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการปล่อยก๊าซเบา

แรงโน้มถ่วงของโลกต่ำกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันเล็กน้อย ซึ่งทำให้โลกไม่สามารถเก็บโมเลกุลไว้ในสภาพแวดล้อมของมัน สนามแม่เหล็กยังคง มันไม่ได้ก่อตัวและลมสุริยะพัดตรงไปยังพื้นผิว ทั้งหมดนี้ทำให้บรรยากาศดั้งเดิมส่วนใหญ่หายไปในอวกาศ

โลกของเราเนื่องจากอุณหภูมิ ขนาด และมวลเฉลี่ย ไม่สามารถเก็บก๊าซที่เบามาก เช่น ไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งหลบหนีไปในอวกาศและถูกลมสุริยะลาก แม้แต่กับมวลของโลกในปัจจุบัน ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะรักษาก๊าซอย่างเช่น ฮีเลียมและไฮโดรเจน ไม่เหมือนดาวเคราะห์ขนาดใหญ่อย่างดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ซึ่งมีบรรยากาศที่อุดมด้วยก๊าซ หินที่ก่อตัวดาวเคราะห์ของเราปล่อยก๊าซและไอน้ำใหม่อย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน จนกระทั่งเมื่อประมาณ 4.000 พันล้านปีก่อน เมื่อชั้นบรรยากาศเริ่มประกอบด้วยโมเลกุลของคาร์บอน คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) น้ำ (H2O) ไนโตรเจน (N2) และไฮโดรเจน (H)

แหล่ง

การปรากฏตัวของสารประกอบเหล่านี้และอุณหภูมิของโลกที่ลดลงต่ำกว่า 100°C นำไปสู่การพัฒนาของไฮโดรสเฟียร์ที่ มันเริ่มก่อตัวเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อน

หลายปีของการควบแน่นของไอน้ำทำให้เกิดน้ำปริมาณมากซึ่งยอมให้กระบวนการตกตะกอน การปรากฏตัวของน้ำสนับสนุนการละลายของก๊าซ เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ กรดไฮโดรคลอริก หรือคาร์บอนไดออกไซด์ การก่อตัวของกรดและปฏิกิริยาของพวกมันกับเปลือกโลก ส่งผลให้บรรยากาศลดลง ก๊าซเช่นมีเทนและแอมโมเนีย ในปี 1950 นักวิจัยชาวอเมริกัน สแตนลีย์ มิลเลอร์ ได้ออกแบบการทดลองแบบคลาสสิกเพื่อพิสูจน์ว่าผ่านการกระทำของพลังงานภายนอกบางอย่าง ใช้การปล่อยไฟฟ้าเพื่อให้ได้ส่วนผสมของกรดอะมิโนในสภาพแวดล้อมนั้น

ในการทำเช่นนั้น เขาตั้งใจที่จะสร้างสภาพบรรยากาศอันบริสุทธิ์ที่อาจสร้างต้นกำเนิดของชีวิตขึ้นมาใหม่ เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่ามีเงื่อนไขขั้นต่ำสามประการสำหรับชีวิตตามที่เราเข้าใจ: บรรยากาศที่มั่นคงซึ่งอุดมไปด้วยส่วนประกอบ เช่น ออกซิเจนและไฮโดรเจน แหล่งพลังงานภายนอกถาวร และน้ำของเหลว อย่างที่เราได้เห็นมา เงื่อนไขของชีวิตเกือบจะกำหนดขึ้นแล้ว แต่ถึงอย่างไร, ปราศจากออกซิเจน ชีวิตอาจอยู่ห่างออกไปหลายล้านปี. การก่อตัวของหินที่มีองค์ประกอบจำนวนเล็กน้อย เช่น ยูเรเนียมและเหล็ก เป็นหลักฐานของบรรยากาศที่ไม่ใช้ออกซิเจน ดังนั้นองค์ประกอบเหล่านี้จึงไม่พบในหินจากพรีแคมเบรียนตอนกลางหรืออย่างน้อย 3 พันล้านปีต่อมา

ความสำคัญของออกซิเจน

สำหรับสิ่งมีชีวิตเช่นเรา กระบวนการบรรยากาศที่สำคัญที่สุดคือการก่อตัวของออกซิเจน ทั้งกระบวนการทางเคมีโดยตรงหรือกระบวนการทางธรณีวิทยา เช่น การปะทุของภูเขาไฟไม่ได้ผลิตออกซิเจน ดังนั้นจึงเชื่อว่าการก่อตัวของ อุทกสเฟียร์ บรรยากาศคงที่ และพลังงานของดวงอาทิตย์เป็นเงื่อนไข สำหรับการก่อตัวของโปรตีนในมหาสมุทรและกระบวนการของการควบแน่นและการสังเคราะห์กรดอะมิโน ของกรดนิวคลีอิกที่มีรหัสพันธุกรรมใน 1.500 ล้านปีต่อมา สิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ออกซิเจนที่มีเซลล์เดียวปรากฏขึ้นในมหาสมุทร เมื่อหนึ่งพันล้านปีก่อน สิ่งมีชีวิตในน้ำที่เรียกว่าไซยาโนแบคทีเรียเริ่มใช้พลังงานของดวงอาทิตย์เพื่อสลายโมเลกุล

น้ำ (H2O) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จะรวมกันเป็นสารประกอบอินทรีย์และออกซิเจนอิสระ (O2) นั่นคือเมื่อพันธะเคมีระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจนแตกออกจะปล่อยออกซิเจนออกสู่สิ่งแวดล้อม ผลิตโดย การสังเคราะห์ด้วยแสงรวมกับคาร์บอนอินทรีย์เพื่อสร้างโมเลกุล CO2. กระบวนการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นออกซิเจนอิสระผ่านการแตกตัวของโมเลกุลเรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงและเกิดขึ้นเฉพาะในพืชเท่านั้น แม้ว่ามันจะเป็นก้าวสำคัญสู่ชั้นบรรยากาศของโลกที่เรามีในปัจจุบัน นี่เป็นหายนะครั้งใหญ่สำหรับสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ออกซิเจน เพราะถ้าออกซิเจนในบรรยากาศเพิ่มขึ้น CO2 จะลดลง

การก่อตัวของบรรยากาศและก๊าซ

ในขณะนั้น โมเลกุลออกซิเจนบางตัวในชั้นบรรยากาศดูดซับพลังงานจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์และแยกออกเป็นอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอม อะตอมเหล่านี้รวมกับออกซิเจนที่เหลือเพื่อสร้างโมเลกุลโอโซน (O3) ซึ่งดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ เป็นเวลา 4 พันล้านปีที่ปริมาณโอโซนไม่เพียงพอที่จะปิดกั้นการเข้ามาของแสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งจะทำให้สิ่งมีชีวิตอยู่นอกมหาสมุทรไม่ได้ เมื่อประมาณ 600 ล้านปีก่อน เนื่องด้วยสิ่งมีชีวิตใต้ท้องทะเล ชั้นบรรยากาศของโลกถึง ระดับโอโซนสูงพอที่จะดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตราย ซึ่งนำไปสู่การเกิดสิ่งมีชีวิตในทวีปต่างๆ เมื่อถึงจุดนี้ ระดับออกซิเจนจะอยู่ที่ประมาณ 10% ของค่าปัจจุบัน นั่นคือเหตุผลที่ก่อนหน้านี้ชีวิตถูก จำกัด ให้อยู่ในมหาสมุทร อย่างไรก็ตาม การปรากฏตัวของโอโซนทำให้สิ่งมีชีวิตในทะเลอพยพขึ้นบก

ปฏิสัมพันธ์อย่างต่อเนื่องกับปรากฏการณ์บนพื้นโลกต่างๆ ยังคงเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศจนกระทั่งถึงองค์ประกอบที่เป็นไฮโดรเจน ออกซิเจน และอาร์กอน 99 เปอร์เซ็นต์ในปัจจุบัน ปัจจุบัน ชั้นบรรยากาศไม่เพียงแต่ทำหน้าที่ปกป้องปรากฏการณ์ทางกายภาพต่างๆ ที่เกิดขึ้นในอวกาศเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมพิเศษของกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ เคมี และชีวภาพที่มีอยู่ในวิวัฒนาการและ เหตุการณ์บนโลกถ้าไม่มีชีวิตจะไม่เป็นอย่างที่เรารู้. อุณหภูมิมหาสมุทรที่สัมพันธ์กันอย่างต่อเนื่อง การปกป้องโอโซนจากรังสีที่เป็นอันตรายของดวงอาทิตย์ และสภาพอากาศที่ค่อนข้างสงบทำให้ชีวิตสามารถวิวัฒนาการต่อไปได้

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการก่อตัวของบรรยากาศและวิธีการที่มันเกิดขึ้น