A Föld légkörének története - éghajlatváltozás

Tartalomjegyzék

  • 1 Az őshangulat
  • 2 víz, szén-dioxid és oxigén
    • 2.1 Az élet eredete
    • 2.2 A fotoszintézis jelentősége
    • 2.3 Az élet fejlődése
  • 3 irodalom
  • 4 Engedélyről szóló értesítés

1 Az őshangulat

A valamivel több mint négy és fél milliárd évvel ezelőtt kialakult föld kezdetben hidrogénből (H2) és héliumból (He) álló gázburkolattal rendelkezett. Ezeket a könnyű gázokat azonban az első millió évben nagyrészt elveszítette az űr. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a könnyű gázoknak nagy a mozgási energiája, különösen olyan magas hőmérsékleteken, mint amelyek a Föld történelmének kezdetén uralkodtak. Nagy mennyiségű mozgási energiával a gravitáció leküzdhető, akárcsak egy rakéta, amelyet az űrbe indítanak. A földet ezért védtelenül ki volt téve a meteoritok bombázásának, amely tovább melegítette az amúgy is forró földtestet. Annak ellenére, hogy a napsugárzás 30-35% -kal kevesebb volt, mint ma, a hőmérséklet nagyon magas volt, így minden komponens folyékony vagy gáz halmazállapotú volt.

légkörének

Az első légkört az olvadt állapotú föld kijuttatása, valamint a hatalmas vulkánkitörések során keletkező gázok képezték. Ezek a folyamatok körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt zajlottak le, és az első vagy őslégkör eredetének tekinthetők. A vulkánkitörésekből ma is kiszabaduló gázok képet adnak arról, hogy milyen lehetett az őslégkör. A legfontosabb gáztalanító termékek a vízgőz és a szén-dioxid voltak, amelyek az akkori atmoszféra 90% -át tették ki, valamint kis mennyiségű metán, hidrogén-szulfid, ammónia, szén-monoxid, nitrogén és mások. Ebben a légkörben nem volt oxigén.

A vízgőz nagyon magas koncentrációja, amely akkoriban a légkör körülbelül 4/5-ét tette ki, és a szén-dioxid extrém üvegházhatású éghajlatra utal, amint azt ma a Vénuszon tapasztaljuk, és amelyben élet nem volt lehetséges. Ma is erős üvegházhatású éghajlat uralkodik a Vénuszon, a Föld szomszédos bolygóján, amely közelebb van a Naphoz, mivel a Vénusz légkörének 95% -a CO2-t tartalmaz. A hőmérséklet 700 ° C körül van! A földön jóval 100 ° C felett voltak az ősatmoszférában. És ez magyarázza a vízgőz magas arányát, mivel ilyen magas hőmérsékleten a víz csak gázállapotban létezhet.

2 víz, szén-dioxid és oxigén

A földnek a Naptól való nagyobb távolsága miatt a mintegy 3,5 milliárd évvel ezelőtti fokozódó lehűlés a vízgőz kondenzációjához és az ős-óceán kialakulásához vezetett. A kondenzáció a legfontosabb üvegházhatású gázt, a vízgőzt vonta ki a légkörből. A légkörben a második legfontosabb üvegházhatású gáz, nevezetesen a szén-dioxid aránya is csökkenni kezdett. A sűrített vízgőz esőként esett a föld felszínére, és egyidejűleg kimosta a szén-dioxidot is. A szén-dioxid ezután feloldódott a keletkező óceánban, kalciummal kombinálva, és a tenger fenekére süllyedt, ahol hosszú ideig mészkőbe volt kötve, és így teljesen kivonult a légkörből.

Mivel az oxigénmolekula erősen oxidálódik, és így gyorsan reagál más elemekkel, a többi gáztól eltérően nem a vulkánkitörések terméke volt. A levegőben lévő oxigént először más folyamatoknak kell létrehozniuk. Az egyik ilyen folyamat a vízgőz molekulák disszociációja (hasítása) kemény ultraibolya (UV) sugárzással. Ezt az UV sugárzást azonban maga az oxigén blokkolja, így a termelési ráta túl alacsony. Az oxigénkoncentráció növekedésének fő oka eltérő.

2.1 Az élet eredete

Az első organizmusok, nevezetesen a baktériumok és a legegyszerűbb egysejtű organizmusok a Föld ősi óceánjában körülbelül 3,5 milliárd évvel ezelőtt vagy korábban keletkeztek. Természetesen ezek a lények még nem tudtak oxigént belélegezni, mert nem volt ilyen (ezért anaerobnak hívják őket), ezért tejsav-erjesztéssel nyertek energiát. Ez a szerves anyagok lebontása miatt nagyon nem hatékony folyamat. Az anaerob baktériumok elegendő mélységben éltek a vízben ahhoz, hogy megvédjék őket a halálos UV sugárzástól. Másrészt azok a biotáplálék-ellátástól függtek, amelyet csak a legfelső rétegekben állítottak elő. Ezért nem volt esélyük tovább terjedni. Idővel a mutánsokat részesítették előnyben. Ezek az organizmusok fotoszintézist fejlesztettek ki, és így több szén-dioxidot kötöttek meg, ami tovább csökkentette a légkör CO2-tartalmát. Az első szénmegkötő szervezetek a cianobaktériumok voltak, amelyek körülbelül 2,7 milliárd évvel ezelőtt fejlődtek ki.

2.2 A fotoszintézis jelentősége

A fotoszintézis során egy élőlény elnyeli a szén-dioxidot és a vizet, a szenet a napfény hatására saját komponenseivé dolgozza fel, és úgyszólván hulladékként ismét felszabadítja az oxigént. Ez a folyamat ma is a földi élet alapja, mivel szinte minden növény élettelen (szervetlen) anyagokat élő (szerves) anyagokká változtat, amelyek a felszabadult oxigénnel együtt más élőlények táplálékát és energiaforrását képezik.

A fotoszintézis csak oxigénforrásként működhetett, azonban ha a baktériumokat a haláluk során nem oxidálta újra az oxigén, különben ugyanannyi környezetet vonnának ki, mint amennyit életük során felszabadítottak. Az ülepedés folyamata gondoskodott a szerves anyagok (azaz az elhalt baktériumok) ártalmatlanításáról: A holt anyag a tenger fenekére süllyed, és egyre magasabb rétegeket képez, amelyekhez az oxigén nem jut el.

2.3 Az élet fejlődése

Az első élőlények a földön végül oxigénfelesleget termeltek, amely kezdetben vassal, kénnel és más oxidálható anyagokkal reagált, de később felhalmozódott a légkörben. Az atmoszféra oxigéntartalma azonban nagyon alacsony maradt az egész Archeán hosszú ideje alatt (4 - 2,5 milliárd évvel ezelőtt), és lényegesen kevesebb, mint a jelenlegi arány 1% -a.

Körülbelül 1,5 milliárd évvel ezelőtt elérte a jelenlegi érték 1% -ának megfelelő O2-tartalmat, ami elegendő volt ahhoz, hogy a tejsav-fermentáció folyamatát sokkal hatékonyabb légzéssel helyettesítsék. A légzés a fotoszintézis fordítottja: az energiát szerves anyagokból nyerik (pl. A fű, amelyet a tehén megesz; a tehén, amelyet megeszünk) az oxigén fogyasztása révén. Nem utolsósorban ennek a megnövekedett hatékonyságnak köszönhetően többsejtű szervezetek is kifejlődhetnek.

A csökkenő oxidáció a tengerben és ezeknek a fejlettebb növényeknek az egyre növekvő fotoszintézise miatt az oxigéntartalom egyre növekszik. Jelentős ugrás volt 2 és 2,3 milliárd évvel ezelőtt. A Felső-Silurianban (körülbelül 400 millió évvel ezelőtt) elérték a mai érték körülbelül 10% -át. Ennél a koncentrációnál az UV sugárzás annyira erősen árnyékolt, hogy élőlények is létezhetnek a szárazföldön. A CO2 csökkentésével és az O2-tartalom növelésével, beleértve az UV-sugárzás elleni árnyékolást, olyan légkör jött létre, amely előfeltétele volt a magasabb életformák kialakulásának. Hatalmas erdők jelentek meg, ahol dinoszauruszok éltek, végül emberek. Figyelemre méltó, hogy maga az élet megjelenése tette lehetővé ezeket a feltételeket. Ebben a tekintetben a földi élet megteremtette saját alapjait. A légkör fejlődése tehát annak az evolúciónak az eredménye, amelyben a föld légköre és az élőlények egymást befolyásolták.