Dejiny zemskej atmosféry - zmena podnebia

Obsah

  • 1 Prvotná atmosféra
  • 2 voda, oxid uhličitý a kyslík
    • 2.1 Pôvod života
    • 2.2 Dôležitosť fotosyntézy
    • 2.3 Vývoj života
  • 3 literatúra
  • 4 Vyhlásenie o licencii

1 Prvotná atmosféra

Zem, ktorá sa sformovala pred niečo viac ako štyri a pol miliardami rokov, mala spočiatku plynový obal pozostávajúci z vodíka (H2) a hélia (He). Tieto ľahké plyny sa však do vesmíru v prvých miliónoch rokov z veľkej časti stratili. Je to tak kvôli skutočnosti, že ľahké plyny majú vysokú kinetickú energiu, najmä pri vysokých teplotách, aké prevládali na začiatku histórie Zeme. Vďaka veľkému množstvu kinetickej energie možno prekonať gravitáciu, podobne ako pri rakete, ktorá je vypustená do vesmíru. Zem bola preto bezbranne vystavená bombardovaniu meteoritmi, ktoré ďalej ohrievalo už aj tak horúce zemské teleso. Napriek tomu, že slnečné žiarenie bolo o 30 - 35% nižšie ako dnes, boli teploty veľmi vysoké, takže všetky zložky boli v kvapalnom alebo plynnom skupenstve.

miliardami rokov

Prvá atmosféra bola tvorená odplynením Zeme, ktorá bola v roztavenom stave, ako aj plynmi, ktoré vznikali pri mohutných sopečných erupciách. Tieto procesy prebehli asi pred 4 miliardami rokov a sú považované za pôvod prvej alebo prvotnej atmosféry. Plyny, ktoré dodnes unikajú zo sopečných erupcií, dávajú predstavu o tom, ako musela vyzerať prvotná atmosféra. Najdôležitejšími produktmi na odplynenie boli vodná para a oxid uhličitý, ktoré tvorili v tom čase 90% atmosféry, ako aj malé množstvá metánu, sírovodíka, amoniaku, oxidu uhoľnatého, dusíka a ďalších. V tejto atmosfére nebol žiadny kyslík.

Veľmi vysoká koncentrácia vodnej pary, ktorá v tom čase tvorila asi 4/5 atmosféry, a oxid uhličitý naznačujú extrémne skleníkové podnebie, aké dnes nájdeme na Venuši a v ktorom nebol možný život. I dnes je na Venuši, susednej planéte Zeme bližšie k Slnku, silné skleníkové podnebie, pretože 95% atmosféry Venuše tvorí CO2. Teploty sa tam pohybujú okolo 700 ° C! Na zemi boli v prvotnej atmosfére vysoko nad 100 ° C. A to vysvetľuje vysoký podiel vodnej pary, pretože pri týchto vysokých teplotách mohla voda existovať iba v plynnom stave.

2 voda, oxid uhličitý a kyslík

Kvôli väčšej vzdialenosti Zeme od slnka viedlo zvyšujúce sa ochladenie pred asi 3,5 miliardami rokov ku kondenzácii vodných pár a vzniku pravekého oceánu. Kondenzáciou sa z atmosféry odstránil najdôležitejší skleníkový plyn, vodná para. Začal tiež klesať podiel druhého najdôležitejšieho skleníkového plynu v atmosfére, konkrétne oxidu uhličitého. Kondenzovaná vodná para padala ako dážď na zemský povrch a súčasne vyplavovala oxid uhličitý. Oxid uhličitý sa potom rozpustil vo výslednom oceáne, spojil sa s vápnikom a klesol na morské dno, kde bol dlho viazaný vo vápenci, a tak sa úplne stiahol z atmosféry.

Pretože molekula kyslíka silne oxiduje a tak rýchlo reaguje s ostatnými prvkami, na rozdiel od ostatných plynov nebola produktom sopečných výbuchov. Kyslík vo vzduchu musí byť najskôr vytvorený inými procesmi. Jedným z takýchto procesov je disociácia (štiepenie) molekúl vodnej pary tvrdým ultrafialovým (UV) žiarením. Toto UV žiarenie je však opäť blokované samotným kyslíkom, takže produkčná rýchlosť je príliš nízka. Hlavný dôvod zvýšenia koncentrácie kyslíka je iný.

2.1 Pôvod života

Prvé organizmy, konkrétne baktérie a najjednoduchšie jednobunkové organizmy, vznikli v prvotnom oceáne Zeme približne pred 3,5 miliardami rokov alebo skôr. Tieto tvory samozrejme nemohli dýchať kyslík, pretože žiaden nebol (hovorí sa im preto anaeróbne), a preto získavali energiu fermentáciou pomocou kyseliny mliečnej. Jedná sa o veľmi neefektívny proces v dôsledku rozkladu organických látok. Anaeróbne baktérie žili vo vode v dostatočnej hĺbke, aby boli chránené pred smrteľným UV žiarením. Na druhej strane boli závislí od prísunu biopotravín, ktoré sa vyrábali iba v najvyšších vrstvách. Nemali preto šancu sa ďalej rozširovať. Postupom času boli teda preferovaní mutanti. Tieto organizmy vyvinuli fotosyntézu a týmto spôsobom viazali viac oxidu uhličitého, čo ďalej znižovalo obsah CO2 v atmosfére. Prvými organizmami viažucimi uhlík boli sinice, ktoré sa vyvinuli asi pred 2,7 miliardami rokov.

2.2 Dôležitosť fotosyntézy

Počas fotosyntézy živá bytosť absorbuje oxid uhličitý a vodu, pôsobením slnečného žiarenia spracováva uhlík na svoje vlastné zložky a znova takpovediac uvoľňuje kyslík ako odpadový produkt. Tento proces je dodnes základom života na Zemi, pretože takmer všetky rastliny premieňajú neživé (anorganické) látky na živé (organické) látky, ktoré spolu s uvoľneným kyslíkom tvoria potravu a zdroj energie pre ďalšie živé bytosti.

Fotosyntéza mohla pôsobiť iba ako zdroj kyslíka, ak by však baktérie neboli pri oxidácii znovu oxidované kyslíkom, inak by sa odobralo rovnaké množstvo prostredia, aké sa uvoľnilo počas ich života. Proces sedimentácie sa postaral o likvidáciu organického materiálu (t. J. Mŕtvych baktérií): Mŕtva hmota klesá na dno mora a vytvára stále vyššie vrstvy, ktoré kyslík nemôže dosiahnuť.

2.3 Vývoj života

Prvé živé bytosti na zemi tak nakoniec produkovali prebytok kyslíka, ktorý spočiatku reagoval so železom, sírou a inými oxidovateľnými látkami, ale neskôr sa hromadil v atmosfére. Obsah kyslíka v atmosfére však zostal veľmi nízky počas dlhého obdobia celého Archeanu (pred 4 - 2,5 miliardami rokov) a bol výrazne nižší ako 1% súčasného podielu.

Asi pred 1,5 miliardami rokov bol dosiahnutý obsah O2 vo výške 1% dnešnej hodnoty, čo stačilo na nahradenie procesu fermentácie kyselinou mliečnou oveľa účinnejším dýchaním. Dýchanie je obrátenou stranou fotosyntézy: energia sa získava z organického materiálu (napr. Trávy, ktorú konzumuje krava; krava, ktorú konzumujeme) spotrebou kyslíka. V neposlednom rade vďaka tejto zvýšenej účinnosti sa mohli vyvinúť aj mnohobunkové organizmy.

Znižujúca sa oxidácia v mori a zvyšujúca sa fotosyntéza týchto rozvinutejších rastlín spôsobili, že obsah kyslíka stúpal čoraz viac. Pred 2 až 2,3 miliardami rokov došlo k výraznému skoku. V hornom silúre (asi pred 400 miliónmi rokov) bola dosiahnutá úroveň asi 10% dnešnej hodnoty. Pri tejto koncentrácii je UV žiarenie tak silne chránené, že na zemi môžu existovať aj živé bytosti. Znížením CO2 a zvýšením obsahu O2 vrátane tienenia pred UV žiarením sa vytvorila atmosféra, ktorá bola predpokladom pre vývoj vyšších foriem života. Tam, kde žili dinosaury, sa vynorili obrovské lesy a nakoniec ľudia. Je pozoruhodné, že samotný vznik života umožnil tieto podmienky. Z tohto hľadiska si život na zemi vytvoril svoje vlastné základy. Vývoj atmosféry je preto výsledkom vývoja, v ktorom sa vzájomne ovplyvňovala zemská atmosféra a živé bytosti.