Утворення та еволюція атмосфери

Наразі, в умовах рівноважного стану між атмосферним вуглекислим газом і розчиненим в океанах, в океанічних водах міститься в 60 разів більше вуглекислого газу, ніж в атмосфері. Якщо ж врахувати здатність вуглекислого газу легко переходити з водного середовища у товщі відкладень, то його вміст у водах океану буде весь час зменшуватися, а відповідно буде падати величина парціального тиску розчиненого газу. Результатом зростаючої нерівноваги між парціальним тиском вуглекислого газу у водному середовищі й атмосфері буде перехід СО2 з повітряного середовища у водне. Це зменшення вмісту вуглекислого газу в атмосфері мало тривати доти, доки знову не відновлювалася рівновага. Звідси випливає, що до початку геологічної історії склад атмосфери та її інші параметри дуже змінилися. Повітряне середовище не лише втратило майже всю воду, що перебувала в ньому у вигляді пари, але в ньому залишилося мало СО2. У багато разів зменшився і тиск атмосфери. Природні умови на Землі різко змінилися. Природне середовище на нашій планеті стало не схоже на те, що було у неї в ранні фази історії.

Деякі геологічні процеси, (наприклад, виливи лави при виверженнях вулканів) супроводжувалися викидом газів з надр Землі. До їх складу входили азот, аміак, метан, водяну пару, оксид СО і діоксид СО 2 вуглецю. Під впливом сонячної ультрафіолетової радіації водяна пара розкладалася на водень і кисень, але звільнився кисень вступав у реакцію з оксидом вуглецю, утворюючи вуглекислий газ. Аміак розкладався на азот і водень. Водень в процесі дифузії піднімався вгору і залишав атмосферу, а важчий азот не міг зникнути і поступово накопичувався, стаючи основним компонентом, хоча деяка його частина була пов'язана в молекули в результаті хімічних реакцій.

Під впливом ультрафіолетових променів і електричних розрядів суміш газів, присутніх у первісній атмосфері Землі, вступала в хімічні реакції, у результаті яких відбувалося утворення органічних речовин, зокрема амінокислот. Через відсутність значних кількостей кисню, а, отже, й озону, ультрафіолетові промені легко проникали крізь атмосферу, що створювало сприятливі умови для утворення таких органічних речовин, як амінокислоти і піридинові підстави, які є найголовнішими складовими частинами живої матерії. Вихідними речовинами для цього процесу служили молекули метану, оксиду вуглецю (II), водню, води й аміаку. Необхідно зазначити, що передумовою ускладнення структури була відсутність повної деструкції молекул органічних сполук до вуглекислого газу і води, як це відбувається при наявності в атмосфері кисню.

Отже, у відновній атмосфері відбувалося не окислення органічних речовин, а розкладання їх на окремі фрагменти, які служили вихідним матеріалом для синтезу більш складних речовин. Ці органічні речовини могли поступово накопичуватися в окремих, найбільш сприятливих місцях первісного океану, наприклад на берегах, що забезпечило виникнення життя і її прогресивну еволюцію. Першими видами живих організмів були, ймовірно, бактерії, у яких обмін речовин відбувався без участі кисню. Вони отримали назву анаеробних. На ранній стадії розвитку існувала анаеробна відновна атмосфера, і якщо, врешті-решт, відбувся перехід до атмосфери окисної та аеробної, то фактором, відповідальним за цей перехід, стала життєдіяльність фотосинтезуючих організмів. Сутність життєдіяльності цих організмів полягає в тому, що при поглинанні із зовнішнього середовища неорганічних речовин (вуглекислого газу і води) та сонячної енергії за допомогою хлорофілу вони виробляють органічні речовини і кисень. Сумарна хімічна реакція цього процесу виражається рівнянням:

2 + 6H2 = C6H12O6 + 6O2.

Живі організми, що з'явилися у водах стародавнього океану, стали визначальним фактором розвитку атмосфери. Найважливішим результатом діяльності цих організмів стало накопичення великої кількості кисню в атмосфері, супроводжуване поглинанням вуглекислого газу. Процес накопичення в атмосфері кисню сприяло виникненню озонового шару, який здатний затримувати більшу частину короткохвильових і ультрафіолетових променів, згубних для всього живого. Озоновий шар утворився на висоті 25-30 км від поверхні Землі за рахунок фотохімічної реакції. Коли озоновий шар атмосфери сформувався повністю, ультрафіолетові промені вже не досягали поверхні Землі і живі організми змогли жити на суші. Еволюція живих організмів пішла ще швидше завдяки пишного розвитку рослинності. Збільшення вмісту кисню в атмосфері сприяло окислення аміаку, що виділяється при інтенсивному вулканізмі. У результаті реакції окислення аміаку утворювався азот:

Цікаві статті з розділу

Екологічна адаптація флори і фауни пустель
На планеті певним чином зосереджені певні природні зони і їхні пояси, зумовлюючи певні особливості умов середовища, з відповідними флористичними і фауністичними угрупуваннями з їхніми еколо ...

Вміст важких металів у деяких промислових рибах верхів'я Кременчуцького водосховища
Серед забруднюючих речовин на одне з перших місць останній час вийшли важкі метали. Це зумовлено екстенсивним розвитком промислового виробництва, хімізацією сільського господарства, які вист ...

Гідрометцентр як суб’єкт екологічного моніторингу
Комплексна лабораторія спостереження за природним середовищем (КЛНЗПС) Донецького центру гідрометеорології (ЦГМ) входить у склад базової системи моніторингу за забрудненням навколишнього середовища, з ...