地球上的大气是怎么形成的?

科学探索菌


个人认为地球的大气来源有这么四个:太初物质、火山活动、生物代谢、引力捕获。



地球大气小档案:
地球大气由氮气(约78%)、氧气(约21%)、氩气(约0.9%)、二氧化碳(0.04%)和其他痕量气体组成。大多数生物依赖氧气进行呼吸; 氮则被细菌和以及闪电转化为可溶性化合物——氨,供生物利用来构建核苷酸和氨基酸; 植物、藻类和蓝细菌利用二氧化碳进行光合作用。此外,大气层还保护生物体免受太阳紫外线辐射、太阳风和宇宙射线对遗传物质的损害。地球大气层的当前组成是生物体对古气候进行数十亿年生物化学改造的产物。


太初物质

地球太初大气成分与地球形成期间,地球所处轨道局部太阳星云的化学成分、温度以及随后的内部气体逸出有关。地球最初的大气始于一个旋转的气体盘,它们会坍塌形成一系列间隔的环,外层的环可能主要由气体构成,这些环最后凝聚成行星。刚刚诞生的地球的大气的主要成分可能由大量的氢气,也可能存在简单的氢化物,例如现在在气体巨行星(木星和土星)中发现的那些,特别是水蒸气(水是氢化物哦)、甲烷和氨。这个时期的大气是地球的“第一版大气”O(∩_∩)O~。


上图:地球从太阳星云当中形成的过程,最后一幅是海洋和大气的形成。


最后,各种复杂因素随着时间的推移改变了地球的大气层,使大气成分发生戏剧性的变化。由于地球没有像木星、土星那种大型行星那么大的质量,因此没有足够的引力能够维持顶层气体(主要是氢、氦),于是氢、氦等低密度气体就在地球诞生早期慢慢地被太阳风吹走了。

地球太初大气的成分与现今大气成分关系不大,因为地球诞生后后续的火山活动、生物活动极大地改变了地球的大气组成。

太阳系的其它类地行星,如金星和火星,其大气主要由二氧化碳组成,含有少量的氮,氩,氧和其他气体。这两颗行星至少目前被认为没有生物活动迹象,也就是说其大气未受到生物代谢改造,因此可以用来作为地球早期(生命诞生前)的大气成分的参考(仅仅是参考)。


火山活动

火山活动喷发的气体,以及巨大的小行星对地球进行“狂轰乱炸”后产生的气体,产生了地球的“下一版本”的大气层,主要由氮气、二氧化碳和惰性气体组成,现在大气中相当含量的氩气就是自那个时代留下来的。二氧化碳的部分主要溶解在水中,并在地壳岩石风化过程中与钙和镁等金属反应生成碳酸盐,形成沉积岩。与水有关的沉积物的发现时间可追溯到38亿年前,直到大约34亿年前,氮气形成了当时稳定的“第二版大气”的主要部分。

上图:火山喷发对大气成分以及大气特性的影响,大气特征又会影响生物代谢,因此火山在地球的生态平衡方面扮演的重要的一个影响因素。


生物代谢

在大气层的发展历史中,生命的影响很快发挥作用,“第二版大气”刚一“发布”就迎来了生命的降生——证据显示最早的生命形式出现在35亿年前。之后,地球“第三版大气层”的组成就在很大程度上取决于生物的气体代谢产物了。对于生物学家或古生物学家来说,地球的大气成分就是与生命的出现及其演变息息相关的,甚至跟某些生物突飞猛进的发展亦步亦趋的。

太阳诞生早期的辐射比现在低30%,地球当时如何保持足够温暖的气候以确保液态水和生命的存在的呢?这个疑问被学界称为“虚弱的年轻太阳悖论”。然而,在地球完整的早期温度记录中,地质记录显示出地球表面曾出现长期相对温暖的时期(除了大约在24亿年前的一个机器寒冷的冰期——“雪球地球时期”)。

在太古代末期,一个“新版本”的含氧大气层开始发育,这显然是蓝藻的光合作用所致(即所谓“大氧化事件”),27亿年前的叠层石化石就是实证。

上图:叠层石化石,是蓝藻尸体堆叠石化而成。


板块构造对大陆不断重排,并通过将二氧化碳转移到陆地大型碳酸盐储存库,影响大气的长期演变。在大约24亿年前的大氧化事件期间前(条带状铁层构造末期),大气中仍然不存在游离氧气。

上图:带状铁层


在此之前,光合作用产生的氧气都被还原性物质(特别是铁)通过氧化而消耗。在氧气的生成速率超过还原性物质的消耗率之前,游离氧分子都无法在大气中积聚。氧气含量直到前寒武纪结束时才达到超过15%的稳定状态。

大气中的氧气量在过去6亿年中不断波动,在2.8亿年前达到约30%的峰值,大大高于今天的21%。两种主要过程控制着大气的变化:

  1. 植物利用大气中的二氧化碳释放氧气。

  2. 黄铁矿分界和火山喷发将硫释放到大气中,大气将硫氧化并因此减少大气中的含氧量。而火山爆发也释放出二氧化碳,植物却可以将其转化为氧气。

大气中氧气量变化的确切原因尚不清楚。大气中含有大量氧气的时期与动物的快速生长有关。如今大气中含有21%的氧气,足以让动物快速生长。

上图:地球大气氧气含量百分比曲线。横轴是时间,单位是百万年。


引力捕获

自地球诞生以来,其引力场无时无刻不在捕获从附近遛过的流浪物质和天体,这小到游离的气体分子和尘埃,大到陨石甚至小行星。游离气体分子虽然分分秒秒都有,但总量极小,而且主要由低原子量的氢、氦为主(有不少来自太阳风),这些轻原子过于“轻浮”,以地球的引力场强度要挽留住十分不易,所以对大气的成分改变影响不大。

上图:地球沐浴在太阳风当中的动效,壮观吧。


但是陨石和小行星就不一样了。不少的陨石都是以“脏雪球”的“样式”落入地球的大气的。它们被气体冷凝成的冰雪所包裹,在落入地球大气的过程中,这些冰冻的气体被气化,加入到地球的大气组成当中。同时脏雪球中的铁质或者石质陨石与大气中的氧气等气体反应也消耗了大气中的相关成分。但在“安全时期”,落入地球的陨石总量并不大,所以对大气成分的改变是非常微小的。但是遇到小行星撞击,那就难说了。

上图:地球通过彗星行经的轨道时,就会遭遇流星雨。年年都过,年年被砸!


小宇堂


地球大气从地球上空望去就像一条蓝蓝的细线。但是就是这条蓝线给予了地球上的生命无微不至的照顾。

生命无法承受太阳紫外线的强烈照射,大气层中的臭氧层则为生命挡住了有害的紫外线。地球轨道附近有一些非常不听话的小行星经常会造访地球,大气层让它们在撞击地面前燃烧殆尽,保护了地面上的生命。另外大气层让地球避免了白天温度过高,晚上又温度过低的不利因素,起到了很好的保温作用;同时又给生物提供了呼吸必须的氧气。

总之,地球大气层对于地球上的生命来说真的是非常重要,可以说没有大气层的保护,地球生命就不可能出现。那么地球上的大气是怎么来的呢?

地球大约形成于46亿年前。虽然我们无法获得地球历史上各个阶段大气的样本,但是科学家通过地球不同时期的地质特征和太阳系各个星星大气资料等的研究逐渐勾勒出了地球大气的演化历史。虽然不是很完善,但是也让我们对地球大气是怎么形成的有所了解。

地球大气演化主要可以分为三个阶段,原始大气、次生大气和现在大气。

回到太阳系起源之初,那时整个太阳系就是一团气体组成的星云。星云后来收缩形成了太阳和包括原始地球在内的众多行星。原始地球在自己的运行轨道上扫除着周围的尘埃和气体,质量逐渐增大。当原始地球逐渐冷却凝固时,原始大气也就同时被吸引在了地球表面。

原始大气主要是氢气和氦气。但是原始大气并没有在地球表面保留多久。它被太阳风暴吹走一部分;剩下气体的因为地球吸积增大时温度升高,地球内部的放射性元素衰变释放的热量而逃逸掉了。


随着时间的推移,地球开始了“排气”阶段。这个时期地球通过造山运动和火山活动,将地球形成初期禁锢于地球内部的气体释放了出来。地球通过排气将大量的水汽、二氧化碳、甲烷还有部分氨气排到地表,这就是地球大气的次生大气时期。此时大气中还没有出现氧气。这个时期产生的水汽逐渐凝结水,在地球表面形成了江河湖海。为生命的产生打下了基础。这个过程一直持续了大约25亿年的时间。

现在阶段的大气中氮气占到了78%,氧气占了21%,两种气体占据了地球大气的绝大部分。氮气和氧气的出现完全是因为地球上出现了生命所致。现在大气层中的氮气一部分来自次生大气中氨气和氧气的化学反应。绝大部分则是动植物的排泄物和腐烂遗体通过细菌分解产生的。而地球上的氧气的来源,不用说大家都清楚,绝大部分是来自植物的光合作用。也有一部分来自于太阳紫外线的照射将水分解为氧气和氢气。氢气逃逸到了外太空,氧气则留在了地球上。

地球大气一直是在发生着变化的。现在由于受到人类活动的影响,地球大气中各种气体的比重也在发生着变化。二氧化碳这样的温室气体在增加导致气温在上升。相反氧气的消耗量在增加,加上森林的过度砍伐造成了植物光合作用的减弱,这样下去地球大气中的氧气含量势必会减少。

长此这样下去会对地球生物的生存是很不利的。大家赞同这个观点吗?


我就是兔斯基


现在我就为地球的大气形成过程做过具体解释,希望你能用得上。
我们的地球刚被(太阳)
当时它根本不是什么太阳,还只是一颗质量非常大的岩石星球,就跟我们现在的地球一模一样。
当时我们的地球从另一颗巨大的已经爆炸了的恒星内部漂出来,我们的地球外壳包裹着一层非常非常厚的冰。而当时最先出来的是我们现在的火星,水星跟着后面,然后金星,地球也出来,它们被这颗大质量岩石星球捕获后,变成它的卫星。我们的(太阳)大岩石星球再吸收老恒星爆炸后所产生的氢元素后变成一颗超级版木星。


当前一代太阳系中的超级恒星进入发展末期时,我们的气态版太阳带着水星,金星与地球进入末日太阳的宜居带,地球也就是在这时开始融冰,产生水蒸气形成大气层与液态水……再过几亿年,末日太阳终于爆炸分解,我们的气态版太阳终于升级成正宗的恒星。我们的太阳诞生后,太阳系重组,火星,木星,土星,天王星,海王星,冥王星与柯依柏带等加入新的太阳系……
由于想知道一个问题,必须把相关的问题一并解释,所以包含的面就比较广。那就可能给你带来不便,敬请谅解。😂


万能科学引导文明升级


一般认为: 在地球由星际物质凝聚成一团时,地球是疏松的,大气不仅仅附着在地球表面,更存在于地球内部。那时,氢气约占气体成分的90%,其他包含水汽、甲烷、氨、氦以及一些惰性气体。但是几乎找不到氮、氧和二氧化碳。



由于地心引力的作用,星际物质团会收缩,内部气体遭到压缩使温度骤然升高,地球内部的空气就会飞散到球体外部。在地球收缩到一定程度后,就会减缓收缩。收缩时产生的热量也就会慢慢散去,地球慢慢冷却,地壳便凝固了起来。这时被挤出地壳的空气被地心引力拉住,围在地球表面形成大气层。

众所周知,大气是物质,并带有重量,但是地球引力对其有所束缚,所以并不会直接消散在外太空中。


苏子铺


为什么老推荐有关地球问答给我?那我就告诉你们吧!

大气也是宇宙物质的一部分,不管哪个星球,由于质量轻,都往离星远处跑,就地球来说,许多固体慢慢变成气体,如果植物大量减少,大气会越来越多,数千年,万年,亿年后,气压也会明显加大!各种生物动物体形也会发生变化。

星球越大气也越大,越小气压越小,最终大气会逃离星球,逃离的气体在外太空可能被其他大星球吸走,

质量太大,大到一定程度的星球会发生变化,变成黑洞,会吸引附件物质,光都逃不过,可能只以引力,幅射等形式存在,中心固态形体可能非常微小,这就是反物质!见谁吃谁!所以,宇宙最终可以是零!

1千克水可以电解成1千克气,体积翻了几千倍,整个太阳系整合一下可能只有蚂蚁那么大,整个银河系的整合可能只有细菌那么大……!

所以任务物质在一定条件下都能重组,只是表现形式不一样而已!







福建安搭帝


是由地球自转所产生的向心力而形成的。


平常人246089341


受外星撞击时,碰撞能量溶解古地球冰,高能分解水,生成H2O2气体,C与氧生成CO2,地球引力不足以使气体凝结。


小茶树879


是宇宙大爆炸后大量太空陨石聚集在一起,超过直径八百米就有了引力并不断燃烧调整形成地质结构后,大气自然形成的,或许是天帝设计的,但在地球的大气层以内,是万物保持了自然长老病死,让人类自生自灭、自由进化没有外来神秘的力量。


恢复新北京共识绿色引


从太阳系形成之处地球靠重力捕获的


雨天173249106


人类能知道这事吗?就人类的著作都没有弄明白,各说其异,何况空气乎?水乎?土乎……以及动物乎!


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