Was ist die Geschichte der Erdatmosphäre?
Die Erde hat drei Atmosphären, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Die erste Atmosphäre der Erde, die sich gebildet hat, als der Planet noch sehr jung war, bestand hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Diese Atmosphäre ist ungefähr 4,57 Milliarden Jahre alt und nur von kurzer Dauer - Wärme aus der geschmolzenen Kruste und Sonnenwind zerstreuen diese Schicht. Wasserstoff und Helium sind nicht schwer genug, um eine stabile Atmosphäre zu bilden, es sei denn, der Planet ist sehr massiv. Diese Elemente nehmen bei zufälligen thermischen Schwankungen eher an Fluchtgeschwindigkeit zu. Dies ist einer der Gründe, warum Wasserstoff und Helium in der heutigen Erdatmosphäre sehr selten sind.
Vor etwa 4,4 Milliarden Jahren verfestigte sich die Kruste und es bildeten sich zahlreiche Vulkane, die Dampf, Kohlendioxid und Ammoniak in den Himmel stießen. Mit der Zeit wurde die Dichte dieser vulkanischen Gase ausreichend, um eine zweite Erdatmosphäre zu bilden, hauptsächlich aus Kohlendioxid und Wasserdampf. Es war etwas Stickstoff vorhanden, aber kaum freier Sauerstoff. Dies ähnelt der gegenwärtigen Atmosphäre der Venus, die 96,5% Kohlendioxid und 3,5% Stickstoff enthält. Die Erdatmosphäre hatte zu diesem Zeitpunkt noch etwas mit der Venus gemeinsam - sie war etwa 100-mal dichter als heute. Der Druck an der Oberfläche wäre dem Druck unter 1 km Wasser ähnlich gewesen.
Die Erdatmosphäre begann sich langsam zu verdünnen, als sich das Kohlendioxid in den Ozeanen auflöste und als Karbonate ausfiel. Dies bedeckte einen Großteil der Erde mit einer Kohlenstoffschicht und bildete die Grundlage für ein frühes Leben.
Vor 3,5 Milliarden Jahren war das Leben in Form von Archaeen entstanden. Vor ungefähr 2,7 Milliarden Jahren kamen Mikroben, die Cyanobakterien genannt wurden, hinzu. Cyanobakterien waren die ersten sauerstoffproduzierenden phototropen Organismen und begannen langsam, Kohlendioxid aus der Atmosphäre abzusaugen und Sauerstoff freizusetzen. Es dauerte lange, bis die Cyanobakterien richtig in Gang kamen, aber zwischen 2,7 und 2,2 Milliarden Jahren, während des frühen Paläoproterozoikums, wandelten diese Mikroben die Erdatmosphäre von einer anoxischen (sauerstoffarmen) Atmosphäre in einen oxischen (sauerstoffhaltigen) Zustand um . Dies nennt man die große Oxidation oder häufiger die Sauerstoffkatastrophe.
Das Oxidationsereignis wird manchmal als Katastrophe angesehen, da Sauerstoff für die meisten zu diesem Zeitpunkt lebenden Lebewesen toxisch war. Daher war die Sauerstoffkatastrophe eines der ersten großen Massensterben. Als Vorteil haben wir jedoch eine andere Atmosphäre auf der Erde, die wir heute brauchen, um zu überleben.