Qual è la storia dell'atmosfera terrestre?
La Terra ha avuto tre atmosfere, ognuna diversa per composizione chimica. La prima delle atmosfere terrestri, formata quando il pianeta era ancora molto giovane, era principalmente idrogeno ed elio. Questa atmosfera ha circa 4,57 miliardi di anni ed è stata di breve durata: il calore della crosta fusa e il vento solare hanno dissipato questo strato. L'idrogeno e l'elio non sono abbastanza pesanti da creare un'atmosfera stabile a meno che il pianeta non sia molto massiccio: questi elementi hanno maggiori probabilità di ottenere velocità di fuga durante fluttuazioni termiche casuali. Questo è uno dei motivi per cui oggi l'idrogeno e l'elio sono molto rari nell'atmosfera terrestre.
Circa 4,4 miliardi di anni fa, la crosta si solidificò e si formarono numerosi vulcani, espellendo vapore, anidride carbonica e ammoniaca nei cieli. Nel tempo, la densità di questi gas vulcanici divenne sufficiente per formare una seconda atmosfera terrestre, principalmente di anidride carbonica e vapore acqueo. Era presente dell'azoto, ma a malapena ossigeno libero. Questo è simile all'attuale atmosfera di Venere, che è il 96,5% di anidride carbonica e il 3,5% di azoto. L'atmosfera terrestre a questo punto aveva qualcos'altro in comune con Venere: era circa 100 volte più densa di oggi. La pressione in superficie sarebbe stata simile alla pressione inferiore a 1 km (0,62 mi) di acqua.
L'atmosfera terrestre iniziò lentamente a chiarirsi mentre l'anidride carbonica si dissolveva negli oceani e precipitava sotto forma di carbonati. Questo ha ricoperto gran parte della Terra in uno strato di carbonio e ha posto le basi per la prima infanzia.
Entro 3,5 miliardi di anni fa, la vita era emersa, sotto forma di archaea. Circa 2,7 miliardi di anni fa sono stati raggiunti da microbi chiamati cianobatteri. I cianobatteri furono i primi organismi fototropi produttori di ossigeno e lentamente iniziarono a succhiare anidride carbonica dall'atmosfera e rilasciare ossigeno. Ci è voluto molto tempo prima che i cianobatteri iniziassero davvero, ma tra 2,7 e 2,2 miliardi di anni, durante i primi paleoproterozoici, questi microbi convertirono l'atmosfera terrestre da un'atmosfera anossica (priva di ossigeno) in uno stato ossigenato (contenente ossigeno) . Questa è chiamata la grande ossidazione o, più comunemente, la catastrofe dell'ossigeno.
L'evento di ossidazione è talvolta considerato una catastrofe perché, per la maggior parte delle forme di vita viventi all'epoca, l'ossigeno era tossico. Pertanto la catastrofe dell'ossigeno è stata una delle prime principali estinzioni di massa. Tuttavia, come vantaggio, abbiamo ottenuto un'altra delle atmosfere terrestri, quella di cui abbiamo bisogno per sopravvivere oggi.