Vad är historien om jordens atmosfär?

Jorden har haft tre atmosfärer, var och en har olika kemisk sammansättning. Den första av jordens atmosfärer, bildad när planeten fortfarande var mycket ung, var främst väte och helium. Denna atmosfär är ungefär 4,57 miljarder år gammal och var kort livslängd - värme från den smälta skorpan och solvinden avledde detta lager. Väte och helium är inte tillräckligt tunga för att bilda en stabil atmosfär såvida inte planeten är väldigt massiv - dessa element är mer benägna att få flyktningshastighet under slumpmässiga termiska fluktuationer. Detta är en del av anledningen till att väte och helium är mycket sällsynta i jordens atmosfär idag.

För omkring 4,4 miljarder år sedan stelnade jordskorpan, och många vulkaner bildades, som matade ut ånga, koldioxid och ammoniak i himlen. Med tiden blev densiteten för dessa vulkaniska gaser tillräcklig för att bilda en andra jordatmosfär, främst av koldioxid och vattenånga. Vissa kväve var närvarande, men knappt något fritt syre. Detta liknar Venus nuvarande atmosfär, som är 96,5% koldioxid och 3,5% kväve. Jordens atmosfär hade vid denna tidpunkt något annat gemensamt med Venus - det var cirka 100 gånger tätare än det är idag. Trycket på ytan skulle ha varit liknande trycket under 1 km (0,62 mi) vatten.

Jordens atmosfär började långsamt förvärras när koldioxiden löstes i haven och fälldes ut som karbonater. Detta täckte mycket av jorden i ett kolskikt och satt scenen för tidigt liv.

För 3,5 miljarder år sedan hade livet dykt upp, i form av archaea. För cirka 2,7 miljarder år sedan förenades mikrober som kallas cyanobakterier. Cyanobakterier var de första syreproducerande fototropiska organismerna och började långsamt suga in koldioxid från atmosfären och släppa ut syre. Det tog lång tid för cyanobakterierna att verkligen komma igång, men mellan 2,7 och 2,2 miljarder år, under det tidiga Paleoproterozoic, omvandlade dessa mikrober jordens atmosfär från en anoxisk (syre-saknad) atmosfär till ett oxiskt (syreinnehållande) tillstånd . Detta kallas den stora oxidationen eller, oftare syre-katastrofen.

Oxidationshändelsen anses ibland vara en katastrof eftersom syre var giftigt för de flesta livsformer som var vid den tiden. Därför var syrekatastrofen en av de första stora massutsläckningarna. Men som en fördel fick vi ännu en av jordens atmosfärer, den vi behöver för att överleva idag.