Vznik a vývoj atmosféry planety Země I

Vznik a vývoj atmosféry planety Země I

Přemýšleli jste někdy, jak vznikla atmosféra? Z čeho se plynný obal Země vytvářel a jak se měnil až do dnešního stavu, si můžete přečíst v našem dvoudílném článku.

Většina vědců se přiklání k teorii, že Země byla chladným tělesem, které nikdy nedosáhlo úplného roztavení. Atmosféra vznikla v důsledku odplyňování láv, které vznikly ze sopečných reakcí a tvořily většinu planety. Tyto lávy se postupně uvolňovaly ze svrchního pláště (tekutá vrstva – astenosféra, po které kloužou litosférické desky) a postupně vytvořily zemskou kůru (nejsvrchnější část planety s mocností 6 - 70 km). Experimenty bylo potvrzeno, že láva o teplotě 1000 °C v hloubce 17-35 km obsahuje až 8% vodní páry a asi 1% jiných plynů (oxid uhličitý, oxid siřičitý, chlór, metan, čpavek, vodík, vznikají i slabé kyseliny). Od vzniku zemské kůry do její dnešní plné podoby se celkově uvolnilo až 2,85∙1020 kg těchto plynů. Tato hodnota by hmotnost dnešní atmosféry překročila asi 54x. Přebytečný plyn byl postupně uvolněn do meziplanetárního prostoru, pohlcen hydrosférou či hmotou v zemské kůře.

Obr.: Vznik atmosféry sopečnou činností
Zdroj: http://maritime2.haifa.ac.il/eng/default.asp, http://www.geo.mtu.edu/~rtortini/GE5180_-_Volcanology/08.2.html

První atmosféra byla velmi tenká, což mělo za následek vyrovnanost mezi teplem přijatým od Slunce a teplem vyzářeným dlouhovlnným zářením Země. To znamená, že teplo přijaté od Slunce Země vyzářila zpět a nedokázala se ohřát. Dnes atmosféra hraje důležitou roli v pohlcení či odrazu tepla (popsáno v článku: Energetická bilance Země). Při současné odrazivosti Země (albedu) by průměrná teplota vzduchu činila -15 °C. Pravděpodobná odrazivost Země při vzniku atmosféry byla rovna hodnoty odrazivosti Měsíce. Podle této hodnoty by byla průměrná teplota naší planety bez atmosféry 5 °C (dnes 14 °C). Při této teplotě už mohlo docházet ke kondenzaci vodní páry, což přispělo ke vzniku hydrosféry. Srážky byly silně okyseleny přítomnými kyselými párami uvolněnými z vulkanických reakcí.

Postupně se měnilo chemické složení atmosféry, zprvu neobsahovala téměř žádný kyslík (méně než 0,001 současného stavu). Pro život nepostradatelný prvek unikal při rozpadu vodní páry působením fotonů (ze slunečního záření), postupně se koncentroval ve vyšších patrech atmosféry a pohlcoval sluneční záření, které by mělo za následek rozpad dalších molekul vodní páry. To znamená, že zabránil vzniku dalšího kyslíku. Nepřítomnost kyslíku při povrchu Země přispěla ke vzniku organických sloučenin (sloučeniny obsahující uhlík, vytvářející život) z anorganických molekul. Mezi prvními organismy se objevily jednobuněčné řasy, které byly již od počátku schopné fotosyntézy. Fotosyntézou začal být vytvářen kyslík a postupně se jeho koncentrace zvyšovala, což umožnilo vznik organismů, které potřebují kyslík bezprostředně – k dýchání. Při vzniku prvních živočichů byla koncentrace kyslíku 0,01 dnešní hodnoty. Toto množství je označováno jako Pasteurův bod – přechod od fermentace k dýchání volného kyslíku.

Obr.: Jednobuněčné řasy
Zdroj: http://21stoleti.cz/

Následující vývoj a změny charakteru atmosféry Země do dnešní podoby budou popsány v příštím článku.