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据科学家估算,大气已经有46多亿年的历史,经过了原始大气、次生大气和现代大气三个阶段。在地球没有形成之前,宇宙处于混沌状态,遍布着由固体尘埃与气体组成的星云。地球形成过程中,较重的物质通过碰撞合并为原始地球的核心,少量气态物质如氢和氦等环绕着地球,这就是最原始的大气。45亿~20亿年期间,地球逐渐冷却后形成了薄薄的固体外壳,地球内部的大量气体随着火山喷发和地壳运动逸出地表,围绕在地球周围,形成了以水汽、二氧化碳、氮、甲烷和氨等为主要成分的新一代大气层,叫做次生大气。次生大气中没有氧气,地球上当时还没有生命存在。但是,来自太阳强烈紫外线的照射,为地球上生命的出现提供了能量,大气中的甲烷、氢、氨等物质获得能量后,逐步合成了早期生命所需的有机物。大约距今20亿年前后,海洋中的蓝藻类植物,在阳光的照射下,与大气中的二氧化碳发生光合作用,生成碳水化合物,并吐出氧气。随着光合作用的不断进行,大气中氧气含量逐步增多,二氧化碳含量则逐步减少。多余的氧气积聚起来,形成了臭氧层,为生物的出现和繁衍奠定了基础。后来,地壳的升降和环境的变化,植物从海洋迁徙到陆地,大量繁殖,并通过光合作用,排出大量的氧气。这样绿地不断扩大,植物尽情生长,二氧化碳越来越少,氧气含量越来越多。同时,动物的呼吸消耗掉大量的氧气,使空气中的氧气和二氧化碳比例保持平衡。日积月累,时光飞逝,终于演变成适于人类和各种生物生长的现代大气层。原始大气圈-描述最早形成的大气圈。气体有三种可能的来源:地球凝结时遗留下来的残留物;地外来源;地球排气。其中,只有排气作用能适应地球化学和同位素制约的多变性。地球排气可直接来自火山作用,或间接来自地表风化。支持大气圈排气起源说的一部分证据是:大气圈中有大量的40Ar(0。93%,其中40Ar占99。6%),而太阳或者碳质球粒陨石中40Ar<01%。40Ar是由固体地球的40K放射性衰变产生的,并主要经火山作用释放到大气圈。这种同位素在地球大气圈中较大量的存在,表明地球经历了广泛的氩的排气过程。同样,其他气体也以类似的行径进入大气圈。关于原始大气圈的成分,有两种见解:原始大气圈是还原的,主要由CH4组成,并含少量HNO3、H2、He和H2O2;原始大气圈是由CO2、CO、H2O和N2组成的。原始大气圈基本没有自由氧,而实验研究表明,两种情况均可以出现第一个有机体的反应。由于CH4和NH3会直接或间接地为光解作用所破坏。NH3可在1~10年内为紫外线辐射所破坏,而又极易溶于水,会很快被降水和其他溶液带入海洋。虽然CH4对光解作用是较稳定的,而OH作为甲烷氧化链的中间产物,在地表50年内即为光解作用所破坏。H2会很快从大气圈的顶部散失,也未必是早期大气圈的主要成分。非氧化大气。
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2024-10-28 广告
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