大气的演变

大气的演变

与地球一起诞生的原始大气，大约只历时了9000万年就被太阳风扫除了。

不久，地球内部的挥发性物质向地表大量泄漏出来。这就是地质学家所说的脱气过程。这些挥发性物质，主要是二氧化碳、甲烷、水汽、一氧化碳、氨、氮、硫化氢等气体。这些气体组成了次生大气。除了最轻的气体外，地球的重力足以把这些气体“拴住”，使它们不致逃逸到星际空间去。

大约又过了十多亿年之后，地表开始冷却，稠密大气中的水汽凝结成雨降落下来，向坑坑洼洼的地方汇聚，形成最早的江河湖泊，即原始水圈。以后火山不断地爆发，排出的大量水汽又变成雨水回归地面。经过漫长年代的变迁，原始水圈逐渐扩展为现在的汪洋大海和湖河沼泽。次生大气中的二氧化碳和其他气体，逐渐被雨水融解降落到地面，再渗入地下，储存于地壳中。

原始大气

原始大气是在地球形成的过程中，由于重力场的作用，把原始太阳星云中的一部分气体吸引到地球周围造成的。这个大气圈的组成与现代大气圈的组成大不相同，它没有氧，没有氮，也没有二氧化碳，而是由氢、氧、氦、氖、氨、氩、甲烷、水汽等共同组成。

原始大气的量很大。单是氢一项，就相当于现在构成固态地球的四个基本要素，即镁、硅、铁和氧的总量的400倍之多。然而，有趣的是，原始大气在地球形成后，不久就消失殆尽了。这是因为那时地球内部的铁核心尚未形成，地球还没有磁场，强劲的太阳风把没有地球磁场保护的原始大气“吹”跑了。因此，在地球历史的早期，一度没有大气。

以后，在漫长的岁月里，大气经过复杂的生消过程，又进一步演化。演化中的造气过程包括：

①火山活动，以及通过造岩物质融化后的结晶和凝固时释出的气体；

②水汽的光致离解产生氧；

③光合作用产生氧；

④放射性元素铀和钍的衰变产生氦；

⑤在太阳风中，主要由质子和电子组成的高温电离气体，有极小一部分冲破地球磁场的屏障，进入次生大气的高层。演化中有一系列的除气过程，如：高层大气的氢和氦挣脱地球引力进入宇宙空间，煤和石油的生成吸收二氧化碳，碳酸盐类生成时吸收二氧化碳，氢、铁、硫等元素氧化时消耗氧，通过空气中氧化物的形成，以及在土壤中变成消化细菌而消耗氮。

太阳风

次生大气的形成，又为水的分解和动植物的产生创造了条件。

原始绿色植物参与了改造大气的复杂过程。植物在光合作用中放出游离氧。水的离解也产生氧。氧的化学性质非常活泼，能和次生大气中的所有其他分子发生缓慢氧化。如它能与CO生成CO₂，与甲烷反应生成CO₂和H₂O。于是，CO₂渐渐多起来。光合作用又使有生命的细菌和藻类，利用太阳辐射能从周围环境中摄取有机物，进行简单的新陈代谢作用，吸收大气中的CO₂，释放出大量的氧。

另一方面，当动植物繁茂以后，它们的排泄物和腐烂遗体中的蛋白质，一部分直接分解为氮，另一些则成为氨和铵盐，通过消化细菌和脱氧细菌等作用，变成了气体氮。氮在常温下的化学性质很不活泼、不易与其他元素化合，所以能在大气中积累，成为含量最丰富的成分。就这样，次生大气就演变为以氮、氧为主的现代大气。

原始地球大气圈