سيختفي الأكسجين بالتأكيد: ما سيحدث للأرض بدون المصدر الرئيسي للحياة

جو الأرض

الغلاف الجوي&نبسب;- قشرة غازية لجرم سماوي متواجدة بالقرب منه بفعل الجاذبية.

لأنه لا توجد حدود حادة بينهماالغلاف الجوي والفضاء بين الكواكب، فإن الغلاف الجوي عادةً ما يُعتبر المنطقة المحيطة بجرم سماوي، حيث يدور الوسط الغازي معه ككل واحد. يمكن أن يكون سمك الغلاف الجوي لبعض الكواكب، والذي يتكون أساسًا من الغازات (الكواكب الغازية)، كبيرًا جدًا.

يحتوي الغلاف الجوي للأرض على الأكسجين المستخدممعظم الكائنات الحية للتنفس وثاني أكسيد الكربون الذي تستهلكه النباتات والبكتيريا الزرقاء أثناء عملية التمثيل الضوئي. الغلاف الجوي هو أيضًا الطبقة الواقية للكوكب ، حيث يحمي سكانه من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية والنيازك.

جميع الأجسام الضخمة - العمالقة الغازية ومعظم الكواكب الأرضية في النظام الشمسي، باستثناء عطارد - لها غلاف جوي.

• حدود الغلاف الجوي

يعتبر الغلاف الجوي أن هذه المنطقة المحيطةالأرض ، حيث يدور الوسط الغازي مع الأرض ككل. يمر في الفضاء بين الكواكب تدريجيًا ، في الغلاف الخارجي ، بدءًا من ارتفاع 500-1000 كم من سطح الأرض.

حسب التعريف الذي اقترحته المنظمة الدوليةاتحاد الطيران، رسم حدود الغلاف الجوي والفضاء على طول خط كرمان الواقع على ارتفاع 100 كيلومتر، والذي تصبح فوقه رحلات الطيران مستحيلة تماما.

تستخدم ناسا علامة 122 كم (400000 قدم) كحدود للغلاف الجوي ، حيث تحولت المكوكات من المناورة التي تعمل بمحرك إلى المناورة الديناميكية الهوائية.

• تكوين

الغلاف الجوي للأرض هو نتيجة اثنينالعمليات: تبخر مادة الأجسام الكونية عند سقوطها على الأرض وانبعاث الغازات أثناء الانفجارات البركانية (إزالة الغازات من وشاح الأرض). مع إطلاق المحيطات وظهور المحيط الحيوي ، تغير الغلاف الجوي بسبب تبادل الغازات مع الماء والنباتات والحيوانات ومنتجاتها المتحللة في التربة والمستنقعات.

في الوقت الحاضر ، يتكون الغلاف الجوي للأرض بشكل أساسي من غازات وشوائب مختلفة (الغبار ، قطرات الماء ، بلورات الجليد ، أملاح البحر ، منتجات الاحتراق).

تاريخ تكوين الغلاف الجوي

وفقا للنظرية الأكثر شيوعا،كان للغلاف الجوي للأرض ثلاثة تركيبات مختلفة عبر تاريخه. في البداية، كان يتكون من غازات خفيفة (الهيدروجين والهيليوم) تم التقاطها من الفضاء بين الكواكب. هذا هو ما يسمىالغلاف الجوي الأساسي.

وفي المرحلة التالية أدى النشاط البركاني النشط إلى تشبع الغلاف الجوي بغازات أخرى غير الهيدروجين (ثاني أكسيد الكربون والأمونيا وبخار الماء). هذه هي الطريقة التي تم تشكيلهاجو ثانوي... كان الجو ترميميًا. علاوة على ذلك ، تم تحديد عملية تكوين الغلاف الجوي من خلال العوامل التالية:

• تسرب الغازات الخفيفة (الهيدروجين والهيليوم) إلى الفضاء بين الكواكب ؛
• التفاعلات الكيميائية في الغلاف الجوي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية وتصريفات البرق وبعض العوامل الأخرى.

تدريجيا هذه العوامل أدت إلى تشكيلالغلاف الجوي الثالث، تتميز بمحتوى هيدروجين أقل بكثير ومحتوى أعلى بكثير من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون (يتكون نتيجة للتفاعلات الكيميائية من الأمونيا والهيدروكربونات).

الأكسجين في الغلاف الجوي

بدأت تركيبة الغلاف الجوي تتغير بشكل جذري مع ظهور الكائنات الحية على الأرض، نتيجة عملية التمثيل الضوئي، المصحوبة بإطلاق الأكسجين وامتصاص ثاني أكسيد الكربون.

في البداية، تم إنفاق الأكسجين على أكسدة المركبات المختزلة - الأمونيا، والهيدروكربونات، والشكل الحديدي من الحديد الموجود في المحيطات، وما إلى ذلك.

في نهاية هذه المرحلة ، يكون محتوى الأكسجين فيبدأ الجو ينمو. تدريجيا ، تم تشكيل جو حديث مع خصائص مؤكسدة. نظرًا لأن هذا تسبب في حدوث تغييرات خطيرة ومفاجئة في العديد من العمليات التي تحدث في الغلاف الجوي والغلاف الصخري والمحيط الحيوي ، فقد أطلق على هذا الحدث اسم كارثة الأكسجين.

لماذا يختفي الأكسجين من الغلاف الجوي؟

اتضح أنه خلال هذا الوقت من الأرضهناك تسرب أكسجين مستقر إلى حد ما بمعدل حوالي 8.4 جزء في المليون لكل مليون سنة. على وجه الخصوص ، على مدى 800 ألف سنة الماضية ، أصبح الغلاف الجوي في الغلاف الجوي أقل بنسبة 0.7٪ من الأكسجين.

يوضح الرسم البياني الموجود على اليسار مدى الاختلافنتائج النمذجة العلمية لنسبة O2 / N2 في الغلاف الجوي والضغط الجزئي. يوضح الرسم البياني الموجود على اليمين التغير في الضغط الجزئي بناءً على نتائج قياس فقاعات الهواء في قلب الجليد لمدة 800 ألف عام.

تقليل كمية الأكسجين في الجويحدث ببطء شديد. ربما لن يهدد حياة الإنسان لملايين السنين. لكن المعلومات حول طبيعة مثل هذه الدورات مهمة جدًا للعلم.

تحتاج إلى معرفة ما تحت تأثير العواملالتغييرات تحدث. يمكن استخدام هذه المعلومات ، من بين أشياء أخرى ، عند إعادة تأهيل المريخ ، عندما يبدأ الناس في ملء الكوكب الأحمر. من المحتمل أن نضطر إلى زيادة كمية الأكسجين في الغلاف الجوي للمريخ.

لماذا يختفي الأكسجين؟

لم يتوصل العلماء بعد إلى توافق في الآراء حول سبب فقدان الغلاف الجوي للأرض للأكسجين ببطء. هناك نوعان من الفرضيات.

• زيادة معدل التآكل، مما يؤدي إلى إزالة المزيد من الصخور من التربة، مما يؤدي إلى أكسدة وربط المزيد من الأكسجين.

• تغير المناخ.انخفضت درجات الحرارة بشكل طفيف خلال ملايين السنين الماضية ، على الرغم من الزيادات الحادة في العقود الأخيرة. بسبب انخفاض درجة الحرارة ، يمكن بدء سلسلة من التفاعلات البيئية ، ونتيجة لذلك بدأ المزيد من الأكسجين في الذوبان والالتصاق في المحيطات.
  

هل سيختفي الأكسجين تمامًا؟

نعم ، هذا على الأقل هو الاستنتاج الذي توصل إليه عالم ياباني من جامعة توهو كازومي أوزاكي وزميله الأمريكي كريستوفر رينهارد من معهد جورجيا للتكنولوجيا.

وضع الخبراء نموذجًا لتطور الغلاف الجويكوكبنا ، مع مراعاة العوامل الجيولوجية والبيولوجية والمناخية. نتيجة لذلك ، اكتشفوا أن الغلاف الجوي للأرض سيبقى مستقرًا نسبيًا لمدة مليار سنة ، وبعد ذلك ، في غضون بضعة آلاف من السنين ، سيتحول إلى خالي من الأكسجين عمليًا.

وفقًا للعلماء ، سيكون سبب الكارثةتتكون من زيادة نشاط الشمس ، مما يؤدي إلى انخفاض محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. عندما يصل هذا المؤشر إلى نقطة حرجة ، ستتعطل عملية التمثيل الضوئي على الكوكب ، وسيتوقف الأكسجين عن دخول الغلاف الجوي.

لن يكون لدى المحيط الحيوي الوقت للتكيف مع مثل هذه التغييرات البيئية الهامة. عالم الميكروبات اللاهوائية البدائية ، الذي يتربص اليوم في الظل ، سوف يسود مرة أخرى.

اختتام مؤلفي العمل

كيف ستكون الأرض بدون أكسجين؟

وكانت هذه الحالة موجودة بالفعل على كوكبنا قبل كارثة الأكسجين.

التركيب الدقيق للغلاف الجوي الأساسي للأرض فياليوم غير معروف ، ولكن كقاعدة عامة ، يعتقد العلماء أنه تم تشكيله نتيجة لتفريغ الوشاح وكان ذا طبيعة متجددة. كان يعتمد على ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والأمونيا والميثان. يتضح هذا من خلال:

• الرواسب غير المؤكسدة التي تكونت بشكل واضح على السطح (على سبيل المثال ، الحصى النهرية من البيريت لا تقاوم الأكسجين) ؛
• نقص المصادر المعروفة المعروفة للأكسجين والمواد المؤكسدة الأخرى ؛
• دراسة المصادر المحتملة للغلاف الجوي الأولي (الغازات البركانية ، تكوين الأجرام السماوية الأخرى).

منذ الغالبية العظمى من الكائنات الحيةكان الوقت لاهوائيًا، ولم يكن قادرًا على التواجد بتركيزات كبيرة من الأكسجين، وحدث تغيير عالمي في المجتمعات: تم استبدال المجتمعات اللاهوائية بمجتمعات هوائية، كانت تقتصر في السابق على "جيوب الأكسجين" فقط. على العكس من ذلك، تم دفع المجتمعات اللاهوائية إلى "الجيوب اللاهوائية" (بالمعنى المجازي، "المحيط الحيوي انقلب رأساً على عقب").

في المستقبل ، فإن وجود الأكسجين الجزيئي فيأدى الغلاف الجوي إلى تكوين شاشة الأوزون ، مما أدى إلى توسيع حدود المحيط الحيوي بشكل كبير ، وإلى انتشار تنفس الأكسجين الأكثر ملاءمة (بالمقارنة مع اللاهوائي).

قراءة المزيد

حصل أورانوس على مكانة أغرب كوكب في المجموعة الشمسية. لماذا؟

ابتكر الفيزيائيون نظيرًا للثقب الأسود وأكدوا نظرية هوكينغ. إلى أين تقود؟

الإجهاض والعلم: ماذا سيحدث للأطفال الذين سينجبون