Žemės atmosfera
Atmosfera - dujinis dangaus kūno apvalkalas, kurį šalia jo laiko gravitacija.
Žemės atmosferoje yra naudojamas deguonisdaugumos gyvų organizmų kvėpavimui, taip pat anglies dioksido, kurį augalai ir cianobakterijos sunaudoja fotosintezės metu. Atmosfera taip pat yra planetos apsauginis sluoksnis, saugantis jos gyventojus nuo saulės ultravioletinių spindulių ir meteoritų.
Visi masyvūs kūnai – dujų milžinai ir dauguma Saulės sistemos antžeminių planetų, išskyrus Merkurijų – turi atmosferą.
- Atmosferos ribos
Atmosfera laikoma ta vietovė aplinkŽemė, kurioje dujinė terpė sukasi kartu su visa Žeme. Į tarpplanetinę erdvę jis pereina palaipsniui, egzosferoje, pradedant 500–1000 km aukštyje nuo Žemės paviršiaus.
Pagal Tarptautinės pasiūlytą apibrėžimąAviacijos federacija, atmosferos ir erdvės riba brėžiama palei Karmano liniją, esančią 100 km aukštyje, virš kurios aviacijos skrydžiai tampa visiškai neįmanomi.
NASA naudoja 122 km (400 000 pėdų) žymę kaip atmosferos ribą, kur šaudyklės perėjo nuo manevravimo varikliu į aerodinaminį manevrą.
- Kompozicija
Žemės atmosfera yra dviejų rezultatasprocesai: kosminių kūnų substancijos garavimas, kai jie patenka į Žemę, ir dujų išsiskyrimas vulkano išsiveržimų metu (degazuojant žemės mantiją). Išleidus vandenynus ir atsiradus biosferai, atmosfera pasikeitė dėl dujų mainų su vandeniu, augalais, gyvūnais ir jų skilimo produktais dirvožemyje ir pelkėse.
Šiuo metu Žemės atmosferą daugiausia sudaro dujos ir įvairios priemaišos (dulkės, vandens lašai, ledo kristalai, jūros druskos, degimo produktai).
Atmosferos formavimosi istorija
Pagal labiausiai paplitusią teoriją,Per visą savo istoriją Žemės atmosfera buvo trijų skirtingų kompozicijų. Iš pradžių jį sudarė lengvosios dujos (vandenilis ir helis), paimtos iš tarpplanetinės erdvės. Tai yra vadinamasispirminė atmosfera.
Kitame etape dėl aktyvios vulkaninės veiklos atmosfera buvo prisotinta kitomis dujomis nei vandenilis (anglies dioksidas, amoniakas, vandens garai). Taip jis susiformavoantrinė atmosfera... Atmosfera buvo atkurianti. Be to, atmosferos susidarymo procesą nulėmė šie veiksniai:
- lengvųjų dujų (vandenilio ir helio) nutekėjimas į tarpplanetinę erdvę;
- cheminės reakcijos atmosferoje veikiamos ultravioletinių spindulių, žaibo iškrovų ir kai kurių kitų veiksnių.
Palaipsniui šie veiksniai lėmė formavimąsitretinė atmosfera, kuriam būdingas daug mažesnis vandenilio kiekis ir daug didesnis azoto ir anglies dioksido kiekis (susidaro dėl cheminių reakcijų iš amoniako ir angliavandenilių).
Deguonis atmosferoje
Atmosferos sudėtis pradėjo radikaliai keistis, kai Žemėje atsirado gyvų organizmų, dėl fotosintezės, kurią lydėjo deguonies išsiskyrimas ir anglies dioksido absorbcija.
Iš pradžių deguonis buvo naudojamas redukuotų junginių - amoniako, angliavandenilių, geležies geležies, esančios vandenynuose, oksidacijai ir kt.
Šio etapo pabaigoje deguonies kiekisatmosfera pradėjo augti. Pamažu formavosi moderni atmosfera, pasižyminti oksidacinėmis savybėmis. Kadangi tai sukėlė rimtus ir staigius daugelio procesų pokyčius, vykstančius atmosferoje, litosferoje ir biosferoje, šis įvykis buvo vadinamas deguonies katastrofa.
Kodėl deguonis dingsta iš atmosferos?
Paaiškėjo, kad per šį laiką iš Žemėsyra gana stabilus deguonies nutekėjimas, kurio greitis siekia apie 8,4 ppm per milijoną metų. Visų pirma, per pastaruosius 800 tūkstančių metų atmosfera atmosferoje tapo apie 0,7% mažiau deguonies.
Kairėje esančioje diagramoje parodyta, kaip skiriasiatmosferos O2 / N2 santykio ir dalinio slėgio mokslinio modeliavimo rezultatai. Dešinėje pateiktoje diagramoje parodytas dalinio slėgio pokytis, remiantis oro burbuliukų matavimo ledo šerdyse 800 tūkstančių metų rezultatais.
Deguonies kiekio atmosferoje mažinimasvyksta gana lėtai. Tikriausiai tai nekels grėsmės žmogaus gyvybei milijonus metų. Tačiau informacija apie tokių ciklų prigimtį yra labai svarbi mokslui.
Jūs turite žinoti, kokie veiksniai įtakojavyksta pokyčiai. Ši informacija, be kita ko, gali būti naudojama kuriant Marsą, kai žmonės pradeda apgyvendinti Raudonąją planetą. Tikriausiai turėsime padidinti deguonies kiekį Marso atmosferoje.
Kodėl dingsta deguonis?
Mokslininkai dar nepriėjo bendro sutarimo, kodėl Žemės atmosfera pamažu praranda deguonį. Yra dvi hipotezės.
- Didinamas erozijos greitis, dėl kurio iš dirvožemio pasišalina daugiau uolienų, kurios oksiduojasi ir suriša daugiau deguonies.
- Klimato kaita.Nepaisant staigaus pakilimo pastaraisiais dešimtmečiais, temperatūra per pastaruosius kelis milijonus metų šiek tiek nukrito. Dėl temperatūros sumažėjimo galėjo prasidėti ekologinių reakcijų grandinė, dėl kurios vandenynuose pradėjo tirpti ir jungtis daugiau deguonies.
Ar deguonis visiškai išnyks?
Taip, bent jau tokią išvadą padarė japonų mokslininkas iš Toho universiteto Kazumi Ozaki ir jo kolega amerikietis Christopheris Reinhardas iš Džordžijos technologijos instituto.
Ekspertai modeliavo atmosferos evoliucijąmūsų planetoje, atsižvelgiant į geologinius, biologinius ir klimato veiksnius. Todėl jie sužinojo, kad žemės atmosfera išliks palyginti stabili maždaug milijardą metų, o po to, po kelių tūkstančių metų, ji taps praktiškai be deguonies.
Pasak mokslininkų, nelaimės priežastis bussusideda iš padidėjusio Saulės aktyvumo, dėl kurio sumažės anglies dioksido kiekis atmosferoje. Kai šis rodiklis pasiekia kritinį tašką, fotosintezės procesas planetoje bus sutrikdytas, o deguonis nustos patekti į atmosferą.
Biosfera neturės laiko prisitaikyti prie tokių reikšmingų aplinkos pokyčių. Šiandien šešėlyje tūnantis primityvių anaerobinių mikrobų pasaulis vėl nugalės.
Darbo autorių išvada
Kaip Žemė bus be deguonies?
Tokia padėtis mūsų planetoje egzistavo jau prieš deguonies katastrofą.
Tiksli pagrindinės Žemės atmosferos sudėtisšiandien nežinoma, tačiau, kaip taisyklė, mokslininkai mano, kad ji buvo suformuota degazuojant mantiją ir buvo regeneracinio pobūdžio. Jis buvo pagrįstas anglies dioksidu, vandenilio sulfidu, amoniaku, metanu. Tai įrodo:
- neoksiduotos nuosėdos, kurios aiškiai susidarė paviršiuje (pavyzdžiui, upių akmenukai iš pirito, neatsparūs deguoniui);
- žinomų reikšmingų deguonies ir kitų oksidatorių šaltinių trūkumas;
- galimų pirminės atmosferos šaltinių (vulkaninių dujų, kitų dangaus kūnų sudėties) tyrimas.
Kadangi didžioji dauguma organizmųlaikas buvo anaerobinis, negalėjo egzistuoti esant reikšmingoms deguonies koncentracijoms, įvyko globali bendruomenių kaita: anaerobines bendruomenes pakeitė aerobinės, anksčiau apsiribojusios tik „deguonies kišenėmis“. Priešingai, anaerobinės bendruomenės buvo įstumtos į „anaerobines kišenes“ (vaizdžiai tariant, „biosfera apsivertė aukštyn kojomis“).
Ateityje molekulinio deguonies buvimasatmosfera paskatino ozono ekrano susidarymą, kuris žymiai išplėtė biosferos ribas, ir išplito energetiškai palankesnis (palyginti su anaerobiniu) deguonies kvėpavimas.
Skaityti daugiau
Uranas gavo keisčiausios Saulės sistemos planetos statusą. Kodėl?
Fizikai sukūrė juodosios skylės analogą ir patvirtino Hawkingo teoriją. Kur jis veda?
Abortas ir mokslas: kas nutiks gimdantiems vaikams