Zemes atmosfēra
Atmosfēra - debess ķermeņa gāzveida apvalks, ko pie tā notur gravitācija.
Zemes atmosfērā ir izmantots skābeklislielākā daļa dzīvo organismu elpošanai, kā arī oglekļa dioksīds, ko augi un cianobaktērijas patērē fotosintēzes laikā. Atmosfēra ir arī planētas aizsargslānis, kas aizsargā tās iedzīvotājus no saules ultravioletā starojuma un meteorītiem.
Visiem masīvajiem ķermeņiem — gāzes milžiem un lielākajai daļai Saules sistēmas sauszemes planētu, izņemot Merkuru — ir atmosfēra.
- Atmosfēras robežas
Atmosfēra tiek uzskatīta par apkārtniZeme, kurā gāzveida vide rotē ar Zemi kopumā. Starpplanētu telpā tas nonāk pakāpeniski, eksosfērā, sākot no 500–1000 km augstumā no Zemes virsmas.
Saskaņā ar Starptautiskās piedāvātās definīcijasAviācijas federācija, atmosfēras un telpas robeža tiek novilkta pa Karmana līniju, kas atrodas 100 km augstumā, virs kuras aviācijas lidojumi kļūst pilnīgi neiespējami.
NASA kā atmosfēras robežu izmanto atzīmi 122 km (400 000 pēdas), kur vilcieni mainījās no manevrēšanas ar dzinēju uz aerodinamisku manevru.
- Sastāvs
Zemes atmosfēra ir divu rezultātsprocesi: kosmisko ķermeņu vielas iztvaikošana, nokrītot uz Zemes, un gāzu izdalīšanās vulkāna izvirdumu laikā (zemes apvalka degazēšana). Atbrīvojoties okeāniem un parādoties biosfērai, atmosfēra mainījās, pateicoties gāzu apmaiņai ar ūdeni, augiem, dzīvniekiem un to sadalīšanās produktiem augsnēs un purvos.
Pašlaik Zemes atmosfēru galvenokārt veido gāzes un dažādi piemaisījumi (putekļi, ūdens pilieni, ledus kristāli, jūras sāļi, degšanas produkti).
Atmosfēras veidošanās vēsture
Saskaņā ar visizplatītāko teoriju,Zemes atmosfērai visā tās vēsturē ir bijuši trīs dažādi sastāvi. Sākotnēji tas sastāvēja no vieglām gāzēm (ūdeņraža un hēlija), kas tika uztvertas no starpplanētu telpas. Šis ir tā sauktaisprimārā atmosfēra.
Nākamajā posmā aktīvā vulkāniskā darbība izraisīja atmosfēras piesātinājumu ar gāzēm, kas nav ūdeņradis (oglekļa dioksīds, amonjaks, ūdens tvaiki). Tā tas izveidojāssekundārā atmosfēra... Atmosfēra bija atjaunojoša. Turklāt atmosfēras veidošanās procesu noteica šādi faktori:
- vieglo gāzu (ūdeņraža un hēlija) noplūde starpplanētu telpā;
- ķīmiskās reakcijas atmosfērā ultravioletā starojuma, zibens izlādes un dažu citu faktoru ietekmē.
Pamazām šie faktori izraisīja veidošanosterciārā atmosfēra, ko raksturo daudz mazāks ūdeņraža saturs un daudz lielāks slāpekļa un oglekļa dioksīda saturs (veidojas amonjaka un ogļūdeņražu ķīmisko reakciju rezultātā).
Skābeklis atmosfērā
Atmosfēras sastāvs sāka radikāli mainīties līdz ar dzīvo organismu parādīšanos uz Zemes fotosintēzes rezultātā, ko pavadīja skābekļa izdalīšanās un oglekļa dioksīda absorbcija.
Sākotnēji skābeklis tika iztērēts reducētu savienojumu oksidēšanai - amonjaks, ogļūdeņraži, okeānos esošā dzelzs dzelzs forma utt.
Šī posma beigās skābekļa satursatmosfēra sāka pieaugt. Pamazām izveidojās moderna atmosfēra ar oksidējošām īpašībām. Tā kā tas izraisīja nopietnas un pēkšņas izmaiņas daudzos procesos, kas notiek atmosfērā, litosfērā un biosfērā, šo notikumu sauca par skābekļa katastrofu.
Kāpēc skābeklis pazūd no atmosfēras?
Izrādījās, ka šajā laikā no Zemesir diezgan stabila skābekļa noplūde ar ātrumu aptuveni 8,4 ppm uz miljonu gadu. Jo īpaši pēdējo 800 tūkstošu gadu laikā atmosfēra atmosfērā ir kļuvusi par aptuveni 0,7% mazāk skābekļa.
Kreisajā pusē redzamā diagramma parāda, cik atšķirīgiatmosfēras O2 / N2 attiecības un daļējā spiediena zinātniskās modelēšanas rezultāti. Labajā pusē redzamā diagramma parāda daļējā spiediena izmaiņas, pamatojoties uz gaisa burbuļu mērīšanas rezultātiem ledus serdeņos 800 tūkstošus gadu.
Skābekļa daudzuma samazināšana atmosfērānotiek diezgan lēni. Iespējams, tas neapdraudēs cilvēka dzīvību miljoniem gadu. Bet informācija par šādu ciklu būtību zinātnei ir ļoti svarīga.
Kādu faktoru ietekmē jāzinanotiek izmaiņas. Šo informāciju cita starpā var izmantot, veidojot Marsu terraformā, kad cilvēki sāk apdzīvot Sarkano planētu. Mums, iespējams, būs jāpalielina skābekļa daudzums Marsa atmosfērā.
Kāpēc pazūd skābeklis?
Zinātnieki vēl nav nonākuši pie vienprātības, kāpēc Zemes atmosfēra lēnām zaudē skābekli. Ir divas hipotēzes.
- Palielina erozijas ātrumu, kas no augsnes izņem vairāk akmeņu, kas oksidējas un piesaista vairāk skābekļa.
- Klimata maiņa.Neskatoties uz straujo pieaugumu pēdējās desmitgadēs, temperatūra pēdējos vairākus miljonus gadu ir nedaudz pazeminājusies. Temperatūras pazemināšanās dēļ varēja sākties ekoloģisko reakciju ķēde, kā rezultātā okeānos sāka šķīst un saistīties vairāk skābekļa.
Vai skābeklis pilnībā izzudīs?
Jā, vismaz pie šāda secinājuma nonāca japāņu zinātnieks no Toho universitātes Kazumi Ozaki un viņa amerikāņu kolēģis Kristofers Reinhards no Džordžijas Tehnoloģiju institūta.
Eksperti ir modelējuši atmosfēras attīstībumūsu planētas, ņemot vērā ģeoloģiskos, bioloģiskos un klimatiskos faktorus. Rezultātā viņi uzzināja, ka zemes atmosfēra saglabāsies samērā stabila apmēram miljardu gadu, un pēc tam pēc dažiem tūkstošiem gadu tā kļūs praktiski bez skābekļa.
Pēc zinātnieku domām, katastrofas cēlonis būssastāv no pastiprinātas Saules aktivitātes, kuras dēļ samazināsies oglekļa dioksīda saturs atmosfērā. Kad šis rādītājs sasniegs kritisko punktu, uz planētas tiks traucēts fotosintēzes process, un skābeklis pārstās iekļūt atmosfērā.
Biosfērai nebūs laika pielāgoties šādām nozīmīgām vides izmaiņām. Atkal valdīs primitīvo anaerobo mikrobu pasaule, kas šodien slēpjas ēnā.
Darba autoru secinājums
Kā Zeme būs bez skābekļa?
Šāds stāvoklis uz mūsu planētas pastāvēja jau pirms skābekļa katastrofas.
Precīzs Zemes primārās atmosfēras sastāvsšodien nav zināms, tomēr parasti zinātnieki uzskata, ka tas izveidojās mantijas degazēšanas rezultātā un tam bija atjaunojošs raksturs. Tās pamatā bija oglekļa dioksīds, sērūdeņradis, amonjaks, metāns. Par to liecina:
- neoksidētas nogulsnes, kas skaidri izveidojušās uz virsmas (piemēram, upju oļi no pirīta, kas nav izturīgi pret skābekli);
- zināmu nozīmīgu skābekļa un citu oksidētāju avotu trūkums;
- primārās atmosfēras potenciālo avotu izpēte (vulkāniskās gāzes, citu debess ķermeņu sastāvs).
Tā kā lielākā daļa organismulaiks bija anaerobs, nespēja pastāvēt pie ievērojamas skābekļa koncentrācijas, notika globāla kopienu maiņa: anaerobās kopienas tika aizstātas ar aerobām, kas iepriekš aprobežojās tikai ar “skābekļa kabatām”. Gluži pretēji, anaerobās kopienas tika iegrūstas “anaerobās kabatās” (tēlaini izsakoties, “biosfēra apgriezās uz āru”).
Nākotnē molekulārā skābekļa klātbūtneatmosfēra noveda pie ozona ekrāna veidošanās, kas ievērojami paplašināja biosfēras robežas, un izplatījās enerģētiski labvēlīgāka (salīdzinājumā ar anaerobo) skābekļa elpošana.
Lasīt vairāk
Urāns ir saņēmis visdīvainākās Saules sistēmas planētas statusu. Kāpēc?
Fiziķi ir izveidojuši melnā cauruma analogu un apstiprinājuši Hokinga teoriju. Kur tas ved?
Aborts un zinātne: kas notiks ar bērniem, kas dzemdēs