Sfeer van de aarde
Atmosfeer - een gasvormige schil van een hemellichaam die door de zwaartekracht dichtbij hem wordt gehouden.
De atmosfeer van de aarde bevat zuurstofde meeste levende organismen voor ademhaling, en koolstofdioxide die wordt verbruikt door planten en cyanobacteriën tijdens fotosynthese. De atmosfeer is ook de beschermende laag van de planeet en beschermt zijn inwoners tegen ultraviolette straling van de zon en meteorieten.
Alle massieve lichamen – gasreuzen en de meeste aardse planeten in het zonnestelsel, behalve Mercurius – hebben een atmosfeer.
- Sfeergrenzen
De atmosfeer wordt beschouwd als dat gebied eromheenAarde, waarin het gasvormige medium roteert met de aarde als geheel. Het gaat geleidelijk over in de interplanetaire ruimte, in de exosfeer, beginnend op een hoogte van 500–1000 km vanaf het aardoppervlak.
Volgens de definitie voorgesteld door de InternationaleLuchtvaartfederatie, de grens van de atmosfeer en de ruimte wordt getrokken langs de Karman-lijn, gelegen op een hoogte van 100 km, waarboven luchtvaartvluchten volkomen onmogelijk worden.
NASA gebruikt de 122 km (400.000 ft) markering als de grens van de atmosfeer, waar de shuttles overschakelden van motoraangedreven manoeuvreren naar aerodynamisch manoeuvreren.
- Samenstelling
De atmosfeer van de aarde is het resultaat van tweeprocessen: verdamping van de substantie van kosmische lichamen wanneer ze op de aarde vallen en het vrijkomen van gassen tijdens vulkaanuitbarstingen (ontgassing van de aardmantel). Met het vrijkomen van de oceanen en de opkomst van de biosfeer veranderde de atmosfeer als gevolg van gasuitwisseling met water, planten, dieren en hun afbraakproducten in bodems en moerassen.
Momenteel bestaat de atmosfeer van de aarde voornamelijk uit gassen en verschillende onzuiverheden (stof, waterdruppels, ijskristallen, zeezout, verbrandingsproducten).
De geschiedenis van de vorming van de atmosfeer
Volgens de meest voorkomende theorie isDe atmosfeer van de aarde heeft door de geschiedenis heen drie verschillende samenstellingen gehad. Aanvankelijk bestond het uit lichte gassen (waterstof en helium) die uit de interplanetaire ruimte werden opgevangen. Dit is de zgnprimaire atmosfeer.
In de volgende fase leidde actieve vulkanische activiteit tot de verzadiging van de atmosfeer met andere gassen dan waterstof (kooldioxide, ammoniak, waterdamp). Dit is hoe het werd gevormdsecundaire sfeerDe sfeer was herstellend. Verder werd het proces van vorming van de atmosfeer bepaald door de volgende factoren:
- lekkage van lichte gassen (waterstof en helium) in de interplanetaire ruimte;
- chemische reacties in de atmosfeer onder invloed van ultraviolette straling, bliksemontladingen en enkele andere factoren.
Geleidelijk leidden deze factoren tot de formatietertiaire atmosfeer, gekenmerkt door een veel lager waterstofgehalte en een veel hoger stikstof- en koolstofdioxidegehalte (gevormd als resultaat van chemische reacties van ammoniak en koolwaterstoffen).
Zuurstof in de atmosfeer
De samenstelling van de atmosfeer begon radicaal te veranderen met het verschijnen van levende organismen op aarde, als gevolg van fotosynthese, vergezeld van het vrijkomen van zuurstof en de opname van kooldioxide.
Aanvankelijk werd zuurstof besteed aan de oxidatie van gereduceerde verbindingen - ammoniak, koolwaterstoffen, ijzerhoudende vormen van ijzer in de oceanen, enz.
Aan het einde van deze fase komt het zuurstofgehalte inde atmosfeer begon te groeien. Geleidelijk ontstond er een moderne atmosfeer met oxiderende eigenschappen. Omdat dit ernstige en abrupte veranderingen veroorzaakte in veel processen die plaatsvonden in de atmosfeer, de lithosfeer en de biosfeer, werd deze gebeurtenis de zuurstoframp genoemd.
Waarom verdwijnt zuurstof uit de atmosfeer?
Het bleek dat gedurende deze tijd vanaf de aardeer is een redelijk stabiel zuurstoflek met een snelheid van ongeveer 8,4 ppm per miljoen jaar. Met name in de afgelopen 800 duizend jaar is de atmosfeer in de atmosfeer ongeveer 0,7% minder zuurstof geworden.
Het diagram aan de linkerkant laat zien hoe verschillendresultaten van wetenschappelijke modellering van atmosferische O2 / N2-verhouding en partiële druk. Het diagram rechts toont de verandering in de partiële druk op basis van de resultaten van het meten van luchtbellen in ijskernen gedurende 800 duizend jaar.
Het verminderen van de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeergebeurt vrij langzaam. Het zal waarschijnlijk de komende miljoenen jaren geen menselijk leven bedreigen. Maar informatie over de aard van dergelijke cycli is erg belangrijk voor de wetenschap.
U moet weten onder invloed van welke factorenveranderingen vinden plaats. Deze informatie kan onder meer worden gebruikt bij het terravormen van Mars, wanneer mensen de Rode Planeet beginnen te bevolken. We zullen waarschijnlijk de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer van Mars moeten verhogen.
Waarom verdwijnt zuurstof?
Wetenschappers hebben nog geen overeenstemming bereikt over de vraag waarom de atmosfeer van de aarde langzaam zuurstof verliest. Er zijn twee hypothesen.
- Het verhogen van de erosiesnelheid, waardoor meer gesteente uit de bodem wordt verwijderd, wat oxideert en meer zuurstof bindt.
- Verandering van het klimaat.De temperaturen zijn de afgelopen miljoenen jaren licht gedaald, ondanks sterke stijgingen in de afgelopen decennia. Door de temperatuurdaling kon een ketting van ecologische reacties ontstaan, waardoor meer zuurstof begon op te lossen en zich in de oceanen ging binden.
Zal de zuurstof volledig verdwijnen?
Ja, dit is tenminste de conclusie van een Japanse wetenschapper van Toho University Kazumi Ozaki en zijn Amerikaanse collega Christopher Reinhard van het Georgia Institute of Technology.
Deskundigen hebben de evolutie van de atmosfeer gemodelleerdonze planeet, rekening houdend met geologische, biologische en klimatologische factoren. Als gevolg hiervan ontdekten ze dat de atmosfeer van de aarde ongeveer een miljard jaar relatief stabiel zal blijven en daarna, over een paar duizend jaar, praktisch zuurstofvrij zal worden.
Volgens wetenschappers zal de oorzaak van de ramp zijnbestaan uit de verhoogde activiteit van de zon, waardoor het gehalte aan kooldioxide in de atmosfeer zal afnemen. Wanneer deze indicator een kritiek punt bereikt, zal het fotosyntheseproces op de planeet worden verstoord en zal er geen zuurstof meer in de atmosfeer komen.
De biosfeer zal geen tijd hebben om zich aan te passen aan dergelijke ingrijpende veranderingen in het milieu. De wereld van primitieve anaërobe microben, die vandaag in de schaduw op de loer ligt, zal opnieuw zegevieren.
Conclusie van de auteurs van het werk
Hoe zal de aarde zonder zuurstof zijn?
Deze stand van zaken bestond al vóór de zuurstoframp op onze planeet.
De exacte samenstelling van de primaire atmosfeer van de aarde optegenwoordig is onbekend, maar in de regel geloven wetenschappers dat het werd gevormd als gevolg van het ontgassen van de mantel en van regeneratieve aard was. Het was gebaseerd op kooldioxide, waterstofsulfide, ammoniak, methaan. Dit blijkt uit:
- niet-geoxideerde afzettingen die zich duidelijk op het oppervlak hebben gevormd (bijvoorbeeld rivierkiezelstenen van pyriet die niet bestand zijn tegen zuurstof);
- gebrek aan bekende significante bronnen van zuurstof en andere oxidatiemiddelen;
- studie van mogelijke bronnen van de primaire atmosfeer (vulkanische gassen, de samenstelling van andere hemellichamen).
Sinds de overgrote meerderheid van de organismenOmdat de tijd anaëroob was en niet in staat was te bestaan bij significante zuurstofconcentraties, vond er een mondiale verandering van gemeenschappen plaats: anaërobe gemeenschappen werden vervangen door aërobe gemeenschappen, die voorheen alleen beperkt waren tot ‘zuurstofzakken’. Anaerobe gemeenschappen werden daarentegen in “anaerobe zakken” geduwd (figuurlijk gesproken: “de biosfeer binnenstebuiten gekeerd”).
In de toekomst zal de aanwezigheid van moleculaire zuurstof inatmosfeer leidde tot de vorming van een ozonscherm, waardoor de grenzen van de biosfeer aanzienlijk werden uitgebreid, en tot de verspreiding van energetisch gunstiger (in vergelijking met anaërobe) zuurstofademhaling.
Lees verder
Uranus heeft de status van de vreemdste planeet in het zonnestelsel gekregen. Waarom?
Natuurkundigen hebben een analoog van een zwart gat gemaakt en de theorie van Hawking bevestigd. Waar leidt het toe?
Abortus en wetenschap: wat gebeurt er met de kinderen die zullen bevallen