Еволюція газового складу атмосферного повітря
Первинна атмосфера Землі складалася головним чином з водяної пари, водню і аміаку. Під впливом ультрафіолетового випромінювання Сонця водяні пари розкладалися на водень і кисень. Водень в значній частині йшов в космічний простір, кисень вступав в реакцію з аміаком і утворювалися азот і вода. На початку геологічної історії Земля завдяки магнітосфері. Ізольовані її від сонячного вітру, створила вторинну власну вуглекислу атмосферу. Вуглекислий газ надходив з надр при інтенсивних вулканічних виверженнях. З появою в кінці палеозою зелених рослин кисень почав надходити в атмосферу в результаті розкладання вуглекислого газу при фотосинтезі, і склад атмосфери прийняв сучасний вид. Сучасна атмосфера в значній мірі продукт живого речовини біосфери. Повне оновлення кисню планети живою речовиною відбувається за 5200-5800 років. Вся його маса засвоюється живими організмами приблизно за 2 тис. Років, вся вуглекислота - за 300-395 років.
Склад первинної та сучасної атмосфери Землі
Склад земної атмосфери
В даний час
Вуглекислий газ СО2
Оксид вуглецю СО
Також в первинній атмосфері присутні метан, аміак, водень і ін. Вільний кисень з'явився в атмосфері 1,8-2 млрд. Л.Н.
Походження та еволюція атмосфери (по В.А. Вронського і Г.В. Войткувічу)
Первинна атмосфера Землі мала відновний характер і була практично позбавлена вільного кисню. Тільки незначна його частина виникала в верхніх шарах атмосфери в результаті дисоціації молекул вуглекислого газу і води. В даний час утвердилося спільну думку про те, що на певному етапі розвитку Землі її вуглекисла атмосфера перейшла в азотно-кисневу. Проте залишається неясним питання щодо часу і характеру цього переходу - в яку епоху історії біосфери стався перелом, чи був він швидким або поступовим.
В даний час отримані дані про наявність вільного кисню в докембрії. Присутність високоокісленних сполук заліза в червоних смугах залізних руд докембрію свідчать про наявність вільного кисню. Збільшення його змісту протягом всієї історії біосфери визначалося шляхом побудови відповідних моделей різного ступеня достовірності (А.П. Виноградов, Г. Голланд, Дж. Уолкер, М. Шидловський та ін.). На думку А.П. Виноградова, склад атмосфери змінювався безперервно і регулювався як процесами дегазації мантії, так і фізико-хімічними факторами, які мали місце на поверхні Землі, включаючи охолодження і відповідно зниження температури навколишнього середовища. Хімічна еволюція атмосфери та гідросфери в минулому була тісно пов'язана в балансі їх речовин.
В якості основи для розрахунків минулого складу атмосфери приймається поширеність похованого органічного вуглецю, як минулого фотосинтетичний етап в круговороті, пов'язаний з вивільненням кисню. При убуванні дегазації мантії протягом геологічної історії, загальна маса осадових гірських порід поступово наближалася до сучасної. При цьому 4/5 вуглецю захороняется в карбонатних породах, а 1/5 припадала на органічний вуглець осадових товщ. Виходячи з цих передумов німецький геохімік М. Шидловський розрахував зростання вмісту вільного кисню протягом геологічної історії Землі. При цьому було встановлено, що приблизно 39% всього кисню, що виділився при фотосинтезі, виявилося пов'язаним в Fe2 O3. 56% зосередилося в сульфатах SO4 2 - і 5% безперервно залишається у вільному стані в атмосфері Землі.
У ранньому докембрії практично весь звільнений кисень швидко поглинався земною корою при окисленні, а також вулканічними сірчистими газами первинної атмосфери. Ймовірно, що процеси утворення смужчатих залізистих кварцитів (джеспелітов) в ранньому і середньому докембрии привели до поглинання значної частини вільного кисню від фотосинтезу стародавньої біосфери. Закісное залізо в докембрійських морях з'явилося головним поглиначем кисню, коли фотосинтезуючі морські організми поставляли вільний молекулярний кисень безпосередньо у водне середовище. Після того, як докембрийские океани очистилися від розчиненого заліза, вільний кисень став накопичуватися в гідросфері і потім в атмосфері.