نشأة الغلاف الجوي للأرض.. جذب جزيئات الغازات والاحتفاظ بها والغازات التي تصاعدت من البراكين وهي جزء من الكويكبات التي جذبتها الأرض



نشأة الغلاف الجوي للأرض:
- لم يكن غلاف جوي حين نشأة الأرض.
- عندما كبر حجم الأرض أسرت معها الغازات الجوية حولها.
- ويوجد مصدران لنشأة الغلاف الجوي:

1- مصدر خارجي:
عندما كبر حجم الأرض تمكنت من جذب جزيئات الغازات والاحتفاظ بها (ساهم في تكوين معظم عناصر الغلاف الجوي الحالي).

2- مصدر باطني:
يتمثل في الغازات التي تصاعدت من البراكين وهي جزء من الكويكبات التي جذبتها الأرض (بخار الماء، وثاني أكسيد الكربون، النيتروجين).
- الأكسجين إما مصدره البراكين أو خارجي من اختزال أكاسيد الحديد.


يعتقد أن الغلاف الجوي في الوقت الحاضر قد تم إنشاؤه في الوقت الذي تشكلت فيه الأرض ، قبل حوالي 4.5 مليار سنة (4.5 GaBP).
ضربت الكويكبات الكوكب المتنامي وتسببت في إزالة الغازات، وبشكل رئيسي البخار، ولكن أيضًا الهيدروجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون.

يُعتقد الآن أن جزءًا كبيرًا من هذا الجو البدائي تمت إزالته في وقت مبكر جدًا بعد تكوين الأرض من خلال تأثير جسم حول حجم المريخ ، مما خلق القمر بالصدفة.
نتج المزيد من إطلاق الغازات من الآثار المستمرة ، وفي الوقت نفسه بدأت الأرض في البرودة.
تكثف بخار الماء وأصبحت المحيطات مغطاة بالمحيطات.

لم تكن الجاذبية كافية لاحتواء الهيدروجين الخفيف (H2) الخفيف، بحيث هرب إلى الفضاء الخارجي.
تتحد معظم ثاني أكسيد الكربون مع الكالسيوم والمعادن الأخرى لتكوين صخور الكربونات، ولكن تبقى هناك ما يكفي من أجل "تأثير الدفيئة"، مما يمنع المحيطات من التجمد.
ربما كانت تركيزات ثاني أكسيد الكربون 300 ضعف ما هي عليه الآن.

وكانت النتيجة أن الغلاف الجوي للأرض كان أكثر دفئًا مما هو عليه اليوم ، ولا توجد أغطية جليدية قطبية قبل حوالي 2.5 GaBP.
لم يكن الغلاف الجوي المبكر للأرض مختلفًا تمامًا عن الغلاف الجوي للمريخ أو الزهرة، باستثناء أن الماء الموجود على الأرض فقط موجود في حالة سائلة.
كانت هناك زيادة مفاجئة في الأكسجين الحر في الغلاف الجوي إلى 15 ٪ من التركيزات الحالية عند 2 GaBP.

في أول ملياري سنة أو نحو ذلك من تاريخ الأرض ، كان الغلاف الجوي يختنق.
ثم ، في ظروف غامضة، بدأ الغلاف الجوي يمتلئ بالأكسجين.
يدعي فريق من علماء الغلاف الجوي الآن أنهم يعرفون السبب: لقد أدى تطور البكتيريا إلى تغيير توازن الغازات في الغلاف الجوي للأرض، مما أدى إلى فقدان الميثان ورفع مستويات الأكسجين في نهاية المطاف.

لم ترتفع مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي إلا بعد 400 مليون سنة على الأقل من أصل البكتيريا المنتجة للأكسجين.
النظريات حول أصل الأكسجين في الأرض يجب أن تأخذ في الاعتبار هذه الفجوة.
حتى وقت قريب، أكدت النظرية الرائدة أن الغازات البركانية غيرت تكوينها خلال هذا الوقت، واستهلكت في النهاية كمية أقل من الأكسجين في التفاعلات الجوية.
لكن الأدلة الأخيرة من سجل الروك قد أعاقت هذه الفكرة.

الآن يأتي سيناريو مختلف.
اللاعب الرئيسي هو البكتيريا التي تنبعث منها غاز الميثان لأنها تتحلل الكائنات الحية الميتة.
يقترح عالم الكواكب ديفيد كاتلينج وزملاؤه في مركز ناسا أميس للأبحاث في ماونتن فيو، كاليفورنيا، أن الميثان ارتفع إلى الغلاف الجوي العلوي، حيث كسره ضوء الشمس إلى كربون وهيدروجين.
ثم يطفو الهيدروجين، وهو أخف هذه العناصر، إلى الفضاء.
بدوره، أدى فقدان الهيدروجين إلى إزعاج توازن العناصر على الأرض، وبعد 400 مليون سنة أنتجت تخمة الأكسجين.

لماذا التأخير؟ يجادل كاتلينج وزملاؤه في البداية بأن القشرة القارية امتصت الأكسجين الإضافي.
ثم وصلت الأرض إلى نقطة حرجة قبل 2.3 مليار سنة عندما انطلقت الأبخرة عندما تم عصر الصخور القشرية وتشوهها لم تعد قادرة على امتصاص الأكسجين الناتج عن البكتيريا.
عندها فقط، أبلغ الفريق في عدد 3 أغسطس من مجلة Science، هل بدأ الأكسجين الإضافي في التراكم، مما أدى إلى الجو الحديث.

يقول عالم الغلاف الجوي جيمس كاستينج من جامعة ولاية بنسلفانيا، جامعة بارك، إن الباحثين يقدمون "حالة جيدة" للنظرية الجديدة.
لكنه يقول إن الحجة ستكون أكثر إقناعا إذا أوضحت لماذا ستمتص القشرة الأكسجين الزائد الناتج عن هروب الهيدروجين.