Tartalom
Amikor egy gázfelhőből a gravitációs vonzás hatására összetömörödtek a Naprendszer bolygói, a maradék gázok lehűltek és a bolygók körül légkör alakult ki. A Föld elsődleges légkörében csak a nehezebb (nagyobb molekulasúlyú) gázok tudtak megmaradni, mert a kisebbek elérték a szökési sebességet és eltávoztak. A Naprendszer leggyakoribb eleme a hidrogén. Az elsődleges légkör tehát feltehetően legnagyobbrészt egyszerű hidrogénvegyületekből, metánból, ammóniából, vízgőzből, kénhidrogénből állhatott. Héliumtartalma is jelentős lehetett. A Föld fejlődésének kezdeti szakaszában állandó volt a gázok kicserélődése a még folyékony kőzetolvadékból álló felszín és a légkör között. Azok a gázok azonban, amelyeket a megszilárduló földkéreg nem volt képes megkötni (mint a nemesgázok: hélium, argon, xenon), elszöktek az űrbe. A mai légkör összetétele a legkevésbé sem emlékeztet az elsődleges légkörére, mert annak gázai a földtörténet első egymilliárd éve során nyomtalanul eltűntek.
Amíg nem volt élet a Földön, a tűzhányók voltak a légköri gázok fő forrásai. A mainál élénkebb vulkáni tevékenységből a következő gázok kerülhettek a légkörbe: elsősorban vízgőz és szén-dioxid (CO2), kisebb mennyiségben kén-hidrogén (H2S), szén-monoxid (CO), hidrogén (H2), nitrogén (N2), metán (CH4), ammónia (NH3), folysav (HF), sósav (HCl) és argon (Ar). Oxigén gáz azonban ilyen módon nem keletkezhet, nem volt a redukáló jellegű légkörben.
Az ultraibolya sugárzás a légkör felső rétegeiben oxigén- és hidrogénmolekulákra bontja a vizet (fotodisszociáció). Ezáltal a légkör oxigénkoncentrációja elérte a mai szint (present atmospheric level, PAL) 0,1%-át (1. ábra). A légkör az élővilággal szoros összefügésben fejlődött. Az oxigéntartalom megsokszorozásában a tengeri élővilág fotoszintézise játszott nagy szerepet. A tengeri, majd jóval később a szárazföldi növények a fotoszintézis során szén-dioxidból és vízből szőlőcukrot és oxigént állítanak elő. A földtörténet második milliárd éve során keletkezett oxigén oxidálta a földkéreg üledékeinek vas- és mangánvegyületeit (ún. „sávos ércek” keletkeztek). Amikor ez kb. 2,5 milliárd éve megtörtént, megkezdődhetett az oxigén felhalmozódása a légkörben, az oxidáló atmoszféra kialakulása. 1,6 milliárd éve, amikor az első eukarióta (sejtmagot tartalmazó sejtekből felépülő) élőlények megjelentek, a légköri oxigén koncentrációja elérte a PAL 10%-át. A kainozoikumban, a legutóbbi 65 millió év során a légkör oxigéntartalma széles határok között ingadozott.
 |
165. ábra A légkör fejlődésének főbb szakaszai és az oxigénkoncentráció növekedése
Amikor az atmoszferikus oxigén kezdett felszaporodni, több százszor annyi CO2 volt a légkörben, mint jelenleg. A CO2-koncentráció a földtörténet során a hegységképződési fázisokban növekedett meg, amikor megerősödött a vulkánosság. Amikor viszont sok mészkő, kőszén és kovaüledék képződött, csökkent a légköri CO2 mennyisége. A légköri CO2 – mint a legfontosabb üvegházhatású gáz – jelentősen befolyásolta bolygónk légkörének hőmérsékletét, ahogyan a grönlandi jég magfúrásainak elemzéséből kiderült (166.ábra).
 |
166.ábra A légkör CO2-tartalma és hőmérséklete a negyedidőszakban (legalábbis a legutóbbi 440 ezer évben) együtt változott