Жер атмосферасының эволюция тарихы
Жер атмосферасы статикалық емес. Планета шамамен 4,5 миллиард жыл бұрын пайда болғаннан бері бірқатар күрт өзгерістерге ұшырады. Жердің атмосфералық эволюциясы тарихындағы әрбір кезеңге жанартаулық белсенділік, геологиялық процестер және планетадағы тіршіліктің пайда болуы мен эволюциясы сияқты әртүрлі факторлар әсер етті. Бұл мақалада Жер атмосферасының бастапқы қалыптасуынан бастап қазіргі күйіне дейінгі ұзақ эволюциялық тарихын баяндау мақсаты қойылған.
Алғашқы атмосфераның алғашқы кезеңдері
Жер алғаш пайда болған кезде, оның бастапқы атмосферасы күн тұмандығында тұйыққа тірелген газдардан тұрды. Бұл алғашқы атмосфера негізінен сутегіден (H2) және гелийден (He), аз мөлшерде көмірқышқыл газынан (CO2), азоттан (N2), метаннан (CH4), аммиактан (NH3) және басқа да асыл газдардан тұрды. Жердің массасы салыстырмалы түрде аз болғандықтан және сол кезде температурасы өте жоғары болғандықтан, сутегі мен гелий сияқты жеңіл газдардың көпшілігі ғарышқа ұшып кетті.
Жас Жердің қарқынды жанартаулық белсенділігі де осы алғашқы атмосфераның құрамында маңызды рөл атқарды. Бұл құбылыс жанартаулық дегазация деп аталады, мұнда көмірқышқыл газы, күкірт диоксиді (SO2) және су буы (H2O) сияқты газдар атмосфераға шығарылды.
Екіншілік атмосфералық кезең
Жер салқындаған сайын жанартаулық белсенділік жалғасып, екінші реттік атмосфера пайда болды. Шамамен 4 миллиард жыл бұрын Жер атмосферасы негізінен көмірқышқыл газынан, су буынан, метаннан және аммиактан тұрды. Бұл кезең өте маңызды, себебі Жер судың тұрақты сұйық күйде қалуы үшін жеткілікті салқындағаннан кейін бөлініп шыққан су буы конденсацияланып, мұхиттарды түзе бастады.
Геологтардың пікірінше, Жердің алғашқы мұхиттары атмосферадағы көмірқышқыл газы деңгейін төмендетуде шешуші рөл атқарды. CO2 теңіз суында ериді және теңіз түбіндегі минералдармен әрекеттесіп, кальций карбонаты сияқты карбонатты жыныстарды түзеді. Бұл процесс атмосферадағы CO2 мөлшерін азайтуға көмектесті және Жер бетінің температурасының төмендеуіне және салыстырмалы түрде тұрақты болып қалуына мүмкіндік берді.
Тіршіліктің пайда болуы және атмосфераның азаюы
Шамамен 3,8 миллиард жыл бұрын микробтық тіршіліктің алғашқы белгілері пайда бола бастады. Археялар мен бактериялар, қарапайым прокариоттық организмдер, мұхиттарда пайда болып, қоршаған ортаның химиялық өзара әрекеттесуін өзгерте бастады. Метаболизмінің қосымша өнімі ретінде метан шығаратын археялардың бір түрі метаногендер атмосферадағы метан деңгейін арттырды.
Бұл атмосфера өте тотықсыздандырғыш, оттегіге кедей күйде қалды. Себебі фотосинтездің алғашқы кезеңінде бөлінетін оттегінің көп бөлігі Жер қыртысы мен мұхиттардағы темір сияқты элементтермен тікелей әрекеттесіп, темір оксидін түзді.
Оттегі төңкерісі: Ұлы тотығу оқиғасы
Жердің атмосфера тарихындағы ең маңызды өзгерістердің бірі 2,5 және 2,3 миллиард жыл бұрын, Ұлы тотығу оқиғасы (ҰТО) ретінде белгілі, прекембрийдің соңғы кезеңінде болды. Цианобактериялар сияқты фотосинтездеуші организмдер фотосинтез арқылы оттегі өндіре бастады.
Бастапқыда бұл пайда болған оттегі мұхиттарда темір және күкірт сияқты оңай тотығатын элементтермен әрекеттесті. Бұл элементтердің көпшілігі тотыққаннан кейін, атмосферада оттегі жинала бастады.
Бұл оқиғаның салдары терең болды. Атмосферадағы оттегінің жиналуы Жер бетін күннің зиянды ультракүлгін (УК) сәулеленуінен қорғайтын озон қабатының (O3) пайда болуына мүмкіндік берді. Сонымен қатар, оттегі энергия өндіруде тиімдірек аэробты тіршілікті қоса алғанда, күрделірек биосфераның дамуына мүмкіндік берді.
Мезозой дәуірі және биогеохимиялық циклдердің әсері
Мезозой дәуірінде (252-66 миллион жыл бұрын) көмірқышқыл газы циклі атмосфера температурасы мен құрамын бақылауда маңызды рөл атқарды. Бұл кезеңде тіршіліктің жарылыстары және жаппай қырылулар болды, бұл флора мен фаунаның саны мен түрлеріне әсер етті, бұл өз кезегінде атмосфераның құрамын өзгертті.
Көміртегі циклі сияқты биогеохимиялық циклдар өсімдіктер, мұхиттар және тау жыныстарымен басқарылады, бұл оттегі мен көмірқышқыл газы концентрациясының уақытша өзгергіштігіне әсер етеді. Мысалы, бор кезеңінде тектоникалық белсенділіктің артуы жанартаулық газсыздандыруды тудырды, бұл CO2 бөліп шығарып, жаһандық климатты жылытты.
Эоцен және көмірқышқыл газы
Шамамен 56-дан 33,9 миллион жыл бұрын Жер кайнозой дәуіріне, атап айтқанда эоцен дәуіріне кірді. Осы кезеңде жаһандық температура Эоценнің термиялық максимумы деп аталатын ерте эоцен кезеңінде ең жоғары деңгейге жетті. СО2 концентрациясының жоғары болуы жаһандық температураның айтарлықтай жоғарылауына әкелді.
Өсімдіктер мен фауна бұл жылы жағдайларға бейімделді. Дегенмен, эоценнің соңына қарай CO2 деңгейі төмендей бастады, бұл біртіндеп жаһандық салқындатуға және олигоцен мұз дәуірінің басталуына әкелді.
Қазіргі атмосфера және адамның әсері
Соңғы бірнеше жүз жылда, әсіресе өнеркәсіптік революциядан бері, адамзаттың іс-әрекеті Жер атмосферасының құрамында үлкен өзгерістерге әкелді. Қазба отындарын жағу атмосфераға көп мөлшерде көмірқышқыл газын, метанды және басқа да бөлшектерді шығарады, бұл жаһандық жылынуды жеделдетеді.
Зерттеулер парниктік газдар шығарындыларының артуы мен климаттың өзгеруі, соның ішінде экстремалды ауа райы оқиғаларының жиілігінің артуы, мұздықтардың еруі, теңіз деңгейінің көтерілуі және жауын-шашынның өзгеруі арасындағы тығыз байланысты көрсетеді.
Сонымен қатар, адам әрекеті тыңайтқыштарды пайдалану, қазба отынын жағу және ормандарды кесу арқылы азот пен күкірт циклдеріне де әсер етеді. Қышқыл жаңбыр және су эвтрофикациясы сияқты құбылыстар бұл әсерлердің тікелей дәлелі болып табылады.
Жабу
Жер атмосферасының эволюциялық тарихы – геосфера, биосфера, гидросфера және атмосфераның өзінің өзара әрекеттесуінің күрделі тарихы. Алғашқы, оттегіге бай атмосферадан бастап күрделі тіршілікті қолдайтын оттегіге бай атмосфераға дейін Жер атмосферасының эволюциясының әрбір кезеңі табиғи факторлар мен соңғы ғасырларда адамның әсері арасындағы динамикалық тепе-теңдікті көрсетеді. Жердің атмосфералық тарихын түсіну тек планетамыздың өткенін түсіну ғана емес, сонымен қатар қазіргі және болашақ қоршаған орта жағдайларын қорғау үшін маңызды білім береді.
