شیمی هوا کره ابتدایی زمین

هوا کره اولیه سطح کره زمین عمدتا از دی اکسید کربن تشکیل شده بود. این جو همچنین مقادیر کمی بخار آب، متان و آمونیاک (و نیتروژن احتمالی) و اکسیژن کمی داشت. این وضعیت تا حدودی شبیه به جو سیاراتی همچون مریخ و زهره بوده است. تصور می شود که آتشفشان ها دی اکسید کربن، بخار آب و گاز نیتروژن را در جو اولیه آزاد کرده اند. سپس بخار آب متراکم می شود و اقیانوس را تشکیل می دهد. اتمسفر اولیه بعد از قرن ها سرانجام تثبیت شد و عمدتا حاوی دی اکسید کربن بود.

حدود 3.4 میلیارد سال پیش، موجوداتی شبیه به باکتری ها تکامل یافتند که می توانستند مواد شیمیایی اطراف خود را برای تامین انرژی تجزیه کنند. بعدها باکتری ها، جلبک ها و گیاهان تکامل یافتند که با انجام واکنش شیمیایی به نام فتوسنتز O2 را وارد جو کردند. اولین موجودات برای زنده ماندن در شرایط کم یا بدون اکسیژن تکامل یافته بودند، بنابراین اکسیژن تولید شده توسط فتوسنتز برای آنها سمی بود.

تقریبا 200 میلیون سال پیش، هوا کره زمین تثبیت شد و از آن زمان تا کنون تقریبا یکسان باقی مانده است. علاوه بر اکسیژن، جو زمین تقریبا حاوی 78٪ نیتروژن و مقادیر کمی از گازهای دیگر مانند آرگون (0.9٪) و دی اکسید کربن (0.04٪) است. تکامل گیاهان، جلبک ها و باکتری هایی که با استفاده از فتوسنتز انرژی تولید می کردند، باعث آزاد شدن اکسیژن شد. این اکسیژن باعث شد که جو غنی از اکسیژن شود و برای زندگی انسان ها مناسب باشد.

جو اولیه حاوی مقدار زیادی دی اکسید کربن بود، اما دی اکسید کربن تنها 0.04 درصد از جو مدرن ما را تشکیل می دهد. بیشتر دی اکسید کربن توسط موجودات زنده تولید می شد. دی اکسید کربن در طول فتوسنتز از سطح زمین گرفته می شود. سپس گیاهان توسط حیوانات خورده می شوند.

بنابراین کربن به استخوان و بافت حیوانات منتقل می شود. با گذشت زمان، اجساد این موجودات در کف اقیانوس ها جمع شده و در آنجا سنگ کربنات کلسیم (سنگ آهک) را تشکیل می دهند. موجودات مرده ای که در پوسته زمین دفن می شوند به سوخت های فسیلی تبدیل خواهند شد که همگی باعث کاهش سطح دی اکسید کربن در سطح هوا کره می شود.

با این حال، اکنون شواهدی وجود دارد که دریاها نمی توانند با دی اکسید کربن اضافی که ما از فعالیت های خود تولید می کنیم کنار بیاید. صخره های مرجانی به دلیل شرایط اسیدی آب دریا ها در حال مرگ هستند. با سوزاندن سوخت های فسیلی، دی اکسید کربن در جو آزاد می شود. دی اکسید کربن محلول اضافی، pH آب اقیانوس ها را کاهش داده و آب را اسیدی تر می کنند. در نهایت این اسیدیته به حدی می رسد که می تواند موجودات مهم دریایی را از بین ببرد.