大气的起源
来源:中国气象报社   发布时间:1989-05-05
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  气并非一直是由象我们今天呼吸的、具有同样相对稳定的气体混合物所组成的。相反,现在的大气是逐渐变化的结果,是在距今45一50亿年前地球形成后不久开始的。

  最初,我们的行星是一个表面温度超过8000摄氏度的熔融球体。由于温度极高,地球原始大气的气体,容易脱离地球的吸引而逸散到太空。当地球冷却到形成固体外壳时,溶解在熔岩中的气体被逐渐地释放出来。这个过程叫做排气过程。于是,大气被认为是由类似于现在火山爆发期间释放出来的气体所组成。这个“新”大气的主要成份可能是水汽、二氧化碳和氮。

  当地球继续冷却,云形成了,大暴雨也开始了。起初,水滴在到达地球表面之前被蒸发掉或到达地球表面后迅速沸腾而离去,这有助于加速地球表面的冷却,当地球充分地冷却后,暴雨连续地下了成千上万年,雨水灌满了海洋盆地。这不仅减少了空气中的水汽含量,而且也同样洗去了大气中的很多二氧化碳。

  现在我们面临一个有趣的难题。假如地球的初始大气是由火山喷气所产生的,它就不可能含有自由氧。那么我们现在的富氧大气又是怎样形成的呢?科学家们已经提出了大气中自由氧两个可能的来源。众所周知,当水汽被带到高空大气层时,在太阳紫外辐射的作用下,被分解成氢和氧。氢是很轻的气体,逃离出大气层;与此同时,剩下较重的氧原子结合成氧分子(02)。虽然,以这个方式产生了大气中一部分自由氧是无可置疑的,但这个很慢的过程是不足以解释我们大气中目前氧的含量的。

  氧的第二个更重要的来源被认为(而且仍在继续)是绿色植物。植物通过光合作用,利用阳光将水和大气中的二氧化碳变成有机物质并产生氧。产生氧的这种方式意味着在大气中存在氧之前,在地球上需要有生命。科学家们认为初始生命形态(大概是细菌)的代谢过程不需要氧。甚至于在今天,许多这类厌氧性细菌依然存在。其次,原始绿色植物的自然进化过程中又提供了更多的用以维持更高级生命形态的自由氧。逐渐地大气中的自由氧含量增多了。化石记录揭示出,在大约6亿年前的古生代开始时,需要氧的生命已大量存在于海洋中,两亿年后的泥盆纪时代,陆生植物已很普遍。因此,自从我们大气的组成与生命有关以来,它的成份必定随着时间而演变,正如生命形态的数量和品类随着时间的推移而变化一样。(来源于1989年5月5日《中国气象报》 作者:孙树远 汪勤模)