Evolusi Atmosfer Bumi: Dari Awal Hingga Sekarang

Atmosfer yang mengelilingi Bumi pada awalnya mungkin sangat berbeda dengan udara yang kita hirup saat ini. Atmosfer pertama Bumi (sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu) kemungkinan besar terdiri dari hidrogen dan helium-dua gas paling melimpah yang ditemukan di alam semesta-serta senyawa hidrogen, seperti metana dan amonia. Sebagian besar ilmuwan percaya bahwa atmosfer awal ini melarikan diri ke luar angkasa dari permukaan panas Bumi. Namun, atmosfer kedua yang lebih padat secara bertahap meliputi Bumi ketika gas-gas dari batuan cair di dalam intinya yang panas melarikan diri melalui gunung berapi dan ventilasi uap. Kita berasumsi bahwa gunung berapi memuntahkan gas-gas yang sama seperti yang mereka lakukan saat ini; sebagian besar uap air (sekitar 80 persen), karbon dioksida (sekitar sepuluh persen), dan hingga beberapa persen nitrogen. Gas-gas ini kemungkinan besar menciptakan atmosfer kedua Bumi. Seiring berjalannya jutaan tahun, keluarnya gas-gas dari interior yang panas-dikenal sebagai outgassing-menyediakan pasokan air uap yang melimpah, yang kemudian membentuk awan. Hujan turun ke Bumi selama ribuan tahun, membentuk sungai, danau, dan samudra di dunia. Selama periode ini, sejumlah besar karbon dioksida terlarut di dalam samudra. Melalui proses kimia dan biologi, sebagian besar karbon dioksida terperangkap dalam batuan sedimen karbon, seperti batu kapur. Dengan sebagian besar uap air sudah mengembun menjadi air dan konsentrasi karbon dioksida yang semakin berkurang, atmosfer secara bertahap menjadi kaya akan nitrogen. Tampaknya oksigen, gas kedua yang paling melimpah di atmosfer saat ini, mungkin mulai meningkat secara sangat lambat ketika sinar-sinar energik dari matahari memecah air menjadi hidrogen dan oksigen selama proses yang disebut fotodisociasi. Hidrogen, yang lebih ringan, kemungkinan naik dan melarikan diri ke luar angkasa, sementara oksigen tetap berada di atmosfer. Peningkatan oksigen yang lambat ini mungkin telah memberikan cukup gas ini bagi tumbuhan primitif untuk berevolusi, mungkin dua hingga tiga miliar tahun yang lalu. Atau tumbuhan mungkin berevolusi dalam lingkungan yang hampir bebas oksigen (anaerob). Bagaimanapun juga, pertumbuhan tumbuhan sangat memperkaya atmosfer kita dengan oksigen. Alasan untuk pengkayaan ini adalah bahwa tumbuhan, dalam kehadiran sinar matahari, memproses karbon dioksida dan air untuk menghasilkan oksigen.