Пребиотическая атмосфера
Добиотическая атмосфера является второй атмосферой , присутствующей на Земле перед сегодняшней биотической, богатой кислородом третьей атмосферой и после первой атмосферы формирования Земли. Формирование Земли примерно 4,5 миллиарда лет назад [2] сопровождалось многочисленными столкновениями и слиянием планетарных зародышей. [3] За этим последовал период <100 миллионов лет на Земле, когда присутствовал магматический океан , атмосфера состояла в основном из пара, а температура поверхности достигала 8000 К (14000 °F). [4]Затем поверхность Земли остыла, и атмосфера стабилизировалась, установив пребиотическую атмосферу. Условия окружающей среды в этот период времени сильно отличались от сегодняшних: Солнце было примерно на 30% тусклее в целом, но ярче в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах, [5] [6] был жидкий океан , неизвестно, были ли континенты . но океанические острова были вероятны, [7] [8] внутренняя химия Земли (и, следовательно, вулканическая активность) была другой, [9] и был больший поток столкновений (например , комет и астероидов ).) столкновение с поверхностью Земли. [10]
В исследованиях были предприняты попытки ограничить состав и природу пребиотической атмосферы путем анализа геохимических данных и использования теоретических моделей, включающих наши знания об окружающей среде ранней Земли. Эти исследования показывают, что добиотическая атмосфера, вероятно, содержала больше CO 2 , чем современная Земля, содержала N 2 в 2 раза ниже современного уровня и имела исчезающе низкое количество O 2 . [9] Считается, что химический состав атмосферы был « слабо восстановленным », когда в небольших количествах присутствовали восстановленные газы, такие как CH 4 , NH 3 и H 2 . [9]Состав пребиотической атмосферы, вероятно, периодически изменялся ударниками, что могло временно вызывать «сильное восстановление» атмосферы. [11]
Ограничение состава пребиотической атмосферы является ключом к пониманию происхождения жизни , поскольку она может способствовать или подавлять определенные химические реакции на поверхности Земли, которые, как считается, важны для формирования первого живого организма. Жизнь на Земле возникла и начала изменять атмосферу по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад, а возможно, и намного раньше [12] , что знаменует собой конец добиотической атмосферы.
Считается, что Земля образовалась более 4,5 миллиардов лет назад в результате аккреции материала из солнечной туманности . [2] Луна Земли образовалась в результате столкновения, образующего Луну удара, который, как полагают, произошел через 30-50 миллионов лет после образования Земли. [3] В этом столкновении объект размером с Марс по имени Тейя столкнулся с примитивной Землей, а остатки столкновения образовали Луну. [13] Столкновение, вероятно, дало достаточно энергии, чтобы расплавить большую часть мантии Земли и испарить примерно 20% ее, нагревая поверхность Земли до 8 000 К (~ 14 000 ° F). [4]Поверхность Земли после удара, образовавшего Луну, характеризовалась высокими температурами (~ 2500 К), атмосферой, состоящей из пара и пара горных пород, и океаном магмы. [3] По мере того как Земля охлаждалась, излучая избыточную энергию удара, океан магмы затвердевал, а летучие вещества распределялись между мантией и атмосферой до тех пор, пока не было достигнуто стабильное состояние. Подсчитано, что Земля перешла из горячей среды после удара в потенциально обитаемую среду с рециркуляцией земной коры, хотя и отличающейся от современной тектоники плит , примерно через 10-20 миллионов лет после удара, образовавшего Луну, около 4,4 миллиарда лет назад. [3]Атмосфера, существовавшая с этого момента истории Земли до зарождения жизни, называется добиотической атмосферой.
Неизвестно, когда именно зародилась жизнь. Возраст самых старых прямых свидетельств жизни на Земле составляет около 3,5 миллиардов лет, например, ископаемые строматолиты с Северного полюса, Западная Австралия. [14] Предполагаемые свидетельства существования жизни на Земле в более древние времена (например, 3,8 и 4,1 миллиарда лет назад [15] [16] ) не имеют дополнительного контекста, необходимого для утверждения, что она действительно имеет биотическое происхождение, поэтому она все еще обсуждается. [17] Таким образом, добиотическая атмосфера завершилась 3,5 миллиарда лет назад или ранее, что поместило ее в ранний архейский эон или средний-поздний гадейский эон . [18]
