Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:08 • sest 21:44 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:00 • Sest 00:00 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 08:47 • Síðdegis: 21:08 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 02:49 • Síðdegis: 14:50 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Stjarnvísindi: sólkerfið

Hvernig varð lofthjúpurinn til?

Stjörnufræðivefurinn

Lofthjúpur jarðar er þunnt gaslag sem umlykur reikistjörnuna okkar. Hann er að mestu leyti úr nitri og súrefni en inniheldur einnig aðrar gastegundir eins og argon, koltvíildi og vatnsgufu. Þessi gasblanda kallast í daglegu tali loft og myndaðist að líkindum fyrir tilstilli eldfjallagufa. Lofthjúpurinn er viðkvæmasti en um leið mikilvægasti hluti jarðarinnar. Hann ver lífið gegn hættulegri geislun frá sólinni og geimnum og viðheldur jöfnu hitastigi en án hans væri lífið óhugsandi.

Skömmu eftir að jörðin myndaðist fyrir um 4,6 milljörðum ára var reikistjarnan umlukin frumlofthjúpi sem samanstóð aðallega af vetni og helíni, auk annarra efna í snefilmagni. Þessi frumlofthjúpur varðveittist í skamman tíma því hin nýfædda sól veðraði hann. Hitinn frá bráðinni jarðskorpunni og sólinni olli því að léttu atómin (vetni og helín) komust á svo mikla hreyfingu að þau losnuðu úr þyngdargripi jarðar og streymdu út í geiminn. Að lokum fór svo að frumlofthjúpurinn lak allur út í geiminn þar sem sólvindurinn blés honum burt.



Lofthjúpur jarðar varð til við síendurtekin eldgos snemma í sögu jarðar. Hér sést eldfjallið Etna á Sikiley spúa gastegundum.

Á sama tíma og frumlofthjúpurinn var að hverfa komu nýjar gastegundir fram sem áttu uppruna sinn í eldgosum. Þessar eldfjallagastegundir mynduðu seinni lofthjúp jarðar. Atómin í þessum gösum höfðu bundist í steindir innan í jörðinni en þegar steindirnar bráðnuðu, tóku þau að streyma út úr eldfjöllunum við eldgos. Í eldfjallagasi er mikið af vatnsgufu (um 70% til 90%), einnig koltvíildi (CO2), brennisteinstvíildi (SO2) og öðrum efnum eins og nitri (N2) og ammoníaki (NH3). Þessi seinni lofthjúpur samanstóð þar af leiðandi af þessum eldfjallagösum, en einnig öðrum gastegundum sem féllu til jarðar með halastjörnum.

Upphaflegi seinni lofthjúpur jarðar hefur tekið umtalsverðum breytingum. Þegar jörðin hafði kólnað nóg til þess að vatn gat þést, líklega fyrir um 4 milljörðum ára, tók að hellirigna. Rigningin stóð yfir í langan tíma og vatn safnaðist fyrir á yfirborðinu þar sem það myndaði höf, vötn, ár og læki eða sökk undir yfirborðið og varð að grunnvatni. Hlutfall vatns í lofthjúpnum minnkaði þar af leiðandi.

Þegar fljótandi vatn safnaðist saman á yfirborðinu byrjaði magn koltvíildis í lofthjúpnum að minnka. Þetta gerðist vegna þess að koltvíildi leysist upp í höfunum og myndar kalklög (CaCO3) sem setjast á hafsbotninn. Þegar þarna var komið sögu var ekkert ósonlag í lofthjúpnum svo útfjólublátt ljós frá sólinni átti greiða leið inn í hann. Með tímanum klauf útfjólubláa ljósið ammoníakssameindir og myndaði eitt nituratóm en þrjú vetnisatóm. Léttu vetnisatómin streymdu út í geiminn á meðan nituratómin bundust saman í nitursameindir (N2). Nitursameindin er stöðug og hvarfast ekki auðveldlega við önnur efni. Vegna myndunar nitursameinda – og vegna minni vatnsgufu og koltvíildis í lofthjúpnum – jókst hlutfall niturs í lofthjúpnum smátt og smátt.

Á þessum tímapunkti í jarðsögunni innihélt lofthjúpurinn nánast engar súrefnissameindir (O2). Súrefnissameindir myndast við ljóstillífun og því þurfti líf til að bæta súrefni við lofthjúpinn. Fyrstu ljóstillífandi lífverurnar voru blágrænþörungar sem komu fram á jörðinni fyrir um 3,8 til 3,5 milljörðum ára og hófu að bæta súrefni við lofthjúpinn. Þetta ferli gerðist afar hægt, þannig innihélt lofthjúpurinn aðeins 1% af núverandi súrefnismagni fyrir um tveimur milljörðum ára. Fyrir 1,2 milljörðum ára jókst súrefnisframleiðslan og fyrir um 600 milljón árum varð súrefnismagnið um 10% af núverandi magni. Við tilkomu fleiri ljóstillífandi lífvera jókst magnið hægt og bítandi og nálgaðist núverandi magn fyrir um 400 til 250 milljón árum.

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum:

Þetta svar er hluti af lengri umfjöllun um lofthjúpinn á Stjörnufræðivefnum og birt hér með góðfúslegu leyfi.

Höfundur

Stjörnufræðivefurinn

Útgáfudagur

30.11.2010

Spyrjandi

Líney Hermannsdóttir, Jóhannes Sveinsson

Efnisorð

Tilvísun

Stjörnufræðivefurinn. „Hvernig varð lofthjúpurinn til?“ Vísindavefurinn, 30. nóvember 2010. Sótt 28. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=8214.

Stjörnufræðivefurinn. (2010, 30. nóvember). Hvernig varð lofthjúpurinn til? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=8214

Stjörnufræðivefurinn. „Hvernig varð lofthjúpurinn til?“ Vísindavefurinn. 30. nóv. 2010. Vefsíða. 28. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=8214>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig varð lofthjúpurinn til?
Lofthjúpur jarðar er þunnt gaslag sem umlykur reikistjörnuna okkar. Hann er að mestu leyti úr nitri og súrefni en inniheldur einnig aðrar gastegundir eins og argon, koltvíildi og vatnsgufu. Þessi gasblanda kallast í daglegu tali loft og myndaðist að líkindum fyrir tilstilli eldfjallagufa. Lofthjúpurinn er viðkvæmasti en um leið mikilvægasti hluti jarðarinnar. Hann ver lífið gegn hættulegri geislun frá sólinni og geimnum og viðheldur jöfnu hitastigi en án hans væri lífið óhugsandi.

Skömmu eftir að jörðin myndaðist fyrir um 4,6 milljörðum ára var reikistjarnan umlukin frumlofthjúpi sem samanstóð aðallega af vetni og helíni, auk annarra efna í snefilmagni. Þessi frumlofthjúpur varðveittist í skamman tíma því hin nýfædda sól veðraði hann. Hitinn frá bráðinni jarðskorpunni og sólinni olli því að léttu atómin (vetni og helín) komust á svo mikla hreyfingu að þau losnuðu úr þyngdargripi jarðar og streymdu út í geiminn. Að lokum fór svo að frumlofthjúpurinn lak allur út í geiminn þar sem sólvindurinn blés honum burt.



Lofthjúpur jarðar varð til við síendurtekin eldgos snemma í sögu jarðar. Hér sést eldfjallið Etna á Sikiley spúa gastegundum.

Á sama tíma og frumlofthjúpurinn var að hverfa komu nýjar gastegundir fram sem áttu uppruna sinn í eldgosum. Þessar eldfjallagastegundir mynduðu seinni lofthjúp jarðar. Atómin í þessum gösum höfðu bundist í steindir innan í jörðinni en þegar steindirnar bráðnuðu, tóku þau að streyma út úr eldfjöllunum við eldgos. Í eldfjallagasi er mikið af vatnsgufu (um 70% til 90%), einnig koltvíildi (CO2), brennisteinstvíildi (SO2) og öðrum efnum eins og nitri (N2) og ammoníaki (NH3). Þessi seinni lofthjúpur samanstóð þar af leiðandi af þessum eldfjallagösum, en einnig öðrum gastegundum sem féllu til jarðar með halastjörnum.

Upphaflegi seinni lofthjúpur jarðar hefur tekið umtalsverðum breytingum. Þegar jörðin hafði kólnað nóg til þess að vatn gat þést, líklega fyrir um 4 milljörðum ára, tók að hellirigna. Rigningin stóð yfir í langan tíma og vatn safnaðist fyrir á yfirborðinu þar sem það myndaði höf, vötn, ár og læki eða sökk undir yfirborðið og varð að grunnvatni. Hlutfall vatns í lofthjúpnum minnkaði þar af leiðandi.

Þegar fljótandi vatn safnaðist saman á yfirborðinu byrjaði magn koltvíildis í lofthjúpnum að minnka. Þetta gerðist vegna þess að koltvíildi leysist upp í höfunum og myndar kalklög (CaCO3) sem setjast á hafsbotninn. Þegar þarna var komið sögu var ekkert ósonlag í lofthjúpnum svo útfjólublátt ljós frá sólinni átti greiða leið inn í hann. Með tímanum klauf útfjólubláa ljósið ammoníakssameindir og myndaði eitt nituratóm en þrjú vetnisatóm. Léttu vetnisatómin streymdu út í geiminn á meðan nituratómin bundust saman í nitursameindir (N2). Nitursameindin er stöðug og hvarfast ekki auðveldlega við önnur efni. Vegna myndunar nitursameinda – og vegna minni vatnsgufu og koltvíildis í lofthjúpnum – jókst hlutfall niturs í lofthjúpnum smátt og smátt.

Á þessum tímapunkti í jarðsögunni innihélt lofthjúpurinn nánast engar súrefnissameindir (O2). Súrefnissameindir myndast við ljóstillífun og því þurfti líf til að bæta súrefni við lofthjúpinn. Fyrstu ljóstillífandi lífverurnar voru blágrænþörungar sem komu fram á jörðinni fyrir um 3,8 til 3,5 milljörðum ára og hófu að bæta súrefni við lofthjúpinn. Þetta ferli gerðist afar hægt, þannig innihélt lofthjúpurinn aðeins 1% af núverandi súrefnismagni fyrir um tveimur milljörðum ára. Fyrir 1,2 milljörðum ára jókst súrefnisframleiðslan og fyrir um 600 milljón árum varð súrefnismagnið um 10% af núverandi magni. Við tilkomu fleiri ljóstillífandi lífvera jókst magnið hægt og bítandi og nálgaðist núverandi magn fyrir um 400 til 250 milljón árum.

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum:

Þetta svar er hluti af lengri umfjöllun um lofthjúpinn á Stjörnufræðivefnum og birt hér með góðfúslegu leyfi....