वातावरणाची रचना

 

वायुमंडलाची रचना

वातावरणाची रचना सामान्यत: तापमान आणि घनता यावर आधारित पाच थरांमध्ये परिभाषित केली जाते. आगामी एमपीएससी परीक्षेसाठी वातावरणाची रचना पूर्णपणे समजून घेण्यासाठी इच्छुकांनी वातावरणातील थरांबरोबरच वातावरणाची रचनाही समजून घेणे आवश्यक आहे. वातावरण म्हणजे नायट्रोजन, ऑक्सिजन, कार्बन डायऑक्साईड, हायड्रोजन, हेलियम इत्यादी विविध प्रकारच्या वायूंचे मिश्रण असते. त्यात पाण्याची वाफ आणि धुळीच्या कणांचाही समावेश आहे. वातावरण मुख्यतः नायट्रोजन आणि ऑक्सिजन या दोन वायूंपासून बनलेले असते. ऑर्गन, कार्बन डायऑक्साईड, हायड्रोजन, हेलियम इत्यादी इतर वायू वातावरणाचा उर्वरित भाग बनवतात.

या व्यतिरिक्त, वातावरणात घन आणि द्रव कणांची प्रचंड संख्या असते, ज्यांना एकत्रितपणे एरोसोल म्हणतात. वातावरणाच्या उच्च थरांमध्ये वायूंचे प्रमाण बदलते. पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून केवळ ९० किमीपर्यंत कार्बन डायऑक्साईड आणि पाण्याची वाफ आढळते आणि १२० किमी उंचीवर ऑक्सिजन जवळजवळ नगण्य प्रमाणात असेल. वातावरणामुळे पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील तापमान विशिष्ट मर्यादेत राहते आणि वातावरणाच्या अनुपस्थितीत दिवसा आणि रात्रीदरम्यान तापमानाचे टोक अस्तित्वात असते. वातावरण हानिकारक अल्ट्राव्हायोलेट किरणांपासूनही आपले संरक्षण करते आणि एक प्रकारे सौर किरणोत्सर्गाचा पृथ्वीच्या वातावरणात प्रवेश नियंत्रित करते.

वातावरणाची रचना खाली सचित्र स्वरूपात दर्शविली आहे:

 

Signup for Free Mock Test

ट्रोपोस्फियर

• हा पृथ्वीच्या वातावरणाचा सर्वात खालचा थर मानला जातो.
• ट्रोपोस्फियर पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून सुरू होते आणि 8 किमी (ध्रुव) ते 18 किमी (विषुववृत्त) पर्यंत जाते. विषुववृत्तावर जास्त उंचीचे मुख्य कारण म्हणजे गरम संवहन प्रवाहांची उपस्थिती आहे जी वायूंना वरच्या दिशेने ढकलतात.
• या थरामध्ये सर्व प्रकारचे हवामान बदल होतात.
• या थरात पाण्याची वाफ आणि परिपक्व कण असतात.
• प्रत्येक 165 मीटर उंचीसाठी 1 अंश सेल्सिअस दराने वातावरणाची उंची वाढल्याने तापमान कमी होते. याला नॉर्मल लॅप्स रेट म्हणतात.
• ट्रोपोपॉज, संक्रमणकालीन क्षेत्र, ट्रोपोस्फियर आणि स्ट्रॅटोस्फियर वेगळे करतो. 

स्ट्रॅटोस्फियर

• हा ट्रोपोस्फियरच्या वर आढळणारा वातावरणाचा दुसरा स्तर आहे.
• हे पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून 50 किमी उंचीपर्यंत पसरते.
• हा थर खूप कोरडा आहे कारण त्यात पाण्याची वाफ कमी असते.
• हा थर उड्डाणासाठी काही फायदे प्रदान करतो कारण ते वादळी हवामानापेक्षा वरचे आहे आणि त्यात स्थिर, मजबूत, आडवे वारे आहेत.
• या थरात ओझोनचा थर आढळतो.
• ओझोनचा थर अतिनील किरण शोषून घेतो आणि पृथ्वीला हानिकारक विकिरणांपासून वाचवतो.
• स्ट्रॅटोपॉज स्ट्रॅटोस्फियर आणि मेसोस्फियर वेगळे करते. 

मेसोस्फियर

• मेसोस्फियर स्ट्रॅटोस्फियरच्या वर आढळतो.
• हे वातावरणातील थरांपैकी सर्वात थंड आहे.
• मेसोस्फियर पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून 50 किमी वर सुरू होते आणि 80 किमी पर्यंत जाते.
• या थरातील उंचीसह तापमान कमी होते.
• 80 किमी पर्यंत ते -100 अंश सेल्सिअसपर्यंत पोहोचते.
• या थरात उल्का जळतात.
• वरच्या मर्यादेला मेसोपॉज म्हणतात, जे मेसोस्फियर आणि थर्मोस्फियर वेगळे करते.

थर्मोस्फियर

• हा थर मेसोपॉजच्या वर 80 ते 400 किमी वर आढळतो.
• पृथ्वीवरून प्रसारित होणाऱ्या रेडिओ लहरी या थराने परावर्तित होतात.
• या थरातील उंची वाढल्याने तापमान पुन्हा वाढू लागते.
• अरोरा आणि उपग्रह या थरात आढळतात. 

आयनोस्फीअर

• खालच्या थर्मोस्फियरला आयनोस्फियर म्हणतात.
• आयनोस्फियरमध्ये आयन म्हणून ओळखले जाणारे विद्युत चार्ज केलेले कण असतात.
• हा स्तर पृथ्वीच्या वातावरणाचा थर म्हणून परिभाषित केला जातो जो वैश्विक आणि सौर किरणोत्सर्गाद्वारे आयनीकृत आहे.
• हे मेसोपॉजच्या वर 80 ते 400 किमी दरम्यान स्थित आहे.

एक्सोस्फियर

• हा वातावरणाचा सर्वात बाहेरचा थर आहे.
• ज्या क्षेत्रामध्ये रेणू आणि अणू अंतराळात बाहेर पडतात त्या क्षेत्राचा उल्लेख एक्सोस्फीअर म्हणून केला जातो.
• ते थर्मोस्फियरच्या शीर्षापासून 10,000 किमी पर्यंत विस्तारते.

वातावरणाची उत्क्रांती

भरपूर ऑक्सिजन

वातावरणाची उत्क्रांती , भूगर्भीय काळात पृथ्वीच्या वातावरणाचा विकास. पूर्वीच्या परिस्थितीतून सध्याचे वातावरण ज्या प्रक्रियेने निर्माण झाले ती गुंतागुंतीची आहे; तथापि, पृथ्वीच्या वातावरणाच्या उत्क्रांतीशी संबंधित पुरावे, अप्रत्यक्ष असले तरी, विपुल प्रमाणात आहेत. प्राचीन गाळ आणि खडक पृथ्वीच्या कवचासह रासायनिक अभिक्रियांमुळे आणि विशेषतः जीवनाशी संबंधित जैवरासायनिक प्रक्रियांमुळेवातावरणातील रचनेतील भूतकाळातील बदल नोंदवतात.

पृथ्वीच्या सुरुवातीच्या आणि आधुनिक वातावरणाची तुलना

पृथ्वीचे मूळ वातावरण समृद्ध होतेमिथेन ,अमोनिया ,पाण्याची वाफ आणि उदात्त वायूनिऑन , परंतु ते विनामूल्य नव्हतेऑक्सिजन _ अशी शक्यता आहे की शेकडो दशलक्ष वर्षांनी ऑक्सिजनचे पहिले जैविक उत्पादन युनिकेल्युलर जीवांद्वारे वेगळे केले गेले आणि वातावरणात त्याचे अंतिम संचय झाले.

वातावरणाची रचना त्याच्या उत्पत्तीशी संबंधित मोठ्या प्रमाणात माहिती एन्कोड करते. शिवाय, किरकोळ घटकांचे स्वरूप आणि भिन्नता वातावरण, स्थलीय वातावरण आणि बायोटा यांच्यातील व्यापक परस्परसंवाद प्रकट करतात.

_{वातावरणाचा विकास आणि अशा परस्परसंवादांची चर्चा या लेखात करण्यात आली आहे, ज्यामध्ये जैविक दृष्ट्या उत्पादित आण्विक ऑक्सिजन, O 2} च्या वाढीवर विशेष लक्ष दिले गेले आहे , ज्याचा मुख्य घटक आहे.हवा _ आधुनिक वायुमंडलीय रसायनशास्त्र आणि भौतिकशास्त्रासाठी, वातावरण पहा .

वातावरणीय विकासाशी संबंधित संकल्पना

वातावरणाच्या उत्पत्ती आणि विकासाच्या संपूर्ण पुनर्रचनामध्ये पृथ्वीच्या निर्मितीपासून 4.5 अब्ज वर्षांच्या कालावधीत त्याच्या आकाराचा आणि संरचनेचा तपशील समाविष्ट असेल. सर्व वायुमंडलीय घटकांचा पुरवठा आणि वापराचे मार्ग आणि दर याच्या माहितीशिवाय हे लक्ष्य साध्य करणे शक्य नाही . या विशिष्ट प्रक्रियांसंबंधी माहिती, तथापि, सध्याच्या वातावरणासाठी देखील अपूर्ण आहे, आणि वातावरणातील घटक आणि भूतकाळातील त्यांच्या पुरवठा आणि उपभोग दरांबद्दल जवळजवळ कोणतेही प्रत्यक्ष पुरावे नाहीत.

पृथ्वीच्या इतिहासाशी संबंधित क्षेत्रांमधील फरक लक्षणीय आहे. जीवाश्म आणि प्राचीन खडकांचे इतर संरचनात्मक आणि रासायनिक तपशील उत्क्रांतीवादी जीवशास्त्रज्ञ आणि ऐतिहासिक भूगर्भशास्त्रज्ञांना उपयुक्त माहिती देतात, परंतु प्राचीन वातावरण, "केवळ वाफ" यांनी इतके महत्त्वपूर्ण अवशेष सोडले नाहीत. हे बाष्प, तथापि, ताऱ्यांचे सामान आणि वादळ आणि धूप यांचे गतिशील बल आहेत .

कवच भाग म्हणून वातावरण

पृथ्वी शास्त्रज्ञांना, दकवच केवळ घन पदार्थाचा वरचा थर (6 ते 70 किमी [4 ते 44 मैल] खोलीपर्यंतची माती आणि खडक, घनतेच्या फरकाने आणि पृष्ठभागावरील भूगर्भीय प्रक्रियेच्या संवेदनाक्षमतेने अंतर्निहित आवरणापासून वेगळे केलेले) नव्हे तर जलमंडलाचाही समावेश होतो. (महासागर, जमिनीवरील पृष्ठभागावरील पाणी आणि जमिनीच्या पृष्ठभागाखालील भूजल) आणि वातावरण. कवचाच्या या घन, द्रव आणि वायूच्या भागांमधील परस्परसंवाद इतके वारंवार आणि पूर्ण आहेत की त्यांचा स्वतंत्रपणे विचार केल्याने ते काढून टाकण्यापेक्षा अधिक गुंतागुंत निर्माण होते. परिणामी, वातावरणाच्या इतिहासाचे वर्णन सर्वांशी संबंधित असले पाहिजेक्रस्टचे अस्थिर घटक .

साहित्य

अस्थिर संयुगे तसेच वर्तमान आणि भूतकाळातील वातावरणात किंवा वातावरण, जीवमंडल आणि कवचाच्या इतर भागांमधील परस्परसंवादात महत्त्वाचे घटक पुढील गोष्टींचा समावेश करतात:

1. उपस्थित प्रमुख घटक: आण्विकनायट्रोजन (N ₂ ) आणि आण्विकऑक्सिजन (O ₂ )
2. नोबल वायू : हेलियम (He),निऑन (Ne), आर्गॉन (Ar), क्रिप्टन (Kr), आणि झेनॉन (Xe)
3. मुबलक व्हेरिएबल घटक:पाण्याची वाफ (H ₂ O) आणि कार्बन डायऑक्साइड (CO ₂ )
4. इतर घटक: आण्विक हायड्रोजन (H ₂ ), मिथेन (CH ₄ ), कार्बन मोनोऑक्साइड (CO), अमोनिया (NH ₃ ), नायट्रस ऑक्साईड (N ₂ O), नायट्रोजन डायऑक्साइड (NO ₂ ), हायड्रोजन सल्फाइड (H ₂ S) , डायमिथाइल सल्फाइड [(CH ₃ ) ₂ S], सल्फर डायऑक्साइड (SO ₂ ), आणि हायड्रोजन क्लोराईड (HCl).

काही घटक बहुविध स्वरूपात दिसतात-उदाहरणार्थ, कार्बन कार्बन डायऑक्साइड म्हणून,मिथेन , किंवा डायमिथाइल सल्फाइड. वायुमंडलीय रसायनशास्त्राच्या अधिक विशिष्ट पैलूंवर लक्ष केंद्रित करण्यापूर्वी घटकांच्या घटनेचा विचार करणे उपयुक्त आहे (ज्या स्वरूपांमध्ये घटक उपस्थित आहेत). पृथ्वीच्या “इन्व्हेंटरी ऑफअस्थिर ," हे ओळखून की इन्व्हेंटरीचे घटक वेळोवेळी पुनर्रचना केले जाऊ शकतात, परंतु हे देखील की ते नेहमी प्रामुख्याने हायड्रोजन, कार्बन, नायट्रोजन आणि ऑक्सिजनच्या संयुगे, उदात्त वायूंसह बनलेले असते.

प्रक्रिया

वातावरणात वायू पोहोचवणाऱ्या प्रक्रियेला a म्हणतातगॅसचा स्रोत . विचाराधीन प्रश्नाच्या आधारावर , एकतर अंतिम स्त्रोताच्या संदर्भात बोलणे अर्थपूर्ण ठरू शकते- प्रक्रिया ज्याने अस्थिर इन्व्हेंटरीचा एक घटक पृथ्वीवर वितरीत केला—किंवा तात्काळ स्त्रोत- ही प्रक्रिया जी या घटकाच्या विपुलतेला टिकवून ठेवते. सध्याचे वातावरण. ज्वलनाच्या प्रक्रियेत ऑक्सिजनच्या वापराप्रमाणे किंवा वातावरणाच्या शीर्षस्थानी असलेल्या जागेत हायड्रोजनच्या नुकसानीप्रमाणे, रासायनिक रीतीने वायू काढून टाकणारी कोणतीही प्रक्रिया म्हणतात.बुडणे _

वातावरणाच्या संपूर्ण इतिहासात, स्त्रोत आणि सिंक अनेकदा एकाच वेळी उपस्थित आहेत. एक प्रक्रिया विशिष्ट घटक वापरत असताना, दुसरी प्रक्रिया तयार करते आणि वातावरणातील त्या घटकाची एकाग्रता स्त्रोत आणि बुडण्याच्या सापेक्ष सामर्थ्यानुसार वाढेल किंवा कमी होईल. जर ती ताकद संतुलित असेल (किंवा जवळपास तशी), वातावरणाची रचना बदलणार नाही (किंवा फक्त अगदी हळूवारपणे बदलेल, कदाचित अस्पष्टपणे); तथापि, प्रश्नातील वायूचे रेणू वातावरणातून जात आहेत आणि ते कायमचे राहत नाहीत. वातावरणातील रेणूंच्या परिणामी टर्नओव्हरचा दर नुसार व्यक्त केला जातोनिवासाची वेळ , वातावरणातील रेणूने स्त्रोत सोडल्यानंतर आणि तो बुडण्याआधी घालवलेला सरासरी वेळ.

सुरुवातीच्या वातावरणाच्या रचनेवर परिणाम करणारी प्रक्रिया

परमस्रोत

ओरियन नेबुला (M42)

ज्या सामग्रीपासून सौर यंत्रणा तयार झाली त्याचे वर्णन अनेकदा वायू ढग म्हणून केले जाते किंवा नंतरच्या टप्प्यावर, एसौर तेजोमेघ ढग अस्थिरतेने समृद्ध होते (ज्याला आदिम वायू म्हणतात) आणि सध्याच्या वातावरणातील अणूंचा तो अंतिम स्रोत असावा . तथापि, प्राथमिक चिंतेची गोष्ट म्हणजे घटना आणि प्रक्रियांचा क्रम ज्याद्वारे प्रारंभिक गॅस क्लाउडमध्ये उपस्थित अस्थिरता पृथ्वीच्या यादीमध्ये हस्तांतरित केली गेली आणि ज्या कार्यक्षमतेने हे पूर्ण केले गेले.

सूर्यमालेची निर्मिती तेव्हापासून सुरू झाली जेव्हा वायूच्या ढगाचा एक भाग काही बाह्य शक्तीच्या संकुचिततेमुळे पुरेसा दाट झाला - जवळच्या सुपरनोव्हाच्या स्फोटातून एक शॉक वेव्ह , कदाचित - गुरुत्वाकर्षणाने त्याच्या सभोवतालची सामग्री आकर्षित करण्यासाठी. ही सामग्री जास्त घनतेच्या प्रदेशात “पडली” , ज्यामुळे ती आणखी घनता निर्माण झाली आणि अजून दूरवरून इतर सामग्री आकर्षित झाली. गुरुत्वाकर्षण संकुचित होत असताना, ढगाचे केंद्र खूप दाट आणि गरम झाले, कारण येणार्‍या पदार्थाची गतिज ऊर्जा उष्णता म्हणून सोडली गेली. मध्यवर्ती वस्तू, सूर्याच्या गाभ्यापासून थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया सुरू झाल्या .

आदिम वायू कॅप्चर आणि धारणा

मध्यवर्ती बिंदूपासून दूर, वायू ढगातील पदार्थ सूर्याभोवती विस्तृत विषुववृत्तीय समतलात स्थिरावतात. या डिस्कमधील सामग्री जसजशी थंड झाली, तसतसे खडकाचे तुकडे वाढले आणि ग्रह तयार झाले. ग्रह हे सूर्यापेक्षा खूपच कमी आकाराचे आहेत, परंतु जर ते पुरेसे मोठे झाले आणि त्यांच्या सभोवतालचे वायू पुरेसे थंड असतील तर ते वायू ढगाच्या अस्थिर घटकांपासून वातावरण जमा करू शकतात. हे डायरेक्ट कॅप्चर तीन स्त्रोत यंत्रणांपैकी पहिले आहे ज्याचे वर्णन केले जाऊ शकते.

एअशा प्रकारे साचलेल्या ग्रहांच्या वातावरणात आदिम वायू असतील, परंतु नवीन ग्रहाचे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र काही वायूंना धरून ठेवण्यासाठी पुरेसे मजबूत असेल तर वैयक्तिक घटकांची सापेक्ष विपुलता गॅस ढगातील घटकांपेक्षा भिन्न असेल. त्याच्या आसपास. च्या दृष्टीने गुरुत्वीय क्षेत्राची ताकद व्यक्त करणे सोयीचे आहेएस्केप वेग , गुरुत्वाकर्षणाच्या शक्तीवर मात करण्यासाठी कोणताही कण (रेणू किंवा अवकाशयान) ज्या वेगाने प्रवास करत असेल . पृथ्वीसाठी, हा वेग 11.3 किमी (7.0 मैल) प्रति सेकंद आहे आणि ते असे आहे की, एकदा घन पदार्थ जमा झाला असता, कमी वेगाने पृथ्वीवरून जाणारे वायूचे रेणू पकडले गेले असते आणि वातावरण तयार करण्यासाठी जमा केले गेले असते.

वायूचा रेणू ज्या वेगाने फिरतो तो ( T / M ) ^1/2 च्या प्रमाणात असतो , जेथे T हे केल्विन (K) मधील परिपूर्ण तापमान असते आणि M हे आण्विक वस्तुमान असते . सध्याच्या वातावरणाचा सर्वात वरचा थर अजूनही खूप गरम आहे आणि पृथ्वीच्या इतिहासाच्या सुरुवातीच्या काळात कदाचित जास्त गरम झाला असावा. 2,000 K पेक्षा कमी तापमानात, तथापि, कोणत्याही संयुगाचे रेणू10 पेक्षा जास्त आण्विक वजनासह सरासरी वेग 11.3 किमी प्रति सेकंद (7.0 मैल प्रति सेकंद) पेक्षा कमी असेल. या आधारावर, असे मानले जात आहे की पृथ्वीचे सर्वात जुने वातावरण 10 पेक्षा जास्त आण्विक वजन असलेल्या आदिम वायूंचे मिश्रण असावे.हायड्रोजन आणि हेलियम, 2 आणि 4 च्या आण्विक वजनासह, बाहेर पडण्यास सक्षम असावे. हायड्रोजन हा सूर्यमालेतील सर्वात मुबलक घटक असल्यामुळे, असे मानले जाते की इतर अस्थिर घटकांचे सर्वात मुबलक स्वरूप हे हायड्रोजनसह त्यांचे संयुगे होते. तर,मिथेन ,अमोनिया , आणिपाण्याची वाफ, उदात्त वायूसह निऑन , 10 पेक्षा जास्त आण्विक वजन असलेले सर्वात मुबलक अस्थिर होते आणि अशा प्रकारे, पृथ्वीच्या आदिम वातावरणाचे प्रमुख घटक . चार महाकाय बाह्य ग्रहांचे वातावरण ( गुरू , शनि , युरेनस आणि नेपच्यून ) अशा घटकांनी समृद्ध आहेत, तसेच आण्विक हायड्रोजन आणि बहुधा, हेलियम, जे अधिक विशाल आणि थंड शरीरे वरवर पाहता ठेवण्यास सक्षम होते.

घन ग्रहाचे बाहेर पडणे

माउंट पिनाटूबो

ज्वालामुखीच्या उद्रेकादरम्यान वायूंचे प्रकाशन हे आउटगॅसिंगचे एक उदाहरण आहे; पाणबुडीच्या हायड्रोथर्मल व्हेंट्सवर सोडणे ही दुसरी गोष्ट आहे. जरी आधुनिक ज्वालामुखीय उत्सर्जनातील वायू सामान्यतः अशा खडकांमधून प्राप्त होतो ज्यांनी पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर अस्थिरता उचलली आहे आणि नंतर त्या खोलवर गाडले गेले आहे ज्यामध्ये उच्च तापमान अस्थिर पदार्थांचे पुनर्संचयित करते, पृथ्वीच्या इतिहासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात खूप वेगळी परिस्थिती निर्माण झाली असावी.

आदिम वायू ढग थंड झाल्यावर तयार झालेल्या घन कणांपासून ग्रह तयार झाला . च्या खूप आधीढगाचे अस्थिर घटक घनरूप होऊन घनदाट अवस्था निर्माण करू लागले (म्हणजे पाण्याची वाफ बर्फ तयार होण्याच्या खूप आधी), त्यांच्या रेणूंनी तयार होत असलेल्या खडकाळ पदार्थाच्या घन कणांच्या पृष्ठभागावर लेपित केले असते . जसजसे हे घन कण वाढत गेले, तसतसे त्यांच्या पृष्ठभागावर लेप असलेल्या वाष्पशील पदार्थांचा एक भाग अडकला असेल आणि त्यानंतर कणांद्वारे वाहून गेला असेल. जर घन पदार्थ ग्रह तयार करण्यासाठी एकत्रित केल्याप्रमाणे आघाताने विरघळले नसते, तर त्यांनी वाहून आणलेले अस्थिर पदार्थ घन ग्रहामध्ये समाविष्ट केले गेले असते. अशाप्रकारे, आच्छादित वायू वातावरणाचा संग्रह न करताही , नव्याने तयार झालेल्या ग्रहामध्ये-त्याच्या घटक धान्यांमध्ये समाविष्ट असलेली सामग्री-अस्थिर पदार्थांची भरीव यादी समाविष्ट होऊ शकते.

त्याच्या सुरुवातीच्या इतिहासात कधीतरी, पृथ्वी इतकी उष्ण झाली होती की जास्तघन कणांमध्ये विखुरलेले लोह वितळले, फिरते आणि कोर बनवण्यासाठी गोळा झाले. संबंधित घटनांमुळे खडकाळ थरांची निर्मिती झाली जी पृथ्वीच्या आजच्या काळातील आवरण आणि कवच यांचे अग्रदूत होते. भिन्नतेच्या या प्रक्रियेचा एक भाग म्हणून, कणांमधील अस्थिर पदार्थ आउटगॅसिंगद्वारे सोडले गेले असते. जर पृथक्करणाच्या वेळेपर्यंत वाढणाऱ्या कणांनी त्यांची अस्थिरता कायम ठेवली असेल तर आउटगॅसिंग मोठ्या प्रमाणावर झाले असावे.

या आउटगॅसिंग उत्पादनांच्या ठेवीद्वारे तयार केलेले वातावरण शेवटी नेब्युलर वायूंपासून प्राप्त होईल. तथापि, त्याची रासायनिक रचना , आदिम वायूंच्या कॅप्चरमुळे तयार झालेल्या वातावरणापेक्षा दोन मुख्य बाबींमध्ये भिन्न असणे अपेक्षित आहे: (1) तर पकडलेल्या वातावरणात सर्व वायू असतील जे पुरेसे हळूहळू हलत होते (म्हणजे, ते होते. पुरेसे थंड आणि/किंवा पुरेसे आण्विक वजन) जेणेकरून ग्रहाला गुरुत्वाकर्षणाने ते टिकवून ठेवणे शक्य होईल, बाहेर वायू झालेल्या वातावरणात फक्त तेच वायू असतील जे "चिकट" असतील जे ग्रह तयार झालेल्या खडकाळ कणांमध्ये लक्षणीयरीत्या टिकून राहतील; आणि (२) मिथेन आणि अमोनिया, दोन गृहीतकॅप्चर केलेल्या वातावरणाचे घटक, आउटगॅसिंगमध्ये गुंतलेल्या परिस्थितीत कदाचित स्थिर नसतील. अशा प्रकारे, उदात्त वायू, जे कणांद्वारे खराबपणे धरले जातील, ते रासायनिक दृष्ट्या सक्रिय घटकांपासून प्राप्त झालेल्या वायूंच्या तुलनेत कमी विपुलतेचे असतील. पुढे, कार्बन आणि नायट्रोजनचे मुख्य रूप बाहेर वाहून गेलेल्या वातावरणात कार्बन मोनॉक्साईड किंवा कार्बन डायऑक्साइड हे आण्विक नायट्रोजनसह असतील.

आयात

डायरेक्ट कॅप्चर आणि आउटगॅसिंगच्या टोकाच्या दरम्यानची तडजोड प्रस्तावित करते की पृथ्वीच्या अस्थिरतेची यादी त्याच्या वाढीच्या इतिहासात उशीरा ग्रहावर वितरित केली गेली होती- शक्यतो भिन्नता जवळजवळ पूर्ण झाल्यानंतर-अंतिम क्षणी घनदाटांच्या "शेवटच्या क्षणी" पिकाच्या परिणामामुळे. वाष्पशील पदार्थांमध्ये जोरदार समृद्ध ( सौर तेजोमेघ थंड झाल्यावर घनरूप होणारे हे शेवटचे पदार्थ होते ). अशा शरीरांची रचना त्यांच्यासारखीच असू शकतेधूमकेतू जे अजूनही सूर्यमालेत पाहिले जाऊ शकतात. या शेवटच्या-मिनिटाच्या कंडेन्सेटने ग्रहाला पृष्ठभागावर लिबास म्हणून लेपित केले असावे ज्याने पृथक्करणादरम्यान गरम केल्यावरच वायू मिळतात किंवा त्यांनी त्यांचे वाष्पशील पदार्थ आघातावर सोडले असतील.

कारण अशी शरीरे तुलनेने लहान असती, ते महत्त्वपूर्ण गुरुत्वाकर्षण क्षेत्राद्वारे आदिम वायू टिकवून ठेवू शकले नसते. त्यांचे वाष्पशील घटक, बर्फ आणि कणांच्या पृष्ठभागावर थंड अडकल्यामुळे टिकून राहिलेले, वायू ढग थंड होण्याच्या आधीच्या टप्प्यावर घन कणांनी बंद केलेल्या "चिकट" (म्हणजे ध्रुवीय आणि प्रतिक्रियाशील) वायूंसारखे असणे अपेक्षित आहे परंतु ते शक्यतो गमावले गेले. पृथ्वीच्या वाढीच्या पूर्वीच्या उच्च तापमानाच्या टप्प्यात.

बुडते

सध्याच्या वातावरणातून वायू काढून टाकण्याचे प्रभावी मार्ग जैव-रासायनिक चक्रांवरील विभागात खाली चर्चा केले आहेत. त्या प्रक्रियांव्यतिरिक्त, इतर तीन सिंक लक्ष देण्यास पात्र आहेत आणि त्यांचे वर्णन येथे केले आहे.

फोटोकेमिकल प्रतिक्रिया

सूर्यप्रकाश काही वायू वापरणाऱ्या रासायनिक अभिक्रिया चालविण्यासाठी आवश्यक ऊर्जा प्रदान करू शकतो. च्या जलद आणि कार्यक्षम फोटोकेमिकल वापरामुळेमिथेन (CH ₄ ) आणिअमोनिया (NH ₃ ), एक मिथेन-अमोनिया वातावरण, उदाहरणार्थ, जास्तीत जास्त एक दशलक्ष वर्षांचे आयुष्य असेल. हा शोध स्वारस्यपूर्ण आहे कारण असे सुचवण्यात आले आहे की जीवनाची उत्पत्ती मिथेन आणि अमोनियापासून सुरू होणार्‍या नॉनबायोलॉजिकल प्रतिक्रियांद्वारे संश्लेषित सेंद्रिय संयुगेच्या मिश्रणातून झाली आहे . या सामग्रीच्या लहान वायुमंडलीय जीवनकाळाची ओळख अशा सिद्धांतासाठी गंभीर अडचणी निर्माण करते. पाणी देखील सूर्यप्रकाशाविरूद्ध स्थिर नाही जे ओझोन किंवा आण्विक ऑक्सिजन असलेल्या थरांनी फिल्टर केले गेले नाही, जे सूर्याच्या अतिनील किरणोत्सर्गाचा बराचसा भाग जोरदारपणे शोषून घेतात. या थरांच्या वर वाढणारे पाण्याचे रेणू इतर उत्पादनांमध्ये हायड्रोजन अणू (H·) मिळवण्यासाठी कमी होतात.

सुटका

हायड्रोजन रेणू (H ₂ ) आणिहेलियम , किंवा H· सारख्या उत्पादनांचा वेग इतका जास्त असतो की ते पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्राला बांधले जात नाहीत आणि वातावरणाच्या वरच्या भागातून अंतराळात गमावले जातात. या प्रक्रियेचे महत्त्व पृथ्वीच्या इतिहासाच्या अगदी सुरुवातीच्या टप्प्यांच्या पलीकडे आहे कारण या प्रकाश वायूंसाठी सतत स्रोत अस्तित्वात आहेत. कवचातील किरणोत्सर्गी घटकांच्या क्षयमुळे हेलियम सतत नष्ट होत असतो .

फोटोकेमिकल प्रतिक्रियांचे संयोजन आणि उत्पादनांचे त्यानंतरचे निसटणे हे आण्विक ऑक्सिजन (O ₂ ) साठी स्त्रोत म्हणून काम करू शकते, जो आधुनिक वातावरणाचा एक प्रमुख घटक आहे, जो त्याच्या प्रतिक्रियात्मकतेमुळे, आतापर्यंत इतर कोणत्याही स्त्रोतांकडून मिळू शकत नाही. चर्चा केली. या प्रक्रियेत,पाण्याची वाफ अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाशाने तुटली जाते आणि परिणामी हायड्रोजन वातावरणाच्या वरच्या भागातून नष्ट होतो, ज्यामुळे प्रकाश रासायनिक अभिक्रियाची उत्पादने पुन्हा एकत्र होऊ शकत नाहीत. अवशिष्ट ऑक्सिजन असलेली उत्पादने नंतर जोडून O ₂ बनतात .

सौर-वारा स्ट्रिपिंग

सूर्य केवळ दृश्यमान प्रकाशच उत्सर्जित करत नाही तर कणांचा सतत प्रवाह देखील करतो ज्याला म्हणतातसौर वारा यातील बहुतेक कण विद्युत चार्ज केलेले असतात आणि वातावरणाशी फक्त कमकुवतपणे संवाद साधतात, कारण पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र त्यांना ग्रहाभोवती फिरवते . पृथ्वीच्या लोखंडाचा गाभा तयार होण्याआधी आणि परिणामी भूचुंबकीय क्षेत्राचा विकास होण्याआधी, तथापि, सौर वाऱ्याने वातावरणाच्या वरच्या थरांना पूर्ण शक्तीने धडक दिली असावी. असे मानले जाते की त्या वेळी सौर वारा आजच्यापेक्षा खूप तीव्र होता आणि पुढे, तरुण सूर्याने अत्यंत अतिनील किरणोत्सर्गाचा एक शक्तिशाली प्रवाह उत्सर्जित केला. अशा परिस्थितीत, एका प्रकारच्या अणु सँडब्लास्टिंगद्वारे बराच वायू वाहून गेला असावा ज्याचा वातावरणाच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यांवर लक्षणीय परिणाम झाला असावा.

जैव-रासायनिक चक्र

कार्बन सायकल

कवच आणि विशेषत: सजीव वस्तूंशी-बायोस्फीअर-सह परस्परसंवाद वातावरणाच्या रचनेवर जोरदार परिणाम करू शकतात. हे परस्परसंवाद, जे वातावरणातील घटकांसाठी सर्वात महत्वाचे स्त्रोत आणि सिंक बनवतात , त्यांना जैव-रासायनिक चक्राच्या दृष्टीने पाहिले जाते, ज्याचे सर्वात प्रमुख आणि मध्यवर्ती आहे.कार्बन _ कार्बन सायकलमध्ये प्रक्रियांचे दोन प्रमुख संच समाविष्ट आहेत: जैविक आणि भूगर्भीय.

जैविककार्बन सायकल

च्या जैविक प्रक्रियाप्रकाशसंश्लेषण आणि श्वासोच्छ्वास वातावरण किंवा हायड्रोस्फियर आणि बायोस्फियर यांच्यातील कार्बनची देवाणघेवाण मध्यस्थी करतात ,

या प्रतिक्रियांमध्ये, CH ₂ O क्रूडपणे सेंद्रिय पदार्थ, जीवाणू, वनस्पती किंवा प्राण्यांचे बायोमास दर्शवते; आणि A कार्बन (कपात + ऑक्सिडेशन → रेडॉक्स) साठी " रेडॉक्स पार्टनर" दर्शवतो , ज्या घटकातून सेंद्रिय पदार्थाच्या जैवसंश्लेषणादरम्यान इलेक्ट्रॉन घेतले जातात आणि जे श्वसन प्रक्रियेदरम्यान इलेक्ट्रॉन स्वीकारतात. सध्याच्या जागतिक वातावरणात , ऑक्सिजन हा कार्बनसाठी सर्वात प्रमुख रेडॉक्स भागीदार आहे (म्हणजे वरील समीकरणातील A = O), परंतु सल्फर (S) देखील रेडॉक्स भागीदार म्हणून काम करू शकतो आणि इतर भागीदारांवर आधारित बदललेली चक्रे (जसे की हायड्रोजन म्हणून) शक्य आहे. जैविक कार्बन चक्रातील असंतुलन रचना बदलू शकतेवातावरणाचा. उदाहरणार्थ, जर ऑक्सिजन हा मुख्य रेडॉक्स भागीदार असेल आणि जर प्रकाशसंश्लेषण श्वासोच्छवासापेक्षा जास्त असेल तर O ₂ चे प्रमाण वाढेल. कार्बन सायकल अशा प्रकारे O ₂ साठी स्त्रोत म्हणून काम करू शकते . या स्त्रोताची ताकद प्रकाशसंश्लेषण आणि श्वासोच्छ्वास यांच्यातील असंतुलनाच्या डिग्रीवर अवलंबून असते.

सेंद्रिय पदार्थाचे जैविक ऱ्हास आणि वातावरणात उत्पादने सोडण्यात ऑक्सिजन किंवा सल्फर सारख्या अजैविक रेडॉक्स भागीदाराची गरज नाही. गाळांमध्ये आढळणारे सूक्ष्मजीवांचे समुदाय किण्वन प्रक्रिया पार पाडण्यास सक्षम आहेत, ज्यामध्ये सेंद्रिय संयुगेमध्ये इलेक्ट्रॉन फेरबदल केले जातात . विविध जीवांद्वारे उत्प्रेरित केलेल्या अनेक वैयक्तिक पायऱ्या गुंतलेल्या असतात, परंतु एकूण प्रतिक्रिया इतकी असते

ही प्रक्रिया वातावरणातील मिथेनचा एक महत्त्वाचा स्रोत आहे.

भूगर्भशास्त्रीयकार्बन सायकल

कार्बन अणूच्या वातावरणात इंजेक्शनच्या क्षणापासून कार्बन अणूचे अनुसरण करून कार्बन सायकलच्या भौगोलिक भागांचे सर्वात सोयीस्करपणे वर्णन केले जाऊ शकते.ज्वालामुखीतून सोडलेला कार्बन डायऑक्साइड . कार्बन डायऑक्साइड-वातावरणातील कोणताही CO _{2 -} वातावरणातील पाण्याच्या संपर्कात येईल आणि कार्बनिक ऍसिड तयार होण्यासाठी विरघळण्याची शक्यता आहे:

हे कमकुवत ऍसिड हवामानाच्या प्रतिक्रियांमध्ये एक महत्त्वपूर्ण सहभागी आहे जे पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील पर्जन्य आणि भूजलाच्या संपर्कात असलेल्या खडकांना हळूहळू विरघळते . घन खनिजाचे विद्रव्य उत्पादनांमध्ये रूपांतर दर्शवणारी एक अनुकरणीय प्रतिक्रिया असेल

जेथे s घन दर्शवतो आणि q म्हणजे जलीय द्रावण. या प्रतिक्रियेच्या इतर उत्पादनांसह, ज्वालामुखीय CO _{2 पासून प्राप्त होणारे बायकार्बोनेट} आयन (HCO ₃ ^{− ) अखेरीस} महासागरात नेले जातील . हायड्रोस्फियरच्या सर्व बिंदूंवर, बायकार्बोनेट हे रासायनिक अभिक्रियांद्वारे विरघळलेल्या CO ₂ च्या इतर प्रकारांसह समतोल असेल ज्याचे चित्रण खालीलप्रमाणे केले जाऊ शकते:

ज्या सेटिंग्जमध्ये त्याची एकाग्रता वाढवली गेली होती, अशा प्रकारे तयार होणारे कार्बोनेट आयन (CO ₃ ^{2− ) कॅल्शियम आयन (Ca 2+ ) सह एकत्रित होऊ शकतात, जे हवामानाच्या प्रतिक्रियांमुळे समुद्राच्या पाण्यात नैसर्गिकरित्या उपस्थित असतात, घन} कॅल्साइट (CaCO ₃ ) तयार करतात. , चुनखडीतील प्रमुख खनिज . विरघळलेला कार्बन डायऑक्साइड वातावरणात परत येऊ शकतो किंवा हायड्रोस्फीअरमध्ये राहू शकतो. दोन्ही बाबतीत, ते अखेरीस जैविक कार्बन चक्रात प्रवेश करू शकते आणि सेंद्रिय पदार्थात रूपांतरित होऊ शकते. जर CaCO ₃ आणि सेंद्रिय पदार्थ समुद्राच्या तळाशी बुडाले, तर ते दोन्ही गाळात मिसळले जातील आणि शेवटी कवचातील खडकाळ पदार्थाचा भाग बनतील.उत्थान आणि धूप , किंवा नंतरच्या ज्वालामुखीच्या क्रियाकलापांसह खूप खोल दफन आणि वितळणे , अखेरीस CaCO ₃ चे कार्बन अणू आणि सेंद्रिय पदार्थ वातावरणात परत येतील.

जैविक आणि भूगर्भीय चक्रांचा परस्परसंवाद

जैविक कार्बन चक्राची गती जीवांच्या जीवनकाळात मोजली जाते, तर भूगर्भीय चक्राची गती गाळाच्या खडकांच्या जीवनकाळात मोजली जाते (जे सरासरी 600 दशलक्ष वर्षे असते). प्रत्येक वातावरण, CO _{2 आणि रेडॉक्स भागीदारांची देवाणघेवाण करणारे} जैविक चक्र आणि CO ₂ पुरवणारे भूगर्भीय चक्र आणि कार्बोनेट खनिजे आणि सेंद्रिय पदार्थ काढून टाकते- जीवाश्म इंधनाचा अंतिम स्रोत.(जसे की कोळसा, तेल आणि नैसर्गिक वायू)—गाळात. सध्याच्या जागतिक वातावरणात या चक्रांचे अंदाजपत्रक आणि मार्ग समजून घेतल्याने तपासकर्त्यांना त्यांच्या भूतकाळातील परिणामांचा अंदाज लावता येतो, जेव्हा परिस्थिती (बायोटाच्या उत्क्रांतीची व्याप्ती, वातावरणाची रचना आणि असेच) बरेच काही असू शकते . वेगळे

या प्रक्रियेचे परिमाणवाचक महत्त्व, आता आणि भूगर्भीय काळानुसार , याचा संदर्भ देऊन सारांशित केले जाऊ शकते.टेबल या सारणीमध्ये कार्बन डायऑक्साइड म्हणून वातावरणातील कार्बन हा जवळजवळ सर्वात लहान जलाशय आहे , परंतु हा मध्यवर्ती बिंदू आहे जिथून जैव-रासायनिक चक्राच्या प्रक्रियांनी पृथ्वीच्या इतिहासात कार्बनचे वितरण केले आहे. वातावरणीय विकासाच्या पुनर्रचनेने हे ओळखले पाहिजे की आता गाळयुक्त कार्बोनेट आणि सेंद्रिय कार्बनमध्ये आढळणारे कार्बनचे फार मोठे प्रमाण वातावरणातून वाहून गेले आहे आणि सेंद्रिय कार्बन (ज्यामध्ये सर्व जीवाश्म इंधने तसेच त्याहून अधिक मुबलक, चुकीचे परिभाषित सेंद्रिय मोडतोड समाविष्ट आहे ) प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे तयार केलेली सामग्री दर्शवते परंतु श्वासोच्छवासाद्वारे पुनर्नवीनीकरण केले जात नाही. _{नंतरची प्रक्रिया ऑक्सिडाइज्ड फॉर्म (जसे की आण्विक ऑक्सिजन, O 2} ) च्या संचयनासह असणे आवश्यक आहे) कार्बनचे रेडॉक्स भागीदार.

पृथ्वीच्या कवचात कार्बन

फॉर्म	एकूण रक्कम (Pg*C)
*एक Pg (पेटाग्रामचे संक्षेप) एक चतुर्भुज (10 15 ) ग्रॅम इतके असते. नोंदी कार्बनच्या प्रमाणात संदर्भित करतात.
वायुमंडलीय CO (1978 पर्यंत)	६९६
सागरी कार्बन डायऑक्साइड, बायकार्बोनेट आयन आणि कार्बोनेट आयन	34,800
चुनखडी, इतर कार्बोनेट गाळ	64,800,000
रूपांतरित खडकांमध्ये कार्बोनेट	2,640,000
एकूण बायोमास	५९४
महासागराच्या पाण्यात सेंद्रिय कार्बन	९९६
मातीत सेंद्रिय कार्बन	2,064
गाळाच्या खडकांमध्ये सेंद्रिय कार्बन	12,000,000
रूपांतरित खडकांमध्ये सेंद्रिय कार्बन	३,४८०,०००

दसारणी समुद्राद्वारे वायुमंडलीय वायूंच्या विरघळण्यावर देखील जोर देते. _{कार्बन डायऑक्साइड, बायकार्बोनेट आयन (HCO 3} ⁻ ), आणि कार्बोनेट आयन (CO ₃ ²⁻ ) च्या महासागरातील इन्व्हेंटरीच्या तुलनेत वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइड समतोल आहे आणि त्यापेक्षा खूपच कमी आहे . जर सर्व कार्बन डाय ऑक्साईड अचानक वातावरणातून काढून टाकले गेले तर काही हजार वर्षांच्या आत महासागर पुरवठा पुन्हा भरून काढेल (महासागराचा तथाकथित ढवळण्याचा काळ). _{त्याचप्रमाणे, वातावरणातील CO 2} च्या एकाग्रतेतील कोणताही बदल समुद्रातील CO ₂ , HCO ₃ ⁻ आणि CO ₃ ²⁻ च्या प्रमाणात परिमाणात्मकदृष्ट्या खूप मोठ्या बदलांसह असतो . तत्समआण्विक नायट्रोजन (N ₂ ) आणि आण्विक ऑक्सिजन ( O _{2 ) साठी} समतोल प्रचलित आहे . वातावरणात सुमारे 3,940,000 पेटाग्राम (Pg; एक पेटाग्राम 10 ¹⁵ ग्रॅम बरोबरीचे) N ₂ म्हणून नायट्रोजन आहे , सुमारे 22,000 Pg महासागरात विरघळले आहे.ऑक्सिजन अशा प्रकारे वितरीत केला जातो की O ₂ चे 1,200,000 Pg वातावरणात आहेत तर 12,390 Pg समुद्रात आहेत.

हवामान प्रतिक्रिया

त्यांचे उत्पत्ती काहीही असले तरी, वातावरणातील प्रतिक्रियाशील वायू कवचाच्या इतर भागांशी संवाद साधण्याची शक्यता असते ज्याला हवामान प्रतिक्रिया म्हणतात. केवळ कार्बन चक्राशी संबंधित कार्बनिक आम्लच नाही तर कोणतेही आम्ल अतिसंवेदनशील खडकांच्या अम्लीय विरघळण्यात सामील होते. असे केल्याने, वातावरणातील त्याची एकाग्रता कमी होते, जोपर्यंत काही प्रक्रिया पुरवठा पुन्हा भरत नाही तोपर्यंत शून्यावर पोहोचते.

श्वासोच्छवास अचानक थांबला असला तरीही, प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे तयार होणारा ऑक्सिजन किंवा वातावरणातील कोणतेही ऑक्सिडंट, जर ऑक्सिडायझेबल पदार्थ असतील तर वापरला जाईल. धातूंचे गंज हे आधुनिक जगामध्ये या प्रक्रियेचे सर्वात परिचित उदाहरण आहे, परंतु लोह, सल्फर आणि कार्बनच्या नैसर्गिक प्रकारांचा समावेश असलेली इतर उदाहरणे देखील आहेत. खनिजांमध्ये बांधलेले बहुतेक लोह हे फेरस स्वरूपात असते (Fe ²⁺ ). ही सामग्री उत्थान आणि इरोशनद्वारे उघडकीस येत असल्याने, ते फेरिक लोह (Fe ³⁺ ) तयार करण्यासाठी वातावरणातील ऑक्सिडंट्स वापरते, लोहाचे लाल, पूर्णपणे ऑक्सिडाइझ केलेले स्वरूप सामान्यतः गंज (Fe ₂ O ₃ ) म्हणून ओळखले जाते. सल्फाइड खनिजे ( पायराइट, किंवा मूर्खाचे सोने, सर्वात परिचित उदाहरण म्हणून) ऑक्सिडंट्स देखील वापरतात कारण सल्फेट तयार करण्यासाठी सल्फरचे ऑक्सिडाइझ केले जाते. शेवटी, कोळसा बेड किंवा ऑइल सीप्ससह गाळाच्या सेंद्रिय पदार्थांच्या नैसर्गिक प्रदर्शनामुळे वातावरणातील ऑक्सिडंट्सचा वापर होतो कारण कार्बन डायऑक्साइड तयार करण्यासाठी सेंद्रिय कार्बनचे ऑक्सिडीकरण केले जाते.

वातावरणाच्या विकासातील घटनांचा क्रम

कॅप्चर केलेल्या आदिम वातावरणाची अनुपस्थिती

सर्व वायू त्याच्या कक्षेतून विखुरले जाण्यापूर्वी ग्रह मोठा झाला (आणि म्हणून, एक महत्त्वपूर्ण गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र असेल) तर त्याने नेब्युलर वायूंचे वातावरण पकडले असावे . अशा वातावरणाचा आकार आणि रचना तापमान तसेच ग्रहांच्या वस्तुमानावर अवलंबून असते. जर घन ग्रह पूर्ण आकारात पोहोचला असता आणि तापमान 2,000 K पेक्षा जास्त असल्यास, राखून ठेवता येणारे किमान आण्विक वजन 10 ते 20 (मिथेन, अमोनिया, पाणी, आणि निऑन) अकार्यक्षमतेने गोळा केले असते, जर अजिबात नाही. एक पातळ आदिमउच्च आण्विक वजन असलेल्या नेब्युलर वायूंचे वातावरण (जसे की आर्गॉन आणि क्रिप्टॉन- पहा टेबल), तथापि, अद्याप पकडले गेले पाहिजे.

घटकांची विपुलता

	सौर यंत्रणा*	पृथ्वी*	संकलन कार्यक्षमता (टक्के)
*विपुलता दर्शवते की प्रत्येक घटकाचे किती अणू (किंवा, उदात्त वायूंच्या बाबतीत, समस्थानिकांच्या बाबतीत) दहा लाख सिलिकॉन (Si) अणूंसोबत असतील. उदाहरणार्थ, सूर्यमालेतील नायट्रोजन (N) ची विपुलता Si च्या तुलनेत 2.5 पट जास्त आहे, तर पृथ्वीवरील त्याची विपुलता Si पेक्षा 0.000079 च्या घटकाने कमी आहे. टेबलमध्ये इतरांसह, आठ सर्वात मुबलक अस्थिर घटक समाविष्ट आहेत.
** मजकूर पहा.
हायड्रोजन	27,000,000,000	९,५००	०.००००३
हेलियम -4	2,200,000,000	०.००००५	0.000000000002
कार्बन	12,000,000	360	०.००३
नायट्रोजन	2,500,000	७९	०.००३
ऑक्सिजन	20,000,000	३,४००,०००	१७
निऑन -20	३,३००,०००	०.००००९३	0.000000003
मॅग्नेशियम	1,100,000	1,100,000	100
सल्फर	५२०,०००	९८,०००	१९
आर्गॉन -36	८८,०००	०.००१८	0.0000002
आर्गॉन -40	०.५५	०.०५३	**
लोखंड	900,000	1,200,000	133
krypton-84	२६	०.००००००३६	०.००००००३६

असे असूनही, सध्याच्या वातावरणाची वैशिष्ट्ये स्पष्टपणे दर्शवतात की एक आदिम वातावरण एकतर कधीही अस्तित्वात नव्हते किंवा ते पूर्णपणे नष्ट झाले होते. या दोन्ही शक्यतांसाठी दिलेली स्पष्टीकरणे विकासाशी जोडलेली आहेतसूर्य स्वतः. विकसनशील तार्‍यांच्या (म्हणजेच सूर्यासारखे शरीर) खगोलशास्त्रीय निरिक्षणांनी दर्शविले आहे की त्यांचा प्रारंभिक इतिहास टप्प्याटप्प्याने चिन्हांकित आहे ज्या दरम्यान त्यांच्या सभोवतालच्या नेब्युलसमधील वायू प्रकाशाच्या दाबाने आणि तार्‍यांमधून बाहेर पडलेल्या कणांमुळे अक्षरशः उडून जातात. ते "चालू करतात." (या सुरुवातीच्या तीव्र क्रियेनंतर, तरुण तारे त्यांच्या मध्य-जीवनाच्या कमालपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी उर्जा उत्पादनासह जीवन सुरू करतात.) जर सौरमालेतील वायूंचे निर्मूलन नॉनव्होलॅटाइल घन पदार्थांचे घनरूप झाल्यानंतर परंतु आतील ग्रहांपूर्वी (बुध, शुक्र, पृथ्वी) झाले असेल . , आणि मंगळ) मान्यताप्राप्त, पृथ्वीला आदिम वातावरण कॅप्चर करणे अशक्य झाले असते. वैकल्पिकरित्या, जर वायू आणि पृथ्वीच्या उत्सर्जनापूर्वी ग्रहांची वाढ झाली असेलएक आदिम वातावरण जमा झाले , कदाचित सुरुवातीचे सौर विकिरण , विशेषत: सौर वारा , इतके तीव्र होते की ते आतील ग्रहांमधून सर्व वायू काढून टाकण्यास सक्षम होते, वर वर्णन केलेली दुसरी अट पूर्ण करते—म्हणजे संपूर्ण नुकसान.

दुय्यम वातावरण

आदिम वायू नष्ट झाल्यानंतर किंवा जमा होण्यात अयशस्वी झाल्यानंतर विकसित झालेले वातावरण दुय्यम असे म्हणतात. उत्पत्तीपासून अब्जावधी वर्षांत वातावरणाची रासायनिक रचना लक्षणीयरीत्या बदलली असली, तरी त्याची यादीअस्थिर घटक s ज्यावर ते आधारित नाही.

मूळ

अस्थिर इन्व्हेंटरीची मूलभूत रचना तिचे दुय्यम मूळ प्रकट करते.

1. रासायनिकदृष्ट्या सक्रिय अस्थिर: हायड्रोजन (एच), कार्बन (सी), नायट्रोजन (एन), ऑक्सिजन (ओ), आणि सल्फर (एस)
2. आदिम उदात्त वायू: हेलियम ( ⁴ He), निऑन ( ²⁰ Ne), आर्गॉन ( ³⁶ Ar), आणि क्रिप्टॉन ( ⁸⁴ Kr)
3. नॉनव्होलॅटाइल खनिजे तयार करणारे घटक: ऑक्सिजन (O), मॅग्नेशियम (Mg), सल्फर (S), आणि लोह (Fe)
4. नॉनव्होलॅटाइल घटकाच्या किरणोत्सर्गी क्षयमुळे प्राप्त होणारा उदात्त वायू : पोटॅशियम-व्युत्पन्न आर्गॉन ( ⁴⁰ Ar)

पुरावे निर्णायकपणे अशा प्रक्रियेकडे निर्देश करतात ज्यामध्ये स्थलीय यादीमध्ये ठेवल्या जाणार्‍या घटकांना वायूंपासून घन पदार्थांचे पृथक्करण करून गमावल्या जाणार्‍या घटकांपासून वेगळे केले जाते. रासायनिक दृष्ट्या सक्रिय वाष्पशील घटक नायट्राइड्स आणि कार्बाइड्सच्या निर्मितीद्वारे , खनिजांच्या हायड्रेशनद्वारे आणि क्रिस्टल स्ट्रक्चर्समध्ये समाविष्ट करून (जसे की अमोनियम [NH ₄ ⁺ ] आणि हायड्रॉक्साइड [OH ⁻ ] आयनच्या रूपात घन पदार्थांमध्ये समाविष्ट केले जाऊ शकतात. काही तुलनेने नॉनव्होलॅटाइल पदार्थ स्वतंत्रपणे तयार करू शकतात (सेंद्रिय संयुगेउच्च आण्विक वजनासह उल्कापिंडांमध्ये आढळतात आणि कदाचित ते थंड सौर तेजोमेघामध्ये मुबलक प्रमाणात आढळतात); तरीही, यापैकी कोणतीही यंत्रणा उदात्त वायूंसाठी उपलब्ध नव्हती. रासायनिक दृष्ट्या सक्रिय वाष्पशील पदार्थांनी समृद्ध घन पदार्थांच्या गटाची निर्मिती, परंतु उदात्त वायू टिकवून ठेवण्यासाठी पुरेसे मोठे नसणे, त्यानंतर वायू अवस्थेत असलेल्या सर्व सामग्रीचे नुकसान होणे आणि ग्रहातील अस्थिर-समृद्ध घन पदार्थांचा समावेश करणे, याच्याशी सुसंगत असेल. रासायनिक पुरावे आणि आउटगॅसिंग आणि आयात म्हणून वर वर्णन केलेल्या प्रक्रियांसह.

⁴⁰ चे विशेष प्रकरणअर हे विशेषतः आउटगॅसिंगद्वारे वातावरणाच्या व्युत्पत्तीचे सूचक आहे. इतर उदात्त वायू समस्थानिक, ⁴ He, ²⁰ Ne, ³⁶ Ar, ​​आणि ⁸⁴ Kr हे मूळ मूळ आहेत, तर ^{40 Ar हे प्रामुख्याने समस्थानिक 40} K च्या किरणोत्सर्गी क्षयातून प्राप्त होते . त्यामुळे, जरी सूर्यमालेत ⁴⁰ Ar च्या विपुलता आहे. ³⁶ Ar पेक्षा खूपच कमी आहे , पृथ्वीवरील त्याची विपुलता खूप जास्त आहे कारण, अद्वितीयपणे सूचीबद्ध केलेल्या उदात्त वायू समस्थानिकांमध्येसारणी, त्याचा स्रोत - खडक तयार करणारे घटक पोटॅशियम (K) - घन ग्रहाचा भाग आहे. पृथ्वीच्या इतिहासात खडकांमध्ये किरणोत्सर्गी पोटॅशियमचा क्षय होत असल्याने, तयार झालेले ^{40 Ar प्रथम के +} ने व्यापलेल्या जागेवर खनिज क्रिस्टल्समध्ये अडकले , नंतर जेव्हा क्रिस्टल्स आग्नेय क्रियांच्या ओघात वितळले तेव्हा ते सोडले गेले आणि अखेरीस आउटगॅसिंगद्वारे पृष्ठभागावर पोहोचले. . पृथ्वीच्या कवचातील पोटॅशियमची मुबलकता लक्षात घेता , जर सूर्यमालेप्रमाणे ^{40 Ar ची विपुलता 36} Ar पेक्षा खूपच कमी असेल तर वातावरणाच्या उत्पत्तीचे श्रेय आउटगॅसिंगला देणे अशक्य होईल .

वातावरणाच्या रासायनिक रचनेशी संबंधित सर्वात गंभीर पॅरामीटर म्हणजे त्याचे ऑक्सिडेशन किंवा घट पातळी. स्केलच्या एका टोकाला, आण्विक समृद्ध वातावरणऑक्सिजन (O ₂ )—पृथ्वीच्या सध्याच्या वातावरणाप्रमाणे—अत्यंत ऑक्सिडायझिंग असे म्हटले जाते , तर त्यात आण्विकहायड्रोजन (H ₂ ) ला कमी करणारे म्हणतात. हे वायू स्वतः उपस्थित असणे आवश्यक नाही. आधुनिक ज्वालामुखीय वायू स्थित आहेत, उदाहरणार्थ, स्केलच्या ऑक्सिडाइज्ड टोकाकडे. त्यात O ₂ नाही , परंतु सर्व हायड्रोजन, कार्बन आणि सल्फर ऑक्सिडाइज्ड स्वरूपात पाण्याची वाफ (H ₂ O) म्हणून उपस्थित असतात; कार्बन डायऑक्साइड (CO ₂ ); आणि सल्फर डायऑक्साइड (SO ₂ ); नायट्रोजन आण्विक नायट्रोजन (N ₂ ) म्हणून उपस्थित आहे, अमोनिया (NH ₃ ) नाही. एक संबंध प्रचलित आहेआउटगॅसिंग वाष्पशील पदार्थांचे ऑक्सिडेशन किंवा घट आणि ते संपर्कात येणारे अजैविक पदार्थ यांच्यात: ज्वालामुखीच्या तापमानात आधुनिक क्रस्टल खडकांच्या संपर्कात आलेले कोणतेही हायड्रोजन, कार्बन किंवा सल्फर त्या संपर्काद्वारे ऑक्सिडाइझ केले जातील.

सौर तेजोमेघातील हायड्रोजनची विपुलता , उल्कापिंडांमध्ये धातूच्या लोहाची सामान्य घटना (आदिम घन पदार्थांचे प्रतिनिधी), आणि भू-रासायनिक पुराव्याच्या इतर रेषा हे सर्व सूचित करतात की पृथ्वीचे सुरुवातीचे कवच त्याच्या आधुनिक समकक्षापेक्षा खूपच कमी ऑक्सिडाइज्ड होते. जरी आधुनिक कवचातील सर्व लोह कमीतकमी अंशतः ऑक्सिडाइज्ड (Fe ²⁺ किंवा Fe ³⁺ पर्यंत ) असले तरी, धातूचे लोखंड कवचातून बाहेर पडणे सुरू झाले असावे. जर सर्वात जुनी आउटगॅसिंग उत्पादने धातूच्या लोहाशी समतोल केली गेली असती, तर हायड्रोजन आण्विक हायड्रोजन आणि पाण्याची वाफ यांचे मिश्रण, कार्बन मोनोऑक्साइड म्हणून कार्बन आणि सल्फर हायड्रोजन सल्फाइड म्हणून सोडले गेले असते.. आउटगॅसिंगच्या शेवटच्या टप्प्यात धातूच्या लोखंडाची उपस्थिती, तथापि, संभव नाही, आणि, H ₂ गुरुत्वाकर्षणाने बद्ध नसल्यामुळे, ते वेगाने नष्ट झाले असते. सुरुवातीच्या काळात, हायड्रोजन जवळजवळ पूर्णपणे पाण्याची वाफ आणि कार्बन डाय ऑक्साईडच्या रूपात कार्बनच्या स्वरूपात असेल. कार्बन आणि हायड्रोजनसह नायट्रोजन बाहेर निघून गेले असते. कार्बन डाय ऑक्साईडचा वापर हवामानाच्या प्रतिक्रियांद्वारे केला जात होता आणि पाण्याची वाफ महासागर तयार करण्यासाठी घनरूप होते, आण्विक नायट्रोजन वातावरणातील सर्वात मुबलक वायू बनला असावा . हे निश्चित आहे की आउटगॅसिंगच्या उत्पादनांमध्ये आण्विक ऑक्सिजन नव्हता.

सर्वात जुन्या खडकांमध्ये 3.8 अब्ज वर्षे वयोगटातील पाण्याने घातलेला गाळ आहे. त्यात किंवा इतर कोणत्याही प्राचीन खडकांमध्ये धातूचे लोह नसले तरी जवळजवळ सर्वच ऑक्सिडाइज्ड लोह (Fe ²⁺ ) असतात. कार्बन हे सेंद्रिय पदार्थ आणि विविध कार्बोनेट खनिजे या दोन्ही स्वरूपात असते . या गाळांच्या अस्तित्वासाठी वातावरणाचा दाब आणि द्रव पाण्याच्या उपस्थितीशी सुसंगत तापमान आवश्यक आहे. लोह खनिजांचे स्वरूप आणि त्यांच्या विपुलतेवरून असे सूचित होते की Fe ^{2+ हा} महासागराच्या पाण्याचा एक महत्त्वाचा घटक होता आणि O ₂ ची सांद्रता अनिवार्यपणे शून्य असायला हवी होती कारण Fe ^{2+ O} ₂ सह अतिशय वेगाने प्रतिक्रिया देते .

3.8 अब्ज वर्षे जुन्या गाळातील सेंद्रिय कार्बन आणि कार्बोनेट खनिजांची उपस्थिती त्या काळापर्यंत जैविक दृष्ट्या मध्यस्थ कार्बन चक्राच्या विकासाशी सुसंगत असेल , परंतु या पदार्थांच्या संरक्षणाची डिग्री (जी 500 च्या जवळ तापमानात गरम होते. °C [932 °F] लाखो वर्षांपासून त्यांच्या इतिहासात काही ठिकाणी) इतके खराब आहे की प्रश्न सोडवता येत नाही. 3.5 अब्ज वर्षे वयोगटातील तुलनेने सु-संरक्षित गाळ जास्त मुबलक आहेत . मुबलक सेंद्रिय कार्बन आणि कार्बोनेट खनिजांव्यतिरिक्त, या गाळांमध्ये मायक्रोफॉसिल्स आणि इतर गाळाची वैशिष्ट्ये आहेत जी खात्रीपूर्वक दर्शवितात की त्या वेळी पृथ्वीवर जीवन निर्माण झाले होते. स्थिर समस्थानिकांचे वितरण3.5 अब्ज वर्षांपूर्वीच्या गाळाच्या पदार्थांमध्ये कार्बनचे (कार्बन-12 आणि कार्बन-13) प्रमाण दाखवते की त्या काळापासून सजीवांचे जागतिक कार्बन चक्र प्रभावीपणे नियंत्रणात होते.

गाळाच्या कार्बोनेटचे अस्तित्व याचा प्रत्यक्ष पुरावा आहेकार्बन डायऑक्साइड वातावरणात होते. त्याची नेमकी विपुलता ज्ञात नाही, परंतु सर्वोत्तम अंदाज असा आहे की ते सध्याच्या वातावरणीय पातळीपेक्षा 100 पट जास्त आहे. एक जोरदार वर्धित हरितगृह परिणाम ( वातावरणातील कार्बन बजेट आणि ऊर्जा बजेटवरील विभाग पहा ), ज्यामुळे सौर किरणोत्सर्गातून प्राप्त होणारी उष्णता अधिक कार्यक्षमतेने टिकवून ठेवण्याची अपेक्षा केली जाईल. पृथ्वीच्या इतिहासाच्या अनेक विद्यार्थ्यांसाठी, मंद सूर्य असूनही सुरुवातीचे महासागर गोठले नाहीत हे पुरावे आहेत की वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइडची विपुलता वर्धित हरितगृह परिणाम प्रदान करण्यासाठी पुरेशी होती .

आण्विक उदयऑक्सिजन

या समस्येचा विचार करण्यासाठी पृथ्वीच्या पूर्व-ऑक्सिजेनिक वातावरणाचे स्वरूप ओळखणे महत्त्वाचे आहे. जर मानवाने पृथ्वीवर तीन अब्ज वर्षांपूर्वीच्या वेळेत परत प्रवास केला तर त्यांना असे आढळले की स्पेस सूट आवश्यक आहे. अधिक नाटकीयपणे, जर ते वेळ-प्रवास करणारे अंतराळवीर आधुनिक वातावरणातील सर्व ऑक्सिजन त्यांच्याबरोबर घेऊन जाण्यास सक्षम असतील , तर त्यांना असे दिसून येईल की ते सोडल्यानंतर लवकरच अदृश्य होईल. सुरुवातीच्या वातावरणात केवळ ऑक्सिजनच नव्हता, तर O ₂ साठी शक्तिशाली सिंक देखील मुबलक होते. फेरस लोह, सल्फाइड्स आणि सेंद्रिय संयुगे यांसारख्या ऑक्सिडायझेशन करण्यायोग्य पदार्थांनी भरलेले वातावरणज्यातून ते आता अनुपस्थित आहेत. ही रसायने O ₂ सोडल्यानंतर लगेचच शोषून घेतात. शिवाय, अशा यौगिकांची ऑक्सिजन-शोषक क्षमता संपुष्टात आल्याने, अनऑक्सिडाइज्ड क्रस्टमधून क्षीण झालेल्या नवीन सामग्रीने त्यांची जागा घेतली. खडक चक्र (अवसाण, दफन, आग्नेय क्रिया, उत्थान आणि धूप) क्रस्टमधील सर्व ऑक्सिडायझेबल सामग्री उघड होईपर्यंत ही प्रक्रिया चालू राहिली . _{O 2} चा पुरवठा कितीही असला तरी , प्रक्रियेला वेळ लागला असावा (दर 600 दशलक्ष वर्षांनी कवचाचा अर्धा खडक पुनर्वापर केला जातो). _{म्हणून, O 2} चे पहिले जैविक उत्पादन आणि त्याचे स्थिरता यांच्यात स्पष्टपणे फरक करणे फार महत्वाचे आहे.वातावरणात जमा होणे. या घटना शेकडो लाखो वर्षांनी विभक्त झाल्या असण्याची शक्यता आहे. _{प्रत्येक बिंदूवर O 2} ची विपुलता सध्याच्या वातावरणीय पातळीकडे (PAL) त्याच्या दृष्टिकोनानुसार व्यक्त केली जाते. उदाहरणार्थ, सध्याच्या वातावरणात O ₂ चा दाब 0.21 वातावरण (3.1 पौंड प्रति चौरस इंच किंवा 212.7 मिलिबार), त्या रकमेच्या 10 टक्के असलेले ग्रहीय वातावरण, 0.021 वातावरण (0.3 पौंड प्रति चौरस इंच किंवा 21.3 मिलीबार), 0.1 PAL ची ऑक्सिजन पातळी असल्याचे वर्णन केले जाईल.

फोटोकेमिकल उत्पादन

या स्त्रोताची ताकद वातावरणातील पाण्याची वाफ अशा उंचीपर्यंत वाढणे आवश्यक आहे ज्यावर पाण्याचे रेणू सोडण्यास सक्षम सौर अल्ट्राव्हायोलेट विकिरण अद्याप इतर वातावरणातील घटकांद्वारे शोषले गेले नाहीत . वातावरणातील थंड थरामुळे पाण्याच्या बाष्पाची उच्च उंचीवर वाहतूक करण्यास गंभीरपणे अडथळा निर्माण होतो. या थरामध्ये पाण्याची वाफ गोठते आणि O _{2 च्या} फोटोकेमिकल उत्पादनाचा दर अशा प्रकारे मर्यादित आहे. या मर्यादेची तीव्रता तंतोतंत ज्ञात नाही, परंतु हे स्पष्ट आहे की ऑक्सिजन प्रकाशसंश्लेषण व्यवस्थित स्थापित होईपर्यंत ऑक्सिजनची वातावरणीय पातळी वाढली नाही. हे O चे फोटोकेमिकल उत्पादन दर्शवत नाही₂ नगण्य होते. उलट, हे दाखवते की स्त्रोत म्हणून प्रक्रियेची ताकद समकालीन ऑक्सिजन सिंक (पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर मुख्यत्वे ऑक्सिडेटिव्ह हवामान प्रतिक्रिया) च्या ताकदीपेक्षा जास्त होती आणिO _{2 साठी} निवासाची वेळ इतकी लहान होती की लक्षणीय वातावरणातील एकाग्रता जमा होऊ शकली नाही. सर्वोत्कृष्ट अंदाज असा आहे की समुद्रसपाटीवर O 2 चा दाब 5 _× 10 ⁻⁸ PAL पेक्षा कमी होता .

ऑक्सिजनची सुरुवातप्रकाशसंश्लेषण

3.5 अब्ज वर्षांपूर्वीच्या जैविक दृष्ट्या मध्यस्थ कार्बन चक्राच्या विकासासाठी अक्षरशः प्रकाशसंश्लेषणाचा काही प्रकार त्यावेळेपर्यंत निर्माण झाला असावा, परंतु ऑक्सिजन नसून सल्फर किंवा हायड्रोजन रेडॉक्स भागीदार (इलेक्ट्रॉन काढून टाकणारा एजंट) म्हणून काम करत असल्याची शक्यता कायम आहे. ऑक्सिडेशन प्रक्रियेदरम्यान कार्बनपासून). हे देखील लक्षात आले आहे की 3.5 अब्ज वर्षे वयोगटातील काही गाळांमध्ये एकसारखे आकार असलेले मायक्रोफॉसिल असतातआधुनिक ऑक्सिजेनिक प्रकाशसंश्लेषण करणारे. हे सूचक असले तरी सक्तीचे नसले तरी 3.5 अब्ज वर्षांपूर्वी ऑक्सिजेनिक प्रकाशसंश्लेषण विकसित झाल्याचा पुरावा आहे. आकार हे सूक्ष्मजीवांच्या जैवरासायनिक वैशिष्ट्यांचे कुप्रसिद्ध अशुद्ध सूचक आहे. अधिक विशिष्‍टपणे, प्रकाशसंश्‍लेषक जीवाला त्याच्या आकारावरून ओळखणे शक्य असले तरी, त्या जीवाने नेमके कोणते रेडॉक्स भागीदार वापरले हे निश्चित करणे फार कठीण आहे.

2.8 अब्ज वर्षे वयोगटातील गाळाच्या खडकांची भू-रासायनिक आणि पॅलेओन्टोलॉजिकल वैशिष्ट्ये ऑक्सिजेनिक प्रकाशसंश्लेषण त्यावेळेस उद्भवल्याचा भक्कम पुरावा देतात. 2.8 अब्ज वर्षांमध्ये, गाळाच्या सेंद्रिय कार्बनमधील कार्बन-13 ची विपुलता 3.5 अब्ज आणि 2.9 अब्ज वर्षांपूर्वी राखलेल्या पातळीपेक्षा झपाट्याने कमी होते, नंतर हळूहळू वाढते आणि सुमारे 2.2 अब्ज वर्षांपूर्वीचे स्तर परत मिळवते. जैव-रासायनिक कार्बन चक्रातील एका क्षणिक संदर्भात याचा अर्थ लावला गेला आहे ज्यामध्ये कार्बन -13 मध्ये जोरदारपणे कमी झालेले बायोजेनिक मिथेन (CH ₄ ), 2.8 अब्ज ते 2.2 अब्ज दरम्यानच्या काळात सायकलचा एक महत्त्वाचा मोबाइल घटक म्हणून काम करते. वर्षांपूर्वी या व्याख्येनुसार, ओ नंतरच मिथेन ही भूमिका बजावू शकला₂ उपलब्ध झाले आणि त्याचे चयापचय सुलभ झाले . जसजसे O ₂ ची शक्ती कमी झाली आणि वातावरण ऑक्सिडायझिंग झाले, तथापि, मिथेनची गतिशीलता कमी झाली आणि मिथेन चक्राने त्याचे आधुनिक स्वरूप धारण केले, ज्यामुळे गाळाच्या सेंद्रिय पदार्थांमध्ये कार्बन-13 चे प्रमाण क्वचितच कमी होते.

आधुनिक ऑक्सिजेनिक प्रकाशसंश्लेषणकर्त्यांसारखे मायक्रोफॉसिल्स देखील या युगातील गाळांमध्ये दिसतात आणि त्यांच्या सोबत अवसादशास्त्रीय वैशिष्ट्ये (स्पष्ट "जीवाश्म गॅस पॉकेट्स") असतात ज्याचा एरोबिक चयापचयचा पुरावा म्हणून अर्थ लावला जातो. अशाप्रकारे, सुमारे २.८ अब्ज वर्षांपूर्वीचे पुरावे ३.५ अब्ज वर्षे वयोगटातील खडकांमध्ये सापडलेल्या पुराव्यांपेक्षा अधिक मुबलक आणि वैविध्यपूर्ण (भू-रासायनिक, आकृतिशास्त्रीय आणि अवसादशास्त्रीयदृष्ट्या) आहेत. सुसंगततेचे हे मुद्दे असूनही, हा पुरावा निर्णायक नाही.

लहान गाळाच्या पुराव्यावरून असे सूचित होते की ऑक्सिजेनिक प्रकाशसंश्लेषण जवळजवळ निश्चितपणे 2.2 अब्ज वर्षांपूर्वी विकसित झाले होते. विकासाचा तंतोतंत क्षण काहीही असो, तो प्रथम तथाकथित उत्पत्ती चिन्हांकित करतोऑक्सिजन ओएसिस, एक प्रतिबंधित वातावरण ज्यामध्ये O ₂ ची विपुलता 5 × 10 ⁻⁸ PAL च्या वर वाढली आहे. अशा ओएसेसमध्ये, एरोबिक चयापचय होऊ शकते. त्यांच्या मार्जिनवर, सभोवतालच्या जागतिक वातावरणातून ऑक्सिडायझ करण्यायोग्य सामग्रीच्या वितरणामुळे O ₂ च्या स्थानिक पुरवठ्यावर परिणाम झाला . एकंदरीत, वातावरण ऑक्सिडायझिंग झाले नाही, परंतु, जसे ऑक्सिजेनिक प्रकाशसंश्लेषकांचा प्रसार होत गेला, तसतसे ओसेसची संख्या आणि आकार वाढला.

एरोबिक वातावरणात संक्रमण

पायराइट आणिuraninite अनुक्रमे लोह आणि युरेनियमची खनिजे आहेत, जी O ₂ च्या उपस्थितीत स्थिर नाहीत . जरी ते काही आधुनिक नदीच्या गाळांमध्ये आढळू शकतात , तरीही हजारो वर्षे त्यांच्यामध्ये टिकू शकत नाहीत. तरीही, सुमारे 2.2 अब्ज वर्षांपेक्षा जुन्या अनेक गाळांमध्ये या खनिजांचे चांगले गोलाकार धान्य असतात. त्यांचे आकार आणि स्थाने प्राचीन नद्यांमध्ये किंवा समुद्रकिनार्यावरील ठेवींमध्ये दीर्घकाळापर्यंत प्रदर्शन आणि तुंबणे दर्शवितात, परंतु ऑक्सिजनद्वारे रासायनिक हल्ल्याचा कोणताही पुरावा नाही. जीवाश्म माती प्रोफाइलमधील लोहाच्या हालचालींच्या मोजमापांसह या निरीक्षणाचे नेमके महत्त्व विचारात घेतले जाते .

मातीच्या वायूंमध्ये ( वातावरणाच्या समतोलतेमध्ये ) O ₂ असल्यास , मातीच्या खनिजांच्या विघटनादरम्यान उघड झालेले लोह ऑक्सिडेशनद्वारे स्थिर होईल आणि जवळच्या पृष्ठभागाच्या मातीच्या क्षितिजातून बाहेर पडणार नाही. याउलट, मातीच्या विकासादरम्यान O _{2 अनुपस्थित असल्यास, जीवाश्म मातीच्या} रासायनिक विश्लेषणामुळे पूर्वीच्या मातीच्या पृष्ठभागाजवळ लोहाची कमतरता दिसून येईल. युरेनिनाईटचे विरघळण्याचे प्रमाण आणि मातीच्या प्रोफाइलमध्ये लोखंडाची गळती देखील कार्बन डायऑक्साइडच्या मुबलकतेवर (CO ₂ ) अवलंबून असते. _{अवलंबित्वाचे नमुने भिन्न असल्यामुळे, दोन्ही घटनांवर आधारित पुराव्याचे संयोजन CO 2} आणि O ₂ या दोन्हींच्या विपुलतेचा अंदाज लावू देते.. या विवेचनातून असा निष्कर्ष निघतो की सुमारे २.२ अब्ज वर्षांपूर्वी O ₂ आणि CO _{2 च्या आण्विक विपुलतेचे गुणोत्तर सुमारे 1.3 (सध्या ते 635 आहे), आणि O 2} चा दाब 0.01 PAL च्या जवळ होता. तर CO ₂ चे प्रमाण सध्याच्या तुलनेत नऊ पटीने जास्त होते. अनेक अधिकारी सहमत आहेत की युरेनिनाइट आणि जीवाश्म माती डेटा 2.2 अब्ज वर्षांपूर्वी पृष्ठभागावर ऑक्सिडायझिंग परिस्थितीचा विकास दर्शवितात, परंतु ते O ₂ ची सर्वात संभाव्य पातळी 10 किंवा त्याहून अधिक घटकांनी कमी ठेवतात.

बँडेड-लोह निर्मिती (BIF)

कवचाद्वारे ऑक्सिडायझिंग शक्तीचा वापर गाळाच्या खडकांच्या अजैविक घटकांद्वारे नोंदविला जातो . लोह-वाहक गाळ किंवा लोखंडाची निर्मिती विशेष स्वारस्यपूर्ण आहे कारण गाळाच्या खोऱ्यात मोठ्या प्रमाणात लोह गोळा करण्यासाठी लोखंड जागतिक महासागरात फिरते असणे आवश्यक आहे . गतिशीलतेसाठी विद्राव्यता आवश्यक असते, आणि, Fe ²⁺ विद्रव्य असताना, Fe ³⁺ , लोहाचे स्वरूप जे Fe ²⁺ च्या संपर्कात आल्यास O ₂ परिणाम करते , ते अत्यंत अघुलनशील असते.

तीन राज्ये ओळखली जाऊ शकतात:

1. ^{फक्त Fe 2+} असलेल्या लोह निर्मितीचे अस्तित्व ऑक्सिजनची पूर्ण अनुपस्थिती सूचित करते.
2. ^{Fe 2+} आणि Fe ³⁺ असलेल्या लोह निर्मितीचे अस्तित्व सूचित करते की ऑक्सिजनची पातळी पुरेशी कमी होती - खोल समुद्रात मूलत: शून्य - त्यामुळे ते लोह मोबाइल होते, परंतु हे देखील सूचित करते की O ₂ (कदाचित ऑक्सिजन ओएसिसमध्ये) होते. ऑक्सिडेशनची इतर साधने-फोटोकेमिकल प्रक्रिया, उदाहरणार्थ- अगदी कल्पना करता येण्याजोग्या असल्या तरी, लोहाच्या संचयनाला चालना देण्यामध्ये महत्त्वपूर्ण आहे .
3. गाळाच्या नोंदीतून लोखंडी रचना गायब होणे हे समुद्राचे सतत ऑक्सिजनीकरण सूचित करते.

संभाव्यतेचा हा क्रम भूगर्भीय रेकॉर्डमध्ये खालीलप्रमाणे दर्शविला आहे:

1. सर्वात जुने गाळाचे खडक हे लोखंडी स्वरूपाचे आहेत ज्यात त्यांच्या पदच्युतीच्या वेळी फक्त Fe ^{2+ होते.}
2. ^{प्राथमिक Fe 3+} चे प्रथम स्वरूप ( नंतरच्या हवामानापेक्षा खडकाच्या निर्मिती दरम्यान निर्माण झालेले ) सुमारे 2.7 अब्ज वर्षांपूर्वी लोखंडाच्या निर्मितीमध्ये होते.
3. सुमारे 1.7 अब्ज वर्षांपूर्वीच्या रेकॉर्डमधून लोह निर्मिती जवळजवळ पूर्णपणे नाहीशी झाली (सुमारे 1 अब्ज वर्षांपूर्वी काही वेगळ्या आणि अगदी लहान पुनरावृत्तीसह).

शिवाय, लोह निर्मितीची विपुलता 2.7 अब्ज वरून 2.2 अब्ज वर्षांपूर्वी लक्षणीयरीत्या वाढली, हे सूचित करते की काही नवीन घटक, शक्यतो Fe ³⁺ चे ऑक्सिडेटिव्ह पर्जन्य , जमा होण्याचे प्रमाण वाढवत आहे. याच वेळेच्या अंतरासाठी कार्बनचे समस्थानिक पुरावे O ₂ -आश्रित मिथेन चक्राचे कार्य दर्शवतात.

च्या उत्क्रांतीसाठी पुरावायुकेरियोटिक जीव (ज्यामध्ये पडदा-बद्ध न्यूक्लियस आणि इतर ऑर्गेनेल्स असतात) प्रथमतः 1.4 अब्ज वर्षांपूर्वीच्या मायक्रोफॉसिल रेकॉर्डमध्ये दिसतात. अशा पेशींच्या वाढीदरम्यान आणि विभाजनादरम्यान होणाऱ्या जैवरासायनिक अभिक्रियांना 0.02 PAL ऑक्सिजनची पातळी आवश्यक असते. 1.4 अब्ज वर्षांपूर्वी ती पातळी गाठल्यामुळे खोल समुद्रात ऑक्सिजन निर्माण झाले आणि सुमारे 1.7 अब्ज वर्षांपूर्वी लोखंडाची निर्मिती कमी झाली .

आधुनिक O ₂ स्तराची प्राप्ती

900 दशलक्ष ते 600 दशलक्ष वर्षांपूर्वी गाळाच्या सेंद्रिय पदार्थांमध्ये आणि कार्बोनेटमध्ये कार्बन-13 ची विपुलता दर्शवते की त्या मध्यांतरादरम्यान असामान्यपणे मोठ्या प्रमाणात सेंद्रिय कार्बन पुनर्ऑक्सिडेशनशिवाय गाडले गेले होते. या कार्बनचे दफन कार्बनच्या रेडॉक्स भागीदारांच्या ऑक्सिडाइज्ड स्वरूपाच्या संचयासह केले गेले असावे. _{सोडलेले प्रमाण O 2} ते 1.0 PAL किंवा त्याहून अधिक पातळी वाढवण्यासाठी पुरेसे होते .

अंदाजे 700 दशलक्ष वर्षांपूर्वी विकसित झालेल्या सर्वात प्राचीन प्राण्यांची ऑक्सिजनची गरज पूर्ण झाली असती-जर प्राण्यांमध्ये हिमोग्लोबिन सारख्या ऑक्सिजन वाहकांचा समावेश असलेली रक्ताभिसरण प्रणाली असती तर - O 2 विपुलता 0.1 PAL इतकी कमी _असते . जर रक्ताभिसरण प्रणाली अद्याप विकसित झाली नसती, तर 1.0 PAL ची O ₂ विपुलता आवश्यक असती. जीवाश्मांच्या अभ्यासावरून असे दिसून येते की मोठे रुंदी आणि लांबी (१,००० मिमी [३९ इंच] पर्यंत) असूनही प्राणी अतिशय पातळ (१–६ मिमी [०.०४–०.२४ इंच]) होते. असा आकार आसपासच्या पाण्यापासून आवश्यक असलेल्या पेशींमध्ये प्रसार करून O _{2 च्या वाहतुकीसाठी अनुकूल दिसतो, अशा प्रकारे नंतरच्या उच्च मूल्याकडे निर्देश करतो (म्हणजे, एक O 2}विपुलता 1.0 PAL). जैविक पुराव्यावर आधारित O ₂ स्तरांची इतर पुनर्रचना सूचित करते की सुमारे 400 दशलक्ष वर्षांपूर्वी जमीन वनस्पतींच्या व्यापक विकासामुळे O ₂ पातळी 1.0 PAL जवळ आली असावी आणि ते O ₂ पातळी 0.1 PAL जवळच्या पातळीपासून 650 दशलक्ष वर सहजतेने वाढत असल्याचे दर्शवतात. वर्षांपूर्वी 1.0 PAL ते 400 दशलक्ष वर्षांपूर्वी.

च्या विपुल प्रमाणात फरककार्बन डाय ऑक्साइड

3.5 अब्ज वर्षांपूर्वीपासून आजपर्यंत वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइड (CO ₂ ) विपुलतेची अंदाजे शंभरपट घट वरवर पाहता मोनोटोनिक नव्हती. त्या मध्यांतरात, असंख्य हिमयुग आले आणि गेले. हवामानातील महत्त्वपूर्ण बदल भौगोलिक बदलांमुळे होऊ शकतात, परंतु सामान्यतः असा निष्कर्ष काढला जातो की पृथ्वीच्या कार्यक्षमतेचे मॉड्यूलेशन व्यापक महाद्वीपीय हिमनदींशी संबंधित अत्यंत भिन्नता निर्माण करण्यासाठी हरितगृह परिणाम देखील आवश्यक आहे. हे ओळखण्यासाठी, गेल्या 750 दशलक्ष वर्षांतील व्यापक हवामानातील फरकांचे वर्णन पर्यायी “आइसहाऊस” आणि “ग्रीनहाऊस” भागांच्या संदर्भात केले गेले आहे.

_{आईसहाऊसची परिस्थिती - वरवर पाहता वातावरणातील CO 2} , मुख्य हरितगृह वायूच्या क्षीणतेशी संबंधित - सुमारे 65 दशलक्ष वर्षांपूर्वीपासून आणि आधीच्या दोन कालखंडात, 650 दशलक्ष–530 दशलक्ष आणि 360 दशलक्ष–240 दशलक्ष वर्षांपूर्वीपासून प्रचलित आहे. असे सुचवले जाते की मध्यंतरी ग्रीनहाऊस एपिसोड वातावरणातील CO ₂ च्या उच्च विपुलतेशी संबंधित आहेत . 

संदर्भसूची 

• बॅरी, रॉजर जी. वातावरण, हवामान आणि हवामान . ऑक्सफर्ड, यूके: रूटलेज, 2003.
• लुटजेन्स, फ्रेडरिक के., एडवर्ड जे. टार्बक आणि डेनिस टासा. वातावरण: हवामानशास्त्राची ओळख . न्यूयॉर्क : प्रेंटिस हॉल, 2006.
• ट्रेफिल, कॅल्व्हो. पृथ्वीचे वातावरण . जिनिव्हा, IL: मॅकडौगल लिटेल, 2005.
• वॉर्ड, पीटर. पातळ हवेच्या बाहेर: डायनासोर, पक्षी आणि पृथ्वीचे प्राचीन वातावरण . वॉशिंग्टन, डीसी: जोसेफ हेन्री प्रेस, 2006.
• https://mr.wikipedia.org/wiki/%E0%A4%AA%E0%A5%83%E0%A4%A5%E0%A5%8D%E0%A4%B5%E0%A5%80%E0%A4%9A%E0%A5%87_%E0%A4%B5%E0%A4%BE%E0%A4%A4%E0%A4%BE%E0%A4%B5%E0%A4%B0%E0%A4%A3
• https://visionstudy.in/uploads/download/346029.pdf
• https://www.youtube.com/watch?v=sGekbr7BR5U

मंगल बबन शिंदे 
(बी. एड. प्रथम वर्ष )