Происхождение атмосферы и гидросферы

Согласно современным представлениям, атмосфера и гидросфера возникли в результате дегазации магмы, выплавляющейся при вулканических процессах из верхней мантии и создающей земную кору.

Атмосфера и гидросфера состоят из легких летучих веществ (соединений водорода, углерода и азота), содержание которых на Земле в целом очень мало, примерно в миллион раз меньше, чем в космосе. Причина такого дефицита состоит в том, что эти летучие вещества были «вымыты» еще из протопланетного облака солнечным ветром (т.е. потоками солнечной плазмы) и давлением света.

В момент образования Земли из протопланетного облака все элементы ее будущей атмосферы и гидросферы находились в связанном виде, в составе твердых веществ: вода — в гидроокислах, азот — в нитридах (и, возможно, в нитратах), кислород - в окислах металлов, углерод - в графите, карбидах и карбонатах.

Современные вулканические газы примерно на 75 % состоят из воды и на 15 % - из углекислоты, а остаток приходится на метан, аммиак, соединения серы (H2S и S02) и «кислые дымы» (НС1, HF, НВг, HJ), а также инертные газы; свободный кислород полностью отсутствует.

Изучение содержимого газовых пузырьков в древнейших (катархей- ских) кварцитах Алданского щита показало, что качественный состав этих газов полностью соответствует тому, что перечислено выше.

Поскольку эта первичная атмосфера была еще очень тонкой, температура на поверхности Земли равнялась температуре лучистого равновесия, получающейся при выравнивании потока солнечного тепла, поглощаемого поверхностью, с потоком тепла, излучаемым ею; для планеты с параметрами Земли температура лучистого равновесия равна примерно 15 °С.

В итоге почти весь водяной пар из состава вулканических газов должен был конденсироваться, формируя гидросферу. В этот первичный океан переходили, растворяясь в воде, и другие составные части вулканических газов — большая часть углекислого газа, «кислые дымы», окиси серы и часть аммиака.

В результате первичная атмосфера (содержащая - в равновесии с океаном — водяные пары, С02, СО, СН4, NH3, H2S и инертные газы и являющаяся восстановительной) оставалась тонкой и температура на поверхности планеты не отклонялась сколь-нибудь заметно от точки лучистого равновесия, оставаясь в пределах существования жидкой воды.

Это и предопределило одно из главных отличий Земли от других планет Солнечной системы - постоянное наличие на ней гидросферы.