Reading 35: The atmosphere that originally surrounded Earth was probably much different

The atmosphere that originally surrounded Earth was probably much different from the air we breathe today. Earth’s first atmosphere (some 4.6 billion years ago) was most likely hydrogen and helium—the two most abundant gasses found in the universe—as well as hydrogen compounds, such as methane and ammonia. Most scientists feel that this early atmosphere escaped into space from the Earth’s hot surface.

A second, more dense atmosphere, however, gradually enveloped Earth as gasses from molten rocks within its hot interior escaped through volcanoes and steam vents. We assume that volcanoes spewed out the same gasses then as they do today: mostly water vapor (about 90 percent), carbon dioxide (about ten percent), and up to a few percent nitrogen. These same gasses probably created Earth’s second atmosphere.

As millions of years passed, the constant outpouring of gasses from the hot interior—known as outgassing—provided a rich supply of water vapor, which formed clouds. Rain fell upon Earth for many thousands of years, forming the rivers, lakes, and oceans of the world. During this time, large amounts of carbon dioxide were dissolved in the oceans. Through chemical and biological processes, much of the carbon dioxide became locked up in carbon sedimentary rocks, such as limestone. With much of the water vapor already condensed into water and the concentration of carbon dioxide dwindling, the atmosphere gradually became rich nitrogen.

It appears that oxygen, the second most abundant gas in today’s atmosphere, probably began an extremely slow increase in concentration as energetic rays from the sun split water vapor into hydrogen and oxygen during a process called photodissociation. The hydrogen, being lighter, probably rose and escaped into space, while the oxygen remained in the atmosphere.

This slow increase in oxygen may have provided enough of this gas for primitive plants to evolve, perhaps two to three billion years ago. Or the plants may have evolved in an almost oxygen-free (anaerobic) environment. At any rate, plant growth greatly enriched our atmosphere with oxygen. The reason for this enrichment is that plants, in the presence of sunlight, process carbon dioxide and water to produce oxygen.

-------------------------------------

Atmosfer yang mula-mula menyelimuti Bumi kemungkinan sangat berbeda dari udara yang kita hirup saat ini. Atmosfer pertama Bumi (sekitar 4,6 miliar tahun lalu) kemungkinan besar terdiri dari hidrogen dan helium—dua gas yang paling melimpah di alam semesta—serta senyawa hidrogen, seperti metana dan amonia. Sebagian besar ilmuwan berpendapat bahwa atmosfer awal ini terlepas ke angkasa dari permukaan Bumi yang panas.

Namun, atmosfer kedua yang lebih padat secara bertahap menyelimuti Bumi ketika gas dari batuan cair di bagian dalam yang panas keluar melalui gunung berapi dan lubang uap. Diperkirakan bahwa gunung berapi saat itu memuntahkan gas yang sama seperti sekarang: sebagian besar berupa uap air (sekitar 90 persen), karbon dioksida (sekitar sepuluh persen), dan sedikit nitrogen. Gas-gas inilah yang kemungkinan membentuk atmosfer kedua Bumi.

Seiring berlalunya jutaan tahun, keluarnya gas terus-menerus dari bagian dalam Bumi yang panas—dikenal sebagai pengeluaran gas (outgassing)—menyediakan pasokan melimpah uap air yang kemudian membentuk awan. Hujan turun di Bumi selama ribuan tahun, membentuk sungai, danau, serta lautan di seluruh dunia. Pada masa ini, sejumlah besar karbon dioksida larut ke dalam lautan. Melalui proses kimiawi dan biologis, sebagian besar karbon dioksida terjebak dalam batuan sedimen karbon, seperti batu kapur. Dengan sebagian besar uap air yang sudah terkondensasi menjadi air dan konsentrasi karbon dioksida yang semakin berkurang, atmosfer secara bertahap menjadi kaya nitrogen.

Tampaknya oksigen, gas terbanyak kedua dalam atmosfer saat ini, mulai mengalami peningkatan yang sangat lambat dalam konsentrasinya ketika sinar energi dari matahari memecah uap air menjadi hidrogen dan oksigen melalui proses yang disebut fotodisosiasi. Hidrogen, karena lebih ringan, kemungkinan naik dan lepas ke angkasa, sementara oksigen tetap tinggal di atmosfer.

Peningkatan lambat oksigen ini mungkin telah menyediakan cukup gas bagi tumbuhan primitif untuk berevolusi, mungkin dua hingga tiga miliar tahun lalu. Atau, tumbuhan mungkin berevolusi dalam lingkungan yang hampir tanpa oksigen (anaerob). Bagaimanapun, pertumbuhan tumbuhan sangat memperkaya atmosfer kita dengan oksigen. Alasan dari peningkatan ini adalah karena tumbuhan, dengan bantuan sinar matahari, memproses karbon dioksida dan air untuk menghasilkan oksigen.