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  • 1 # 矩陣鏈

    在地球形成的初期,原始的大氣被太陽風吹散,由於地球本身質量的引力吸縮,放射性同位素衰變以及隕星的撞擊,使冷凝的地球又迅速增溫,估計溫度高達1500~2000K。原始地球又處於熔融狀態,但隨著物質的重新組合和分化,原先在地球內部的各種氣體上升到地表成為新的大氣層。而此時地球的引力已慢慢增大,除氫和氦可能部分逸散外,其他的氣體就再跑不掉了,於是出現了富含甲烷、氨和水汽的原生大氣。

    到了距今38億年以後,由於隕星的撞擊非常強烈,導致地球表面火山活動非常普遍。於是地球內部的氣體借火山噴發而充實到大氣中,形成第二次原始大氣,它的成分估計與現代火山氣體相似。

    我們現在地球大氣的主要成分大致是:氮(78%)、氧(21%)、氬(0.9%)、二氧化碳(0.03%),此外,還有不定量的水蒸氣和微量的臭氧、氖、氦、氪、氙和甲烷。

    大約在46億年前,大氣伴隨著地球的誕生就神秘地“出世”了。也就是天體力學主要奠基人拉普拉斯所說的星雲開始凝聚時,地球周圍就已經包圍了大量的氣體了。原始大氣的主要成分是氫和氦。當地球形成以後,由於地球內部放射性物質的衰變,進而引起能量的轉換。這種轉換對於地球大氣的維持和消亡都是有作用的,再加上太陽風的強烈作用和地球剛形成時的引力較小,所以,就使得原始大氣很快就消失掉了。

    在地球生成以後,由於溫度的下降,地球表面發生冷凝現象,而地球內部的高溫又促使火山頻繁活動,火山爆發時所形成的揮發氣體,就逐漸代替了原始大氣,而成為次生大氣。次生大氣的主要成分是二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫、氨等一些分子量比較重的氣體。這些氣體和地球的固體物質之間,互相吸引,互相依存。

    後來,隨著太陽輻射向地球表面的縱深發展,光波比較短的紫外線強烈的光合作用,使地球上的次生大氣中生成了氧,而且氧的數量不斷地增加。有了氧,就為地球上生命的出現提供了極為有利的“溫床”。經過幾十億萬年的分解、同化和演變,生命終於在地球這個襁褓中誕生了。原始的單細胞生命,在大氣所紡織成的“搖籃”中,不斷地演變、進化,終於發展成了今天主宰世界文明的高階人類。今天的大氣也在這個過程中,獲得瞭如此一個“美滿的家庭”。

    今天的大氣雖然是由多種氣體組成的混合物,但主要成分是氮,其次是氧;另外還有一些其他的氣體,但數量則極其微小。今天的大氣之所以形成這種情況,是由於地球長期演化的結果。

    關於今天的大氣成分為什麼是這樣,它們是怎樣長期演化來的,目前主要有2種看法:①今天的大氣就是從地球原始大氣演化而來的。②原始大氣已經不存在了,現在的大氣是由於地球內部火山活動所噴發出的物質演化成的。為了分析說明這個問題,我們可以和地球的左鄰右舍(金星和火星)進行一下對比。根據探測資料,金星的大氣成分主要是碳酸氣,它的下部主要是二氧化碳,另外還有少量的氧、氮、碳、氖、氦、水汽,上部有原子狀態的氧。火星的大氣成分主要是二氧化碳,另外還有些氨、氫、氧、水汽等物質。那麼是不是以前的大氣也是這樣的呢?作為一個問題可以這樣考慮。

    假如地球原始大氣也是以碳酸氣為主的話,那麼,為什麼和今天以氮和氧為主的成分不一樣?假如地球大氣主要是火山噴發出來的,根據現在火山噴發的資料來看,火山噴發物質中主要是水汽,佔81%;二氧化碳佔10%;另外還有氮、硫等,但沒有遊離狀態的氧。由此可見,無論是從原始大氣來看,還是從火山噴發氣體中的這些成分都很少。而且大氣中自從有了自由氧,才可能有臭氧的形成。有了氧,原始大氣中的一氧化碳,經過氧化成為二氧化碳,甲烷經氧化成為水汽和二氧化碳,氨經氧化成為水汽和氮。因而,二氧化碳才佔優勢。

    二氧化碳在初始大氣中佔的分量很大,但是由於光合作用的發展,碳大量的被用來構成生物體,另外一部分碳溶解于海洋,成為海洋生物發展的一種物質。當大氣中的二氧化碳較多時,溶解到海水體中的二氧化碳就相對增多。現在有一種看法認為,由於化石燃料的燃燒,二氧化碳的濃度在增大。但在二氧化碳濃度增大的同時,自然界生態平衡的結果也不可能使二氧化碳的濃度過分地增大,一定有一部分要溶解到水體中去。

    再一個成分就是氮。現在大氣中的主要成分是氮。但從原始大氣中或火山噴發氣中來看,氮的成分是很少的,只有百分之幾。而現在氮的增多,主要有2個原因:①氮的化學性質很不活躍,不太容易同其他物質化合,多呈遊離狀態存在;②氮在水中的溶解度很低,氮的溶解度僅相當於二氧化碳的1/7。所以它大多以遊離狀態存在於大氣中,由於二氧化碳的減少,初始水汽又大部分變成液態水,成為今天的水圈。相對來說,氮和氧的比例就增多了,所以今天氮有這麼多,是和氮本身的特性是有關的。當然,氮也進行著迴圈,一些根瘤菌可以吸收氮,使得一部分氮參加到生物迴圈裡去,這些物質在腐爛分解後,又放出遊離的氮;也有一小部分氮進入到地殼的硝酸鹽中。氮雖參加迴圈,但大部分呈遊離狀態存在,相對來說,它的數量在增多,以致成為大氣的主要成分。由此,我們可以得出2點結論:

    ①現在的大氣成分是地球長期演化的結果,是和水圈、生物圈、岩石圈進行充分的物質迴圈的結果。可以說,這幾個圈層是相互聯絡、互相滲透的一個整體。

    ②現在的大氣成分還在不斷地進行著迴圈過程之中,而且這個過程基本是平衡的、穩定的,在短時期內不是會有明顯變化的。

  • 2 # 張家輝老師

    題目問得有問題。

    原始大氣當然有空氣,只是與現在的成分不同而已。

    原始大氣成分主要有:

    氫氣、氨氣、甲烷、二氧化碳、二氧化硫和水蒸氣等,沒有氧氣。

    題主可能想問的是,原始大氣為什麼沒有氧氣?

    因為氧氣具有強氧化性,在地球形成的過程中,與碳、硫以及許多金屬元素反應,生成各種氧化物。

    現在地球上的氧氣,是在綠色植物進化出來後,逐漸累積的。貢獻最大的是海洋中的藻類植物。

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