چرا زمین اتمسفر دارد

زمین دارای اتمسفری بسیار عظیم است؛ به حدی که حتی بر مسیر ایستگاه فضایی بین المللی نیز تأثیر می گذارد. اما این پاکت گازی غول پیکر چگونه شکل گرفت و چرا زمین اتمسفر دارد؟

به طور خلاصه، جو و اتمسفر زمین وجود خود را مدیون جاذبه است. هنگامی که زمین شکل گرفت، حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش، سیاره مذاب و جوان ما دارای جو نبود. به گفته مرکز تحقیقات محیط زیست اسمیتسونین (SERC) با سرد شدن کره زمین، جو آن عمدتاً از گازهای خارج شده از آتشفشان شکل گرفت.

این فضای باستانی با فضایی که امروزه بر زمین حاکم است بسیار متفاوت بوده است. بر اساس گزارش SERC نسبت به جو امروز زمین، سولفید هیدروژن، متان و ۱۰ تا ۲۰۰ برابر دی اکسید کربن وجود داشته است.

جرمی فری، استاد شیمی فیزیک در دانشگاه ساوتهمپتون در انگلستان می گوید: “ما معتقدیم جو ابتدایی زمین با فضایی شبیه به ناهید همراه با نیتروژن، دی اکسید کربن و شاید متان آغاز شده است.”

پس از گذشت حدود ۳ میلیارد سال، سیستم فتوسنتز بر روی زمین تکامل یافت، بدین معنی که موجودات تک سلولی از انرژی خورشید برای تبدیل مولکول های دی اکسید کربن و آب به گاز قند و اکسیژن استفاده کردند. ایو روند باعث افزایش چشمگیر سطح اکسیژن در جو و اتمسفر شد.

امروزه جو زمین به صورت تقریبی دارای ۸۰ درصد نیتروژن و ۲۰ درصد اکسیژن است. به گفته مرکز ملی تحقیقات جوی (NCAR)، این فضا محل زندگی آرگون، دی اکسید کربن، بخار آب و بسیاری از گازهای دیگر نیز است.

وجود این گاز ها برای زمین و حیاتش خوب و مفید است. اتمسفر زمین که مانند لحافی به دور کره زمین پیچیده شده، از ما در برابر اشعه های شدید خورشید محافظت می کند و تغییرات دما را کاهش می دهد.

در همین حال، اثر گلخانه ای ناشی از این گازها باعث تجمع انرژی در اتمسفر زمین می شود، انواع مختلفی از گازهای گلخانه ای وجود دارد. مهم ترین آن ها دی اکسید کربن، بخار آب، متان و اکسید نیتروژن هستند.

بدون اثر گلخانه ای، دمای زمین زیر صفر خواهد بود. با این حال، امروزه گازهای گلخانه ای از کنترل خارج شده اند. به گزارش NCAR، با انتشار دی اکسید کربن بیشتر در جو، اثر گلخانه ای زمین قوی تر شده و به نوبه خود، باعث افزایش دما و تغییرات آب و هوای زمین می شود.

نکته جالب این است که هیچ سیاره دیگری در جهان (تا آنجا که ما می‌دانیم) اتمسفری مانند زمین ندارد. مریخ و زهره دارای جو هستند اما نمی توانند از زندگی (یا حداقل حیات شبیه به زمین) پشتیبانی کنند، زیرا اکسیژن کافی ندارند.

در واقع، جو ناهید عمدتا دی اکسید کربن با ابرهای اسید سولفوریک است. در این سیاره “هوا” آنقدر غلیظ و گرم است که هیچ انسانی قادر به تنفس در آنجا نیست. به گفته ناسا، جو ضخیم دی اکسید کربن زهره گرما را در اثر گلخانه ای فراری به دام می اندازد و آن را به داغ ترین سیاره منظومه شمسی تبدیل می کند. دمای سطح این سیاره آنقدر زیاد است که قادر به ذوب کردن سرب است.

فری ادامه می دهد: “این واقعیت که زمین دارای اتمسفر است نسبت به سیارات منظومه شمسی بسیار غیرعادی است، زیرا اتمسفر سیاره ما با سایر سیارات دیگر بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، فشار زهره حدود ۹۰ اتمسفر، معادل غواصی ۹۰۰۰ متری در زیر اقیانوس روی زمین است. بنابراین، جو زمین عامل اصلی وجود حیات و زندگی است. بدون آن، حیاتی که ما می‌دانیم وجود نخواهد داشت.”