Saat puing-puing tata surya bergabung menjadi planet-planet yang sekarang mengelilingi Matahari, sebagian besar gas paling ringan membentuk atmosfer tipis dan singkat di sekitar bola bebatuan yang berputar yang menjadi Bumi.
Sejak saat itu, suasana berubah, dan terus menyesuaikan diri dengan kehidupan. Sistem Bumi tetap dinamis hari ini seperti pada awal sejarah Bumi.
Atmosfer Bumi Awal
Atmosfer bumi paling awal mendahului atau mungkin bertepatan dengan akumulasi akhir material yang sekarang membentuk planet. Hidrogen, helium, dan senyawa yang mengandung hidrogen secara singkat mengelilingi Bumi pembentuk.
Sebagian dari gas ringan ini, sisa dari Matahari, lepas dari gravitasi bumi. Bumi belum mengembangkan inti besinya, jadi tanpa medan magnet pelindung, angin surya Matahari yang kuat meniup elemen-elemen ringan yang mengelilingi proto-Bumi.
Atmosfer Kedua Bumi
Lapisan gas kedua yang mengelilingi Bumi bisa disebut sebagai atmosfer “nyata” pertama Bumi. Bola pemintalan dari bahan cair yang dikembangkan dari puing-puing pembentuk tata surya menggelegak dan bergejolak. Peluruhan radioaktif, gesekan, dan sisa panas membuat Bumi dalam keadaan cair selama setengah miliar tahun.
Selama waktu itu, perbedaan kepadatan menyebabkan unsur-unsur bumi yang lebih berat tenggelam ke arah inti bumi yang sedang berkembang dan unsur-unsur yang lebih ringan naik ke permukaan. Letusan gunung berapi mengeluarkan gas, dan pembentukan atmosfer dimulai.
Atmosfer bumi terbentuk dari gas-gas yang dikeluarkan oleh aktivitas vulkanik yang terus-menerus. Campuran gas tersebut sangat mirip dengan komposisi yang dikeluarkan selama letusan gunung berapi modern. Gas-gas tersebut antara lain:
- Uap air
- Karbon dioksida
- Sulfur dioksida
- Hidrogen sulfida
- Karbon monoksida
- Sulfur
- Klorin
- Nitrogen
- Senyawa nitrogen seperti amonia, hidrogen, dan metana
Kurangnya karat pada batuan kaya besi awal menunjukkan tidak ada oksigen bebas di antara gas-gas di atmosfer awal Bumi.
Saat Bumi mendingin dan gas menumpuk, uap air akhirnya mulai mengembun menjadi awan tebal, dan hujan mulai turun. Hujan ini berlanjut selama jutaan tahun, akhirnya membentuk samudra pertama di Bumi. Lautan sejak saat itu menjadi bagian integral dari sejarah atmosfer.
Formasi Ketiga Atmosfer Bumi
Saat kita membandingkan atmosfer awal Bumi dengan atmosfernya saat ini, perbedaan utamanya terlihat jelas. Namun perubahan dari atmosfer yang berkurang, yang beracun bagi sebagian besar bentuk kehidupan modern, menjadi atmosfer yang kaya oksigen saat ini membutuhkan waktu sekitar 2 miliar tahun, hampir separuh umur Bumi.
Bukti fosil menunjukkan bahwa bentuk kehidupan paling awal di Bumi adalah bakteri. Cyanobacteria, yang merupakan bakteri yang mampu berfotosintesis, dan bakteri kemosintetik yang ditemukan di ventilasi laut dalam, tumbuh subur di atmosfer yang kekurangan oksigen.
Jenis bakteri ini dapat tumbuh subur di atmosfer kedua Bumi. Bukti menunjukkan bahwa mereka berkembang untuk waktu yang lama, dengan senang hati mengubah karbon dioksida menjadi makanan dan melepaskan oksigen sebagai produk limbah.
Mula-mula oksigen bergabung dengan batuan kaya besi, membentuk karat pertama dalam catatan batuan. Namun akhirnya oksigen yang dilepaskan melebihi kemampuan alam untuk mengimbanginya. Cyanobacteria secara bertahap mencemari lingkungan mereka dengan oksigen dan menyebabkan atmosfer Bumi saat ini berkembang.
Sementara cyanobacteria mengeluarkan oksigen, sinar matahari memecah amonia di atmosfer. Amonia terurai menjadi nitrogen dan hidrogen. Nitrogen berangsur-angsur menumpuk di atmosfer, tetapi hidrogen, seperti atmosfer pertama Bumi, secara bertahap lepas ke luar angkasa.
Atmosfer Bumi Saat Ini
Sekitar 2 miliar tahun yang lalu, terjadi peralihan dari atmosfer gas vulkanik ke atmosfer nitrogen-oksigen saat ini. Rasio oksigen-karbon dioksida telah berfluktuasi di masa lalu, mencapai kadar oksigen tinggi sekitar 35 persen selama Periode Karbon (300-355 juta tahun lalu) dan kadar oksigen rendah sekitar 15 persen mendekati akhir Periode Permian ( 250 juta tahun yang lalu).
Atmosfer modern mengandung sekitar 78 persen nitrogen, 21 persen oksigen, 0,9 persen argon, dan 0,1 persen gas lainnya, termasuk uap air dan karbon dioksida. Rasio ini, dengan beberapa fluktuasi rasio oksigen-karbon dioksida, telah memungkinkan berkembangnya kehidupan di Bumi.
Sebaliknya, interaksi antara tanaman yang berfotosintesis dan hewan yang bernapas mempertahankan rasio gas atmosfer saat ini.
Jupiterimages/Photos.com/Getty Images
