Khí quyển xung quanh trái đất

Câu hỏi 1 : Khí quyển xung quanh trái đất có đặc điểm gì?

Hàng ngày chúng ta sống trong không khí, hít thở khí trời. Vậy không khí hình thành như thế nào? Đây là câu hỏi cho đến nay vẫn chưa được giải thích một cách đầy đủ, bởi vì lớp khí quyển quanh Trái đất đã hình thành trước khi loài người xuất hiện, không ai được tận mắt chứng kiến quá trình hình thành khí quyển. Con người cho đến nay vẫn không ngừng nghiên cứu, tìm hiểu về vấn đề này.

Nói chung người ta cho rằng lúc đầu, khi Trái đất do vật chất vũ trụ vừa mới ngưng tụ lại thành một khối xốp mềm, không khí không phải chỉ bao quanh vỏ bên ngoài Trái đất mà còn thâm nhập vào cả bên trong Trái đất. Khi đó Hydro chiếm tỷ trong nhiều nhất trong không khí, khoảng 90%. Ngoài ra còn có nhiều hơi nước, metan, amoniac, heli và một số khí trơ, song hầu như không tìm thấy có nitơ, oxy và cacbonic.

Về sau do sức hút của nội tâm, khối Trái đất mềm xốp ấy co lại và nhỏ lại. Khi bị co lại, số không khí trong lòng Trái đất bị ép nén, khiến nhiệt độ Trái đất tăng lên mãnh liệt, không khí trong Trái đất bay tỏa vào khoảng không khá nhiều. Khi Trái đất co hẹp lại này trở nên chậm chạp hơn, đồng thời số nhiệt lượng do trạng thái co hẹp mạnh gây ra cũng dần dần mất đi, Trái đất dần nguội lạnh, vỏ Trái đất cứng dần lại. Lúc này, một bộ phận không khí bị ép thoát khỏi vỏ Trái đất sau cùng bị tâm Trái đất hút chặt lấy, bao bọc xung quanh bề mặt Trái đất, tạo thành bầu khí quyển của Trái đất. Khi đó, hơi nước ngưng đọng lại thành nước, làm cho vỏ Trái đất bắt đầu có nước. Lúc này, bầu khí quyển còn rất mỏng, thành phần cũng khác nhau rất nhiều so với bầu khí quyển hiện nay, vẫn chỉ thấy có hơi nước, hydro, heli, amoniac, khí trơ...

Sau khi vỏ Trái đất rắn lại, trải qua thời kỳ rất dài, do tác động của các nguyên tố mang tính chất phóng xạ, trong lòng Trái đất lại không ngừng sinh ra nhiệt, gây ra sự điều chỉnh lớn về địa tầng, khiến một nơi nào đó của vỏ Trái đất bị đứt gãy hoặc di chuyển vị trí, rất nhiều lượng nước trong nham thạch hoặc trong vỏ Trái đất tiếp tục được giải phóng trong nhiệt độ cao, làm tăng thêm lượng nước trong các sông, hồ, biển. Một số chất khí bị giữ chặt trong nham thạch hoặc địa tầng, bao gồm cả khí cacbonic cũng được giải thoát ra rất nhiều, làm đặc thêm bầu không khí loãng và mỏng ấy.

Lúc này, tầng trên của khí quyển có rất nhiều hơi nước, khi mặt trời bị chiếu rọi một bộ phận bị phân giã ngay thành hydro và oxy. Lượng oxy này kết hợp với hydro trong amoniac, làm cho nito trong amoniac tách ra.

Một bộ phận oxy khác lại kết hợp với hydro trong metan, làm cho cacbon trong metan tách riêng ra. Số cacbon này lại kết hợp oxy, tạo thành khí cacbonic.

Như vậy là không khí trong bầu khí quyển đã biết thành hơi nước, nito, oxy và khí cacbonic. Có điều là lúc đầu hàm lượng khí cacbonic nhiều hơn hiện nay, còn oxy lại ít hơn hiện nay.

Theo kết quả xác định chất đồng vị gần đây, Trái đất chúng ta đang sống đã có trên 5 tỷ năm lịch sử. Cách đây khoảng 1 tỷ 800 triệu năm đến 1 tỷ 900 triệu năm, trong nước đã dần dần có sinh vật xuất hiện. Trước đây khoảng 700 - 800 triệu năm, trên lục địa đã bắt đầu xuất hiện thực vật, làm cho thực vật phát triển nhanh chóng. Khối lượng thực vật lớn trong lúc tiến hành quang hợp đã hấp thụ CO2 rất sẵn trong không khi và giải phóng oxy ra bên ngoài, khiến hàm lượng trong không khí tăng lên nhiều. Khoảng 500 triệu năm trước, đông vật trên Trái đất tăng lên rất nhanh, sự hô hấp của động vật lại biến một bộ phận oxy trong không khí thành CO2.

Sau khi động vật và thực vật tăng lên trên Trái đất, khi chúng bài tiết hoặc thối rữa, một phần chất protit lại chuyển hóa thành amoni và muối amoniac, một bộ phận protit khác trực tiếp phân giải thẳng ra nito. Bộ phận protit tạo ra amoni và muối mamoniac, thông qua tác dụng của vi khuẩn yeemskhis và vi khuẩn kỵ khí một số biến thành nito và bay vào không khí. Do nito không phải là loại nguyên tố hoạt động mạnh lắm, không dễ dàng kết hợp với các nguyên tố khác trong điều kiện nhiệt độ thông thường, do đó hàm lượng nito trong không khí càng ngày càng nhiều lên, cuối cùng đạt tới hàm lượng nito như hiện nay.

Lúc này, khí quyển ở gần Trái đất đã có thành phần tỉ lệ như hiện nay: nito chiếm khoảng 78%, oxy khoảng 21%, argon 1%, các chất khí khác chỉ chiếm tới 1%.

Như trên đã trình bày, sự hình thành khí quyển một mặt có liên qua đến sự hình thành của Trái đất và vỏ Trái đất, mặt khác lại có sự liên quan tới sự xuất hiện của động vật và thực vật.

                                                 (Hồng Huệ)