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古大氣層是在過去的地質時期的大氣層,特別是地球大氣層,在非特別指定的時刻。
地球古大氣層的構成儲存在地質裡,可以從現今對具有代理性的物質,例如氧化鐵的豐度、木碳和樹葉化石上氣孔的密度,等的研究上推斷出來。雖然今天大氣層的成分是大約78%的氮和21%的氧,這在有生物前的大氣被認為是高度缺乏的,實際上沒有自由氧和氬,是由40鉀的同位素經由放射性衰變產生的,並且是以氮氣、二氧化碳和甲烷為主。
看得出來自由氧不是原本就存在的,是由細菌,像是藍細菌或者藍綠藻在距今大約20億年前演變至能進行光合作用之後產生的。距今大約5億年,氧濃度的增加使生物能發展出多細胞的動物性生物。從此之後,植物出現在土地上並且迅速的演變和放射狀的散佈至許多表面的土地上,大約在4億5千萬年前,在早石炭紀期間,氧的濃度超過了目前的數值,而大氣中的CO2數量降得比目前的值還要低
地球早期的大氣層與現今的大氣層完全不相同,富含火山噴發氣體,例如二氧化碳。部分地球大氣可能源於太陽系之外。[1]現在的大氣層只含有極少量的二氧化碳,而富含氧氣。其改變原因是早期的生命形式——微生物體吸入二氧化碳而排出氧氣。這些微生物聚集在一起被稱為藻青菌,依靠光合作用製造能量,它們與早期那些製造氧氣的有機體極為類似。
推測為甲烷(CH4)、氨(NH3)、氫(H2)、水(H2O)等所組成。因為火山爆發所噴出的氣體是二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、氮(N2)、二氧化硫(SO2)、甲烷(CH4)、氫(H2)和水蒸氣(H2O),這些氣體在地球冷卻前飛向空中,等到地球冷卻,逃出的氣體因重力而覆蓋地球形成最原始的大氣。其中水蒸氣凝結成為水,而二氧化碳、二氧化硫溶於水中變成溶液,因此大氣剩下氨、氫和甲烷,這就是被我們所認為的原始大氣。
1953年,哈羅德·尤里和史丹利·米勒完成生命起源的經典實驗米勒-尤里實驗,發現將甲烷、氨、氫和水的混合經過放電後,會變成許多的有機化合物包含生命必需的成份——胺基酸。
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地球大氣層,又稱大氣圈,因重力關係而圍繞着地球的一層混合氣體,是地球最外部的氣體圈層,包圍着海洋和陸地,大氣圈沒有確切的上界,在離地表2000-16000公里高空仍有稀薄的氣體和基本粒子,在地下、土壤和某些岩石中也會有少量氣體,它們也可認為是大氣圈的一個組成部分,地球大氣的主要成分為氮、氧、氬、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體,這些混合氣體被稱為空氣,地球大氣圈氣體的總質量約為5.136×1021克,相當於地球總質量的百萬分之0.86,由於地心引力作用,幾乎全部的氣體集中在離地面100公里的高度範圍內,其中75%的大氣又集中在地面至10公里高度的對流層範圍內,根據大氣溫度垂直分佈和運動特徵,在對流層之上還可分為平流層、中氣層、增溫層等。大氣層保護地表避免太陽輻射直接照射,尤其是紫外線;也可以減少一天當中極端溫差的出現。