Hoe is de dampkring om de aarde ontstaan?

De samenstelling van de atmosfeer is sinds het ontstaan van de aarde 4,6 miljard jaar geleden drastisch veranderd. Wat is de atmosfeer eigenlijk en waaruit bestaat deze?

Shutterstock

We weten niet precies hoe onze atmosfeer is ontstaan, maar wel weten we dat de samenstelling ervan flink is veranderd sinds onze planeet zo’n 4,6 miljard jaar terug uit een wolk van gas en stof om de jonge zon ontstond.

Wat is de atmosfeer?

De atmosfeer is de luchtlaag die om de aarde heen zit. De chemische processen in de atmosfeer zijn van invloed op het leven op aarde. De atmosfeer wordt op zijn plaats gehouden door een zwaartekrachtveld en maakt daardoor deel uit van de rotatie van de aarde.

Je kunt de atmosfeer van de aarde opdelen in vier lagen: de troposfeer, stratosfeer, mesosfeer en thermosfeer. De samenstelling van de atmosfeer is sinds het ontstaan van de aarde 4,6 miljard jaar geleden drastisch veranderd. Wat is de atmosfeer eigenlijk en waaruit bestaat deze?

De belangrijkste processen voor het leven op aarde vinden plaats in de onderste 15 kilometer van de atmosfeer, de troposfeer. Hier gebeurt alles dat in verband staat met het klimaat op aarde, en dit deel van de atmosfeer bevat diverse gassoorten, zoals CO 2 , methaan en waterdamp. De gassen absorberen een gedeelte van de warmtestralen die de aarde uitzendt en sturen deze warmte weer terug naar het oppervlak van de aarde.

Waaruit bestaat de atmosfeer?

De atmosfeer op aarde is al miljoenen jaren redelijk constant. Hij bestaat uit een combinatie van een aantal verschillende gassen.

De atmosfeer bestaat voornamelijk uit 78 procent stikstof, 21 procent zuurstof, bijna 1 procent argon en een heel klein percentage andere gassoorten.

Stikstof is in veel belangrijke processen op aarde neutraal, maar heeft invloed op het leven op aarde doordat het de krachtigste uv-straling van de zon naar de aarde tegenhoudt.

De 21 procent zuurstof waaruit de atmosfeer bestaat, is van groot belang voor het leven op aarde. Zuurstof wordt in grote hoeveelheden gebruikt en is van belang voor de energieomzetting van de meeste levende organismen. Planten produceren daarentegen tijdens de fotosynthese net zulke grote hoeveelheden zuurstof.

Het laatste procent in de atmosfeer wordt gevormd door het edelgas argon. Het is niet van invloed op levens- en weerprocessen.

CO 2 in de atmosfeer

De atmosfeer van de aarde bestaat daarnaast uit CO 2 , ozon en een aantal andere gassoorten die een klein, maar belangrijk deel van de atmosfeer vormen. In tegenstelling tot stikstof, zuurstof en argon variëren deze
componenten van plek tot plek en in de loop van de tijd. CO 2 in de atmosfeer varieert onder meer door de intensiteit van de fotosynthese en de verbranding van fossiele brandstoffen en bossen.

Ozon is voornamelijk te vinden in de ozonlaag – in de stratosfeer. Dit is vooral belangrijk als filter voor de uv-straling, terwijl het onderste gedeelte van de atmosfeer, de troposfeer, samen met waterdamp en CO 2 een grote rol speelt bij het broeikaseffect.

De atmosfeer van de aarde – waar bestaat hij uit?
© Shutterstock

De eerste atmosfeer van de aarde

De aarde was te klein en te heet om zijn eerste atmosfeer van waterstof en helium vast te houden.

Daarna werd hij geleidelijk kouder en is er een vaste korst met vulkanen ontstaan, waaruit de tweede atmosfeer van waterdamp en kooldioxide werd gevormd; met kleine hoeveelheden stikstof, ammoniak en andere gassen, maar nog steeds zonder zuurstof.

Bommen van ijshoudende kometen

Hierna gebeurden er twee dingen die van belang zijn voor het ontstaan van de huidige atmosfeer. Ten eerste werd de aarde door ijskometen gebombardeerd, waardoor er enorme massa’s water naar de aarde zijn aangevoerd.

Zeer waarschijnlijk is het water in de oceanen grotendeels van buitenaf gekomen. Daarin losten grote hoeveelheden kooldioxide op, die op die manier uit de atmosfeer verdwenen.

Eerste leven op aarde

Het leven op aarde ontstond ongeveer drie miljard jaar geleden, toen ook de zuurstofproducerende cyanobacteriën zich begonnen te verbreiden. Gedurende lange geologische periodes produceerden die zuurstof.

De zuurstof belandde in eerste instantie echter niet in e atmosfeer, want veel elementen, zoals ijzer, reageerden namelijk direct met de zuurstof en gingen er een verbinding mee aan. Uiteindelijk kwam de zuurstof toch in de atmosfeer terecht, en bleef daar ook.

Toen ontstond ook de ozonlaag, die het leven tegen de ultraviolette zonnestraling beschermt. De afgelopen twee miljard jaar had de aarde een zuurstofrijke atmosfeer, die op de huidige lijkt; onderzoeken tonen aan dat het zuurstofniveau met tussenpozen van miljoenen jaren wisselt.

De_atmosfeer_van_de_aarde

De atmosfeer bestaat uit verschillende gassen die belangrijk zijn voor het leven op aarde.

© Shutterstock

De atmosfeer op andere planeten

Naast de aarde hebben de planeten Venus, Mars, de dwergplaneet Pluto en de manen Titaan en Triton in ons zonnestelsel ook atmosferen.

Onderzoek naar de atmosfeer van de planeten het dichtst bij de aarde is vooral interessant omdat het informatie kan opleveren over de leefbaarheid daar.

De atmosfeer van Venus
© Shutterstock

De tweelingplaneet van de aarde

Venus staat bekend als de ’tweelingplaneet van de aarde’. De planeet lijkt qua grootte op de aarde en het oppervlak ervan bestaat uit vrijwel hetzelfde rotsachtige materiaal als de oppervlakte van de aarde.

Maar de temperatuur op het oppervlak van Venus ligt gemiddeld rond de 460 °C, waardoor het de warmste planeet van het hele zonnestelsel is.

Die warmte komt van de zon en wordt vastgehouden door een zeer dichte atmosfeer. De atmosfeer van Venus bestaat voor 96 procent uit kooldioxide, en daarom kent de planeet een zeer sterk broeikaseffect.

Venus heeft geen manen, maar wel meer dan 1000 vulkanen met een diameter van 20 kilometer of meer. Ter vergelijking: een van de grootste vulkanen op aarde, de Mauna Loa, heeft een diameter van 3 à 5 kilometer.

Vanwege de dikke atmosfeer van Venus is de druk aan het oppervlak 92 keer zo hoog als op aarde.

Boven in de atmosfeer van Venus bevindt zich een laag zwavelzuurwolken, waardoor het onmogelijk is om het oppervlak zonder radar waar te nemen.

Juist door de dichte atmosfeer op Venus is de kans dat we er nu kunnen wonen erg klein.

Maar als we een paar miljard jaar teruggaan in de tijd, was Venus waarschijnlijk een bewoonbare planeet met gematigde temperaturen, een koel briesje en zacht golvende zeeën, precies zoals we het van de aarde kennen.

De atmosfeer van Mars

Interpretatie van NASA: een voor/na-illustratie van Mars als we daar een magnetisch veld hebben weten te maken dat de atmosfeer van de rode planeet kan vasthouden.

© Shutterstock

De rode planeet

De planeet Mars is na de aarde de meest onderzochte planeet van het zonnestelsel, en de onderzoekers denken dat hij ooit op de aarde heeft geleken.

Helaas heeft Mars een magnetisch veld dat niet meer net zo sterk is als dat van de aarde en daarom is Mars niet op dezelfde manier beschermd tegen de zon. De atmosfeer op Mars is erg dun en dit is vooral te wijten aan zonne-explosies.

Toch denken onderzoekers dat Mars de planeet in het zonnestelsel is die voor ons het eenvoudigst te koloniseren is en er worden plannen gemaakt hoe dat zou kunnen gebeuren. Het is bijvoorbeeld theoretisch gezien mogelijk om een kunstmatige atmosfeer op Mars te creëren, maar dat zou wel een kostbare, langdurige en omslachtige aangelegenheid zijn.

Lees ook:

Aarde: planeet van het leven
Aarde

Aarde: planeet van het leven

2 minuten
Earth seen from space
Aarde

Vragen over de aarde

2 minuten
kepler supernova DK
Aarde

Kan een supernova de aarde verwoesten?

0 minuten

Log in

Fout: Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
ToonVerberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!