<script language="JavaScript" src="http://www.vcharkarn.com/javafeed/article/131" type="text/javascript"></script>

บรรยากาศโลก(ตอนที่ ๒) วิวัฒนาการการเกิดบรรยากาศโลก กลไกการพัฒนาบรรยากาศโลกตั้งแต่สมัยโลกแรกกำเนิด ผู้เขียน: พวงร้อย ชมแล้ว: 18,248 ครั้ง post ครั้งแรก: Thu 1 August 2002, 12:10 pm ปรับปรุงล่าสุด: Thu 1 August 2002, 12:10 pm อยู่ในส่วน: vservice, ฟิสิกส์, ปัญหาเชาวน์, ภาษาอังกฤษ

ก๊าซไฮโดรเจน ที่แยกออกมาจากน้ำอันมีขนาดเล็กและน้ำหนักเบามาก ก็จะหลุดหนีจากแรงดึงดูดของโลกไปในอวกาศไปก่อน เหลือไว้แต่อ๊อกซิเจน ซึ่งเริ่มต้นดูดซับรังสีพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ทันทีที่เกิดขึ้นมา คือ เมื่ออ๊อกซิเจนเริ่มเกิดขึ้นมา ก็เริ่มกรองรังสีจากดวงอาทิตย์ออกไป ด้วยการเอาพลังงานสูงๆนั้น มาแยกตัวให้เป็นอะตอมอ๊อกซิเจนอิสระ(O) ที่จะไปรวมตัวกับโมเลกุลของก๊าซอ๊อกซิเจน(O₂) ให้กลายเป็น ก๊าซโอโซน(O₃) รังสีที่แผ่จากดวงอาทิตย์มายังโลก ก็เหลือพลังงานน้อยลงที่จะมาแยกโมเลกุลของน้ำไปอีก องค์ประกอบของบรรยากาศ จึงถึงจุดอิ่มตัว หรือจุดสมดุลย์ ไม่มีอ๊อกซิเจนส่วนเกินเกิดขึ้นมาเพิ่ม ให้มากเท่าที่มีในปัจจุบันได้ คือ การแยกตัวจากไอน้ำนั้น จะเกิดอ๊อกซิเจนได้ไม่เกิน ๐.๓ % ของบรรยากาศ ขีดจำกัดของการสร้างอ๊อกซิเจนด้วยพลังงานของดวงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวนี้ เรียกว่า Urey Effect ตามชื่อ นักวิทยาศาสตร์ที่บุกเบิกทำความเข้าใจบรรยากาศโลกท่านหนึ่ง

(ภาพ ฟอสซิลของแบคทีเรีย ชนิด blue-green algae จากภาคเหนือของทวีปออสเตรเลีย อายุประมาณ ๑ พันล้านปี) อ๊อกซิเจนจำนวนน้อยนิดนี้ ก็ยังเพียงพอที่จะยังชีวิตพืชชั้นต่ำ ที่เพิ่งเริ่มวิวัฒนาตัวขึ้นมาให้ใช้อ๊อกซิเจนมาสร้างอาหารด้วยการสังเคราะห์แสง เชื่อกันว่า พืชชั้นต่ำเหล่านี้ กลายพันธุ์มาจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีอยู่แล้ว ซึ่งเป็นพวกที่มีชีวิตอยู่ได้โดยไม่ต้องอาศัยอ๊อกซิเจน

เราก็ยังไม่ทราบเป็นที่แน่นอนว่า อ๊อกซิเจนที่มีอยู่ในปัจจุบันเกิดมาด้วยกลไกอะไรอย่างแน่ชัด แต่เชื่อว่าคงเกิดจากหลายๆสาเหตุ และผ่านการสะสมกันมาเป็นเวลานาน กว่าจะมีอัตราส่วนมากเท่าในปัจจุบัน ในสมัยแรกสุดนั้น คงมาจากโมเลกุลของไอน้ำในอากาศ ถูกแยกจากกันเป็นไฮโดรเจน และอ๊อกซิเจน ด้วยพลังงานจากแสงแดด ในกระบวนการที่เรียกว่า photodissociation เพราะสมัยแรกเกิดนั้น ดวงอาทิตย์ส่งพายุสุริยะแรงกว่าปัจจุบันมากมาย และโลกเรายังไม่มีอะไรมากรองพลังงานส่วนใหญ่ของการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์มากนัก







อะตอมอิสระของอ็อกซิเจนที่เกิดขึ้นมา ก็รวมตัวกันเป็นโมเลกุลอ็อกซิเจน ที่มีจำนวนน้อย และเกิดขึ้นช้ามากๆ แต่ก๊าซอ็อกซิเจนจำนวนน้อยนิดนี้ ก็คงมีส่วนสนับสนุนการเจริญเติบโตของพืชชั้นต่ำในยุค ๒-๓ พันล้านปีมาแล้ว หรือไม่ พืชชั้นต่ำในยุคแรกๆ เป็นพืชจำพวกที่ไม่ต้องอาศัยอ็อกซิเจนในการดำรงชีวิต แต่สร้างอ็อกซิเจนเป็นผลพลอยได้ในการกำจัดของเสียจากระบบการดำรงชีวิตของพืชเหล่านั้น








ไม่ว่าพืชแบบไหนเป็นส่วนประกอบหลักของสิ่งมีชีวิตบนพื้นโลกดึกดำบรรพ์เหล่านั้น นักวิทยาศาสตร์ก็เห็นพ้องต้องกันว่า อ็อกซิเจนในบรรยากาศโลกส่วนใหญ่ ถูกสร้างมาด้วยพืชชั้นต่ำในยุคแรกๆบนโลกเป็นหลัก โดยประกอบด้วยส่วนที่ผุดขึ้นมาจากเปลือกโลกด้วยแต่เป็นส่วนน้อยมากๆ



การสร้างอ๊อกซิเจนส่วนใหญ่บนโลก มาจากการสังเคราะห์แสงของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว จำพวกแบคทีเรีย ตั้งแต่ประมาณ ๓ พันล้านปีเป็นต้นมา


และพืชใบเขียวที่เกิดขึ้นมาเมื่อ ๒ พันล้านปีมาแล้ว จนเมื่อมาถึง ๑.๖ ล้านปีที่แล้ว บรรยากาศโลกก็เพิ่มจำนวนอ๊อกซิเจนขึ้นเป็น ๑ % เราได้หลักฐานจากการที่ธาตุเหล็กเริ่มรวมตัวกับอ๊อกซิเจนกลายเป็นสนิมเหล็ก ซึ่งไม่มีมาก่อนในฟอสซิลและชั้นหินที่อายุมากกว่านั้น

(ภาพ blue-green algae ที่ยังมีอยู่ในปัจจุบัน Oscillatoria) การที่โลกดึกดำบรรพ์ยุคแรก ปราศจากอ๊อกซิเจนในบรรยากาศ ก็หมายความว่า รังสีพลังงานสูงๆจากดวงอาทิตย์ทั้งหมด สามารถส่องทะลุลงมาได้ถึงพื้นโลก สิ่งมีชีวิตต่างๆไม่อาจรอดชีวิตได้บนพื้นดิน นอกจากว่าจะอยู่ใต้น้ำลึกลงไปอย่างน้อย ๑๐ เมตร เมื่อเริ่มเกิดอ๊อกซิเจนขึ้นมาแล้ว รังสีส่วนที่แรงๆเหล่านั้นที่จะตกมายังพื้นผิวโลก ก็ถูกดูดซับหรือกรองออกไปมากขึ้นเรื่อยๆ ตามอัตราการเพิ่มของอ๊อกซิเจน ทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถรอดชีวิตอยู่ในน้ำตื้นขึ้นมาเรื่อยๆได้ การที่สิ่งมีชีวิต ที่ยังชีพด้วยการสังเคราะห์แสง สามารถมาอยู่ใกล้ผิวน้ำมากขึ้น ก็ช่วยให้ได้รับคาร์บอนได้อ๊อกไซด์ได้ง่ายขึ้น อัตราการเกิดอ๊อกซิเจนก็เพิ่มตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว ประมาณว่า บรรยากาศโลก จะมีอ๊อกซิเจนพอให้สิ่งชีวิตมาอยู่บนพื้นดินได้ ก็เมื่อ ๔๐๐ ล้านปีมานี้เอง โดยเริ่มแรกก็มีเพียงพืชก่อน ทั้งโลกก็เริ่มปกคลุมไปด้วยสีเขียว อัตราส่วนของ อ๊อกซิเจน จึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จนถึงระดับ ๒๑ % ดังในปัจจุบัน เมื่อ ๓๐๐ ล้านปีที่ผ่านมา เมื่อพืชใบเขียวงอกงามสร้างอ๊อกซิเจนให้บรรยากาศมากขึ้นเรื่อยๆ คราใดที่มีอ๊อกซิเจนเพิ่มขึ้นจนเกินระอัตรา ๒๑ % ก็ทำให้เกิดไฟไหม้ลุกง่ายขึ้น เผาผลาญต้นไม้ที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบ ทำให้จำนวนพืชที่สร้างอ๊อกซิเจนลดลง และจำนวนคาร์บอนไดอ็อกไซด์ที่เป็นผลจากการเผาไหม้ก็เพิ่มขึ้น แล้วคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ก็กลับช่วยให้ต้นไม้เจริญงอกงามมาสร้างอ๊อกซิเจนได้มาก เกิดเป็นวงจรควบคุมกันเอง ระหว่าง อ๊อกซิเจนกับคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ จนในที่สุด เราก็ได้ถึงจุดสมดุลย์ ที่มีอ๊อกซิเจนในบรรยากาศอยู่อย่างคงที่ในอัตราส่วน ๒๑ % ดังที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน จบตอนที่ ๒ ตอนต่อไป - ประวัติการประดิษฐ์อุปกรณ์ศึกษาบรรยากาศโลก โครงสร้างบรรยากาศโลก

---

Hot Links

คลังข้อสอบ | ข่าววิชาการ
เล่นกล/เกม | อ่านนิยาย
ข่าวทุนการศึกษา | ลิงค์

ขอบคุณผู้สนับสนุน