原始大氣 原始大氣的形成與星系的形成密切有關(guān)。

宇宙中存在著許多原星系，它們最初都是一團(tuán)巨大的氣體，主要成分是氫。以后原星系內(nèi)的氣體，團(tuán)集成許多中心，在萬有引力作用下，氣體分別向這些中心收縮。出現(xiàn)了許多原星體，愈收縮則密度愈大，密度愈大則收縮愈快，使原星體內(nèi)原子的平均運(yùn)動(dòng)速率愈來愈大，溫度也愈來愈高。當(dāng)溫度升高到攝氏1000萬度以上時(shí)，原星體會(huì)發(fā)生核反應(yīng)，出現(xiàn)四個(gè)氫原子聚變?yōu)橐粋€(gè)氦原子的過程。較大的原星體的核反應(yīng)較強(qiáng)，能聚變成較重的元素。按照愛因斯坦能量（E）和質(zhì)量（m）方程E = mc2（c為光速），這些聚變過程會(huì)伴生大量輻射能，使原星體轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)光的恒星體。恒星體內(nèi)部存在復(fù)雜的核反應(yīng)，在氫的消耗過程中，較重元素的豐度漸漸增多，并形成一些更重要的元素，光譜分析的結(jié)果是，原子豐度隨原子序數(shù)增大而減少。特別巨大的星體，內(nèi)部核反應(yīng)特強(qiáng)，能使星體爆裂，形成超新星，它具有強(qiáng)大的爆炸壓強(qiáng)，使其中已形成的不同原子量的元素裂成碎片，散布到星際空間中去，造成宇宙塵和氣體云，隨后冷卻成暗云。這樣，超新星的每一次爆炸，都進(jìn)一步使星系內(nèi)增加更多的較重元素，使星際空間內(nèi)既有大量氣體（以氫、氦為主），又有固體微粒。太陽系是銀河系中一個(gè)旋臂空間內(nèi)的氣體原星體收縮而成的，因此它包含有氣體和固體微粒。太陽系的年齡估計(jì)為46～50億年，銀河系的歷史約比太陽系長2～3倍。　原太陽系中彌漫著冷的固體微粒和氣體，它們是形成行星、衛(wèi)星及其大氣的原料。在原太陽系向中心收縮時(shí)，其周圍繞行的固體微粒和氣體，也分別在引力作用下凝聚成行星和衛(wèi)星。關(guān)于太陽、行星、衛(wèi)星是否同時(shí)形成，尚有不同意見：有的認(rèn)為是同時(shí)形成的，有的認(rèn)為是先形成太陽，后形成行星及衛(wèi)星，有的認(rèn)為衛(wèi)星是行星分裂出的，也有認(rèn)為行星和衛(wèi)星的形成早于太陽。但對地球的形成約在距今46億年前，則是比較一致的看法。原地球是太陽系中原行星之一。它是原太陽系中心體中運(yùn)動(dòng)的氣體和宇宙塵借引力吸積而成。它一邊增大，一邊掃并軌道上的微塵和氣體，一邊在引力作用下收縮。隨著“原地球”轉(zhuǎn)變?yōu)椤暗厍颉保乇頋u漸冷凝為固體，原始大氣也就同時(shí)包圍地球表面。次生大氣 地球原始大氣的消失不僅是太陽風(fēng)狂拂所致，也與地球吸積增大時(shí)溫度升高有關(guān)。溫度升高的原因不僅是吸積的引力能轉(zhuǎn)化為熱能所致，流星隕石從四面八方打擊固體地球表面，其動(dòng)能也會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能。此外，地球內(nèi)部放射性元素如鈾和釷的衰變也釋放熱能。上述這些發(fā)熱機(jī)制都促使當(dāng)時(shí)地球大氣中較輕氣體逃逸。　發(fā)熱機(jī)制除使當(dāng)時(shí)大氣中較輕氣體向太空逃逸外，還起到為產(chǎn)生次生大氣準(zhǔn)備條件的另外兩種作用。①使被吸積的C1型碳質(zhì)球粒隕石中某些成分因升溫而還原，使鐵、鎂、硅、鋁等還原分離出來，由于它們的比重不等，造成了固體地球的重力不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。但由于它們都是固體，沒有自動(dòng)作重力調(diào)整的可能。②使地球內(nèi)部升溫而呈熔融狀態(tài)。這一作用十分重要。因?yàn)樗乖瓉聿荒茏髦亓φ{(diào)整的不穩(wěn)定固體結(jié)構(gòu)熔融，可通過對流實(shí)現(xiàn)調(diào)整，發(fā)生了重元素沉向地心、輕元素浮向地表的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)過程在整個(gè)地質(zhì)時(shí)期均有發(fā)生，但在地球形成初期尤為盛行。在這種作用下，地球內(nèi)部物質(zhì)的位能有轉(zhuǎn)變?yōu)楹暧^動(dòng)能和微觀動(dòng)能的趨勢。微觀動(dòng)能即分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，它的加大能使地殼內(nèi)的溫度進(jìn)一步升高，并使熔融現(xiàn)象加強(qiáng)。宏觀動(dòng)能的加大，使原已堅(jiān)實(shí)的地殼發(fā)生遍及全球的或局部的掀裂。這兩者的結(jié)合會(huì)導(dǎo)致造山運(yùn)動(dòng)和火山活動(dòng)。在地球形成時(shí)被吸積并錮禁于地球內(nèi)部的氣體，通過造山運(yùn)動(dòng)和火山活動(dòng)將排出地表，這種現(xiàn)象稱為“排氣”。地球形成初期遍及全球的排氣過程，形成了地球的次生大氣圈。這時(shí)的次生大氣成分和火山排出的氣體相近。而夏威夷火山排出的氣體成分主要為水汽（約占79%）和二氧化碳（約占12%）。但根據(jù)H.D.霍蘭（1963）的研究，在地球形成初期，火山噴發(fā)的氣體成分和現(xiàn)代不同，他們以甲烷和氫為主，尚有一定量的氨和水汽。　次生大氣中沒有氧。這是因?yàn)榈貧ふ{(diào)整剛開始，地表金屬鐵尚多，氧很易和金屬鐵化合而不能在大氣中留存，因此次生大氣屬于缺氧性還原大氣。次生大氣形成時(shí)，水汽大量排入大氣，當(dāng)時(shí)地表溫度較高，大氣不穩(wěn)定對流的發(fā)展很盛，強(qiáng)烈的對流使水汽上升凝結(jié)，風(fēng)雨閃電頻仍，地表出現(xiàn)了江河湖海等水體。這對此后出現(xiàn)生命并進(jìn)而形成現(xiàn)在的大氣有很大意義。次生大氣籠罩地表的時(shí)期大體在距今45億年前到20億年前之間。現(xiàn)在大氣 由次生大氣轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在大氣，同生命現(xiàn)象的發(fā)展關(guān)系最為密切。地球上生命如何出現(xiàn)是長期爭論的問題。А.И.奧巴林（1924）最早提出生命現(xiàn)象最初出現(xiàn)于還原大氣中的看法，其后有S.L.米勒（1952）等人在實(shí)驗(yàn)室的人造還原大氣中，用火花放電的辦法制出了一些有機(jī)大分子，如氨基酸和腺嘌呤等。腺嘌呤是脫氧核糖核酸和核糖核酸的主要成分。所以這種實(shí)驗(yàn)有一定意義。但20世紀(jì)60、70年代人們利用射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)在星際空間就有這些有機(jī)大分子，例如氨亞甲胺(CH2NH）、氰基(CN）、乙醛(CH3CHO）、甲基乙炔(CH3C2H）等。他們又曾將隕星粉末加熱，發(fā)現(xiàn)有乙腈(CH3CN）等揮發(fā)性化合物和腺嘌呤等非揮發(fā)性化合物。于是認(rèn)為生命的根苗可能存在于星際空間。但無論如何，即使“前生命物質(zhì)”來自星際空間，但最簡單的最早的生命，仍應(yīng)出現(xiàn)于還原大氣中。這是因?yàn)樵谘鯕獬渑娴拇髿庵校詈唵蔚纳w易于分解、難以發(fā)展。