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지구의 대기는 항상 고정적인 비율로 존재하나요?

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 처음의 원시대기는 태양 성운에 존재하는 수소에 의해서 주로 구성되었다고 합니다. 과학자들은 토성이나 목성과 같은 거대한 가스에서 발견되는 수증기(H20)나 메탄(C H4)와 같은 간단한 형태의 수소화물이 존재했을 것이라 고 예상하는데요. 그러나 태양 성운이 사라지고 나서부터 이러한 가스들은 태양풍에 의해 부분적으로 날아가 버렸 다고 합니다.두 번째 대기는 화산 폭발이나 소행성에 의한 거대한 충 돌로 인해 많은 양의 질소와 이산화탄소 등이 공급되었다 고 하는데요. 만약 당시에 현재의 생물들이 이 자리에 있 었다면 바싹 말라 모두 전멸했을 것이라고 합니다.그 다음으로는 지구가 서서히 냉각되면서 수증기가 응결 되고 강수로 내려 최초의 원시 해양이 만들어지게 되는데 요. 이때 원시 해양은 산성을 띠고 있었으므로 같은 산성 인 이산화탄소는 바로 녹지 못했기 때문에, 시간이 지나 면서 조금씩 녹아들었고, 원시 해양이 서서히 중성으로 변화되어 갔다고 합니다. 이때 이산화탄소가 탄산염 퇴적 물 형태로 바다에 퇴적되면서 대기에서 이산화탄소의 비 율이 줄어들었고, 현재와 비슷해졌다고 합니다. 또한 질 소도 오랫동안 대기 가운데 머무르면서 현재 비율을 차지 하게 되지요.이러한 상태의 대기가 약 20억 년까지 지속되었는데요.시생대 시대의 말의 27억 년 전 스트로마톨라이트 화석 에서 발견된 남조류에 의한 광합성을 통해서 이때 비로소 산소를 대기 중에 포함하게 됩니다. 그 이후 생성된 철광 의 붉은색은 산소가 형성됐다는 결정적인 증거라고 할 수 있지요.세 번째 대기는 판 구조론과 관련되어 있는데요. 판의 이 동으로 인한 끊임없는 성분의 재배열과 지각의 탄산염 광 맥으로부터의 이산화탄소 이동에 의해 오랜 기간 동안 변 화해 왔습니다.대기 중의 산소의 양은 6억 년 전부터 변동을 거듭하여2.8억 년 전에는 현재의 수치인 21%보다 상당히 높은 약 30%로 최고치에 도달하였는데요. 크게 두 가지의 주 요 과정들이 대기의 변화를 지배하였다고 합니다.하나는 식물들이 광합성을 하기 위해 대기 중의 이산화탄 소를 사용하여 산소를 배출해낸 것이고, 또 다른 하나는 황철석의 붕괴와 화산 폭발로 인해서 대기로 유입된 산화 된 황으로부터 막대한 양의 산소가 환원된 것입니다. 또 한 화산 분출은 식물이 산소로 바꿀 수 있는 이산화탄소 를 방출시켰습니다.현재의 대기는 동물의 진화 과정을 촉진시키기에 충분한 약 21%의 산소를 함유하고 있고, 최근에 지구 온난화를 유발하는 주범인 온실가스가 대기에 축적되면서 앞으로 한차례 더 대기의 변화가 일어날 것으로 보고 있습니다.# 산소 형성의 비밀?그럼 대기에서 질소 다음으로 대기에서 가장 많은 비율을 차지하고 있는 산소는, 어떻게 형성된 것일까요?산소는 생물의 화학 작용에 의해 형성된 것으로 추정되는 데요. 생물들이 진화하면서 부산물로 배출한 것으로 보고 있습니다. 이 과정은 대략 35억 년 전에 시작되었는데 처 음엔 원시 해양 생물들이 광합성을 하여 산소를 부산물로 배출하다 후에 호기성 생물들과 광합성 하는 생물들이 어 울려서 비로소 오늘까지 생물을 통한 끊임없는 산소의 순 환을 이룬 것이지요.그 후, 약 4억 년 전에 대기 중의 산소의 양이 충분히 증 가하면서 태양광선에 의하여 성층권의 산소 중 일부가 2 개의 산소원자로 나뉘고 이 산소원자가 다른 산소 분자와 결합하여 오존이 생성되었다고 합니다.이 엷은 오존층은 오늘날까지 지속되는 중요한 역할을 하 기 시작하는데요. 즉, 자외선을 흡수하여 지표에 내려오 는 자외선의 양을 줄임으로서 더 복잡한 다세포 생물들이 진화할 수 있도록 도왔습니다. 만약 오존층이 없었다면 상당한 피해를 입었겠지요? 오존층이 생긴 이후, 다양한 복잡한 생물들이 형성되어 진화했고 번성하게 되었습니다.출처 : 기상청 블로그 - 대기는 어떻게 만들어 진걸까? - 대기의 형성과 진화과정즉 현재의 오존층이 지속적으로 파괴되면 지구에 들어오는 태양에너지에 의해서 어떤 기체가 더 많이 분포되고 더 적게 분포될수 있습니다.

학문 / 지구과학·천문우주

24.04.02

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