II.

大気ができるまで

地球が誕生してから現在の大気ができるまでに、約46億年かかった。初期の大気は、火山からの火山噴出物だけでできていたと考えられている。しかし、現在の火山爆発で放出される気体(火山ガス)は、水蒸気、二酸化炭素、二酸化硫黄、窒素などで、酸素はほとんど放出されない。もしも、初期の地球大気が、これと同じ組成であったとすれば、現在の大気ができるまでにはさまざまな過程がおきていなくてはならない。その過程のひとつは、空気中の水蒸気が水にかわる凝結(凝縮)という現象である。地球が全体として冷えていく間に、火山からの水蒸気が大量に凝結して、最初の海ができたと考えられる。さまざまな化学反応も必要である。二酸化炭素は、一部は地殻の岩石と反応して炭酸塩となり、一部は海にとけこんだ。

のちに海中で、光合成のできるシアノバクテリア(藍色植物)が酸素をつくりはじめた。現在の大気中の酸素のほとんどは、光合成によって二酸化炭素と水からできたとされている(→ ストロマトライト)。大気が酸素をふくむようになった時期については、従来、岩石中の硫黄元素をしらべる方法により約23億2000万年前から約24億5000年前と推定されていた。しかし、2008年(平成20年)に日本の研究チームが、赤鉄鉱をふくむ岩石中の黄鉄鉱の分析結果から約27億6000万年前には酸素濃度が現在の1.5%にまで上昇していたとする調査結果を発表している。やがて、海洋と大気中の酸素は、約6億年前に海洋生物が呼吸をするのにじゅうぶんな量になり、4億年ほど前には陸上生物が呼吸するのにじゅうぶんな量になった。