Vraag:
Hoe komt het evenwicht van 21% zuurstof in de atmosfeer van de aarde tot stand?
Irigi
2015-03-24 03:09:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

De atmosfeer is 21% zuurstof. Ik neem aan dat er een evenwicht moet zijn tussen processen die zuurstof produceren (bijv. fotosynthese) en processen die zuurstof verbruiken (bijv. aërobe ademhaling).

Bovendien moet er een zelfregulerende negatieve terugkoppeling zijn die het evenwicht herstelt als het systeem ervan wordt verdreven. Als de hoeveelheid zuurstof werd verhoogd, iets waardoor deze vervolgens in de loop van de tijd zou afnemen, en als de hoeveelheid zuurstof zou worden verminderd, iets waardoor deze zou worden aangevuld.

Welke processen zijn verantwoordelijk voor deze negatieve feedback?

-1
Zal niet de tijd hebben om vóór volgende week te antwoorden, maar [Berner et al. 2003] (http://www.eos.ubc.ca/~mjelline/453website/eosc453/E_prints/AnnRev.31.100901.141329.pdf) en [Canfield 2005] (http://ourses.washington.edu/bangblue/ Canfield-History_of_Atmospheric_Oxygen-AnnRevEPS05.pdf) zijn een goed begin om deze vraag te beantwoorden.
Bovendien denk ik dat het idee dat er een evenwicht is, gebrekkig is: elke soort die betrokken is bij fotosynthese of ademhaling hebben allemaal hun eigen beperkingen die niet noodzakelijk verband houden met de zuurstofcyclus, dus elk evenwicht zou moeten veranderen telkens wanneer een soort verschijnt of uitsterven.
wat het bestaan ​​van negatieve feedbacks niet voorkomt, dus dat heeft natuurlijk geen invloed op de hoofdvraag
Deze Wikipedia-pagina legt het perfect uit als je naar Tabel 2 kijkt. Het laat zien hoe zuurstof gewonnen en verloren blijft in evenwicht. Https://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen_cycle#Capacities_and_fluxes
Twee antwoorden:
userLTK
2015-03-26 14:25:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik weet niet zeker of ik een goed technisch antwoord kan geven. Ik denk niet dat de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer van de aarde het gevolg is van evenwicht, maar meer een gevolg van de vorming van het zonnestelsel, de chemie en de biologie van de aarde.

Als je naar de formatie kijkt, want binnenste planeten, veel van het gas en ijs werden weggeblazen vanwege hun binnenbanen en de planeten werden te zwaar getroffen door zeer actieve coronale massa-ejecties in het vroege zonnestelsel. Er zijn 3 waarschijnlijke soorten planeten die dicht bij de zon staan: 1) kleine rotsachtige planeten (aarde, Mercurius, Venus, Mars), 2) hete jupiters, die groot genoeg zijn om waterstof op te vangen, ook al zijn ze dicht bij de zon en heet en 3) superaarde, die voldoende zwaartekracht hebben om waterstof op te vangen.

Een overvloed aan waterstof in een planetaire atmosfeer zou de vorming van zuurstof waarschijnlijk onmogelijk maken. De zuurstof zou zich binden met de waterstof.

De aarde had niet de zwaartekracht om veel waterstof vast te houden en een deel van de vroege atmosfeer zou zijn weggeblazen door grote meteooraanvallen en door coronale massa-ejecties, die veel vaker voor toen de zon nog jong was.

Een aanwijzing voor de vorming van de atmosfeer van de aarde is de vorming van de oceanen, omdat oceanen onmogelijk zouden zijn zonder een atmosfeer. De oceanen zijn 3,8 miljard jaar geleden gevormd, dus we moesten een atmosfeer hebben, in ieder geval voor ongeveer 3,8 miljard jaar.

http://people.chem.duke.edu/~jds/cruise_chem /oceans/ocean1.html

De atmosfeer van de jonge aarde bestond voornamelijk uit methaan (CH 4 ), ammoniak (NH 3 ), water damp (H 2 O) en kooldioxide (CO 2 ) volgens de link hierboven, zodra de aarde voldoende koel was, veranderde de waterdamp in vloeibaar water (regen) en de oceanen begonnen zich te vormen.

Snel vooruit naar de Great Oxygenation-gebeurtenis toen cyanobacteriën CO 2 uit de lucht trokken en O 2 loslieten. Al vroeg bindt de O 2 zich met ijzer in de oceaan en een deel ervan reageert waarschijnlijk met CH 4 en NH 3 in de atmosfeer als er is bliksem. Na verloop van tijd werd CO 2 uit de lucht gehaald, vervangen door O 2 en O 2 reageerde met CH 4 en NH 3 , die meer CO 2 , H 2 0 en N 2 produceren - de gemeenschappelijke elementen die we hebben vandaag.

Zuurstofniveaus op planeten met cyanobacteriën hangen waarschijnlijk af van hoeveel ijzer is opgelost in de oceanen en hoeveel waterstof er in de atmosfeer zit. Als er niet genoeg CO 2 is om genoeg O 2 te produceren om het ijzer en waterstof te verzadigen, krijgt de planeet waarschijnlijk nooit veel O 2 in zijn atmosfeer - dus het draait allemaal om de verhouding van vroege elementen. Superaardes krijgen misschien nooit een zuurstofatmosfeer - te veel waterstof.

Je krijgt ook factoren als de ontwikkeling van lignine (heb die van Neil deGrass 'Cosmos) - http: //evolution.about. com / od / Cosmos / fl / Cosmos-A-Spacetime-Odyssey-Recap-Episode-109.htm

Lignine maakte bomen mogelijk, maar niets kon bomen eten, dus bomen veroverden meer en meer koolstof, dus de CO 2 -niveaus daalden en de O 2 -niveaus stegen. Ongeveer 100 miljoen jaar later evolueerden termieten en door de vertering van bomen kwam veel van deze opgevangen CO 2 vrij en werden zuurstof en CO 2 geëgaliseerd.

Schaaldieren, om hun schelp te maken, nemen meer O 2 uit de lucht dan CO 2 (calciumcarbonaat bevat veel zuurstof). Dat is een langzaam proces, maar na verloop van tijd kost het wat O 2 uit de lucht, dus gedurende tientallen miljoenen jaren worden delen van de atmosfeer effectief afgezonderd en opgesloten in de aardkorst, maar na verloop van tijd , een deel hiervan wordt ook teruggevoerd naar de atmosfeer met vulkanische activiteit - dus het type aanwezige levensvormen is ook een factor en de mate van tektonische activiteit is een factor zoals het is, evenals de aanwezigheid van een Jupiter en hoeveel kometen er waarschijnlijk zijn om de planeet en de grootte van de planeet te raken.

Het is meer kans, het zonnestelsel en planetaire factoren die leiden naar de atmosfeer van een planeet.

Om je vraag te beantwoorden:

Dus als we de hoeveelheid zuurstof verhogen, zal het in de loop van de tijd afnemen en als we het verminderen, zal het weer aangevuld worden.

Moeilijke vraag met betrekking tot zuurstof. CO 2 is eenvoudiger. Omdat er een relatief klein percentage CO 2 in de lucht zit, zal meer CO 2 ertoe leiden dat een deel ervan in de oceaan oplost als carbolzuur, door de opwarming van de oceaan zou ook de oceanische opname van CO 2 kunnen vertragen. Omdat er zoveel meer zuurstof in de aarde is, 21% versus 0,04% CO 2 , een meetbare toename, zeg 21% tot 22%, zou je waarschijnlijk een lichte toename zien in opgeloste O 2 in de oceaan, maar verder denk ik niet dat je die extra zuurstof snel zou zien verdwijnen. Mijn gok is dat als een dergelijke toename zou plaatsvinden, het lang zou duren, honderdduizenden jaren, zo niet miljoenen, omdat het vastleggen van zuurstof vrij traag is. Insecten zouden vrij snel iets groter worden. Dat is misschien wel het meest opvallende effect.

Als je de O 2 -waarden aanzienlijk verhoogt, bijvoorbeeld van 21% naar 30%, worden de dingen merkbaar brandbaarder en na verloop van tijd zullen onze longen waarschijnlijk kleiner worden en zullen er waarschijnlijk andere effecten zijn . Maar ik geloof niet dat er een soort evenwicht is dat het vrij snel terug zou brengen naar 21%.

Klein punt om toe te voegen, maar het O2-percentage is niet consistent geweest in de geschiedenis van de aarde. Zie mooie grafiek: https://wattsupwiththat.files.wordpress.com/2013/06/oxygen_earths_atmosphere_historical.png (ik vind de bron niet leuk, maar het is een mooie grafiek). - bron: http://wattsupwiththat.com/2013/06/04/dr-vincent-gray-on-historical-carbon-dioxide-levels/
Ik ben het meestal eens met uw opmerking dat de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer misschien geen kwestie van evenwicht is. Ik ben het ook eens met de algemene strekking van uw betoog over de interactie van zuurstof- en biosfeerelementen. Vermijden van de woorden waarschijnlijk (komt 6 keer voor), mogelijk, zou, vermoedelijk & mijn gok + links naar referenties die uw uitspraken bevestigen, zou uw antwoord verbeteren.
Punt gemaakt. Maar als ik geen professor ben, gewoon een man die over dit spul heeft nagedacht, en ik heb de evolutie van de aarde altijd interessant gevonden, dus ik heb wat gelezen en wat nagedacht over het onderwerp, dus ik weet een beetje , maar geen echt onderzoek. Als ik echt onderzoek had gedaan, zou ik me meer op mijn gemak voelen om definitieve uitspraken te doen, maar als hobby zeg ik liever "waarschijnlijk".
farrenthorpe
2017-02-10 09:37:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Atmosferische zuurstof is niet in een evenwicht van 21%, het verandert gewoon heel langzaam. Zuurstof is bijvoorbeeld afgenomen met 0,7% in de afgelopen 800.000 jaar, waarschijnlijk als gevolg van toegenomen erosie (waardoor meer gesteente wordt blootgesteld dat kan worden geoxideerd) en koelere oceanen (die dan meer zuurstof kunnen opnemen). Dus hoewel het een langzaam proces is op geologische tijdschalen, varieert de hoeveelheid zuurstof in de lucht en is deze niet in echt evenwicht.

Zuurstof was niet overvloedig aanwezig in de vroege atmosfeer van de aarde en het is chemisch reactief, dus het kan moeilijk zijn om te accumuleren. Het werd voornamelijk gecreëerd door levensvormen en kon zich slechts om een ​​paar redenen significant ophopen in de loop van de geologische tijd:

  • Het meeste waterstof in de atmosfeer is ontsnapt, dus zuurstof reageert niet gemakkelijk in de atmosfeer
  • afname van vulkanische activiteit (die zwavel produceren dat kan reageren met zuurstof) zorgen ook voor meer ophoping van zuurstof.
  • zodra er voldoende zuurstof was om de ozonlaag te vormen, konden zich meer levensvormen ontwikkelen die meer zuurstof konden produceren

Het is belangrijk op te merken dat het idee van een negatieve feedback is al eerder gepostuleerd. Die natuurbrand zou namelijk de maximaal mogelijke atmosferische zuurstof kunnen beperken. Omdat verbranding gemakkelijker plaatsvindt in omgevingen met veel zuurstof, was het idee dat als het zuurstofgehalte in de atmosfeer met veel meer dan 21% zou toenemen, natuurbranden extreem genoeg zouden zijn om de overtollige zuurstof te verbranden (en daardoor de zuurstofproductie van bomen te verminderen). Er zijn echter aanwijzingen dat zuurstof in de lucht tot 35% bedroeg in het late paleozoïcum, wat het idee van natuurbrand als een negatief feedbackmechanisme niet ondersteunt. Bovendien zegt dit artikel door Wildman et al.:

Theoretische modellen suggereren dat zuurstof in de lucht concentraties bereikte van wel 35% O2 gedurende de afgelopen 550 m.j. Eerdere brandexperimenten met stroken papier zijn uitgedaagd dit idee, waarbij werd geconcludeerd dat oude bosbranden het plantenleven zouden hebben gedecimeerd als O2 het huidige niveau van 21% aanzienlijk zou overschrijden. Nieuwe thermochemie- en vlamverspreidingsexperimenten met natuurlijke brandstoffen zijn in tegenspraak met deze resultaten en geven aan dat aanhoudende verbranding van bosbrandstoffen met een vochtgehalte dat gebruikelijk is bij levende planten niet optreedt tussen 21% en 35% 02. Daarom zouden de branden in atmosferen met hoge zuurstofconcentraties hebben het voortbestaan ​​van plantengemeenschappen niet voorkomen. Tijden van hoge O2 komen ook overeen met waarnemingen van gelijktijdige brandwerende plantmorfologie, grote insecten en hoge concentraties fossiele houtskool.



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...