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Nossa atmosfera é composta 78% de nitrogênio e 21% de oxigênio, com traços de outros elementos, como água e dióxido de carbono. É uma mistura estranha se comparada às atmosferas de outros planetas: Júpiter e Saturno, por exemplo, são dominados por hidrogênio e hélio. A atmosfera densa de Vênus tem quase 96% de dióxido de carbono e quase 3% de nitrogênio, o que é quase a mesma proporção que a atmosfera de Marte. Então, por que a nossa atmosfera é tão dominada por nitrogênio?
Não foi sempre desse jeito. Assim como a maioria dos planetas, a atmosfera mais rudimentar da
Terra era dominada por hidrogênio e hélio. Esses dois elementos são, de longe, os mais abundantes no universo. Quase 92% dos átomos criados no Big Bang eram de hidrogênio. Todos os elementos na tabela periódica são formados por processos astrofísicos como fusões no coração de uma estrela. Até hoje eles constituem uma pequena parte dos elementos cósmicos.
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Quando planetas se formam inicialmente, são compostos, em sua maioria, de hidrogênio e hélio. Alguns átomos de hidrogênio formam laços com outros elementos, mas a maioria deles continua livre. Tanto o hidrogênio como o hélio são elementos livres, então eles tendem a evaporar para o espaço com o passar do tempo. Um planeta grande como Júpiter (11 vezes maior do que a Terra) tem a gravidade suficiente para atrair esse tipo de átomos, enquanto a Terra não tem.
Dos elementos restantes, carbono, nitrogênio e oxigênio são os mais abundantes. Isso se dá pelo fato de que a principal reação de fusão em estrelas é o ciclo CNO, que produz esses elementos. Eles reagem facilmente com outros elementos e produzem água (H2O), dióxido de carbono (CO2) e
amônia (NH3). Antigamente, a Terra era muito mais ativa do que hoje, e seus vulcões, que liberavam grandes quantidades dessas moléculas, ajudaram a fazer com que a atmosfera da terra fosse dominada por elas.
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A atmosfera formada pelo vulcanismo da Terra era, sim, dominada
pelo carbono, mas a Terra tinha também vastos oceanos de água líquida.
Dióxido de carbono dissolve muito facilmente na água, por isso nossos oceanos absorveram tanto do CO2, o que deixa a atmosfera dominada por amônia.
Este, por sua vez, é um elemento muito instável e, quando atingido pelos raios ultravioletas do Sol, ele se quebra em partes de nitrogênio e oxigênio. O hidrogênio liberado subiu à atmosfera, deixando o hidrogênio para trás.
A atmosfera da Terra poderia muito bem ser dominada por dióxido de carbono se não fosse pela aparição da vida. Cianobactérias usaram a luz do Sol e dióxido de carbono para produzir energia, e, consequentemente, produziram oxigênio.
À medida que o dióxido foi dividido pelas cianobactérias, mais CO2 era dissolvido no oceano. Isso deu a luz à nossa atmosfera moderna, dominada por nitrogênio e oxigênio.