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La Terra si è formata circa 4,5 miliardi di anni fa, insieme agli altri sette pianeti del sistema solare. Mentre la Terra si raffreddava, si creava un'atmosfera primitiva dallo sfogo dei primi vulcani. La prima atmosfera non conteneva ossigeno e sarebbe stata tossica per gli esseri umani, così come la maggior parte della vita sulla Terra oggi.
Idrogeno ed elio
Si ritiene che la Terra si sia formata da gas e polvere in orbita attorno al sole. La stragrande maggioranza del gas sarebbe stata composta da elementi più leggeri, come l'idrogeno e l'elio. La Terra primitiva aveva una grande quantità di idrogeno ed elio nell'atmosfera e questo sarebbe lentamente fuggito nello spazio a causa della bassa massa di questi gas. Oggi, l'idrogeno e l'elio costituiscono meno dell'1 percento dell'atmosfera terrestre.
Vapore acqueo
Il vapore acqueo è stato prodotto dalle prime attività vulcaniche e anche dalle comete che trasportano l'acqua che colpiscono la terra. Il vapore acqueo rimase nella forma gassosa, poiché la Terra primordiale era troppo calda perché l'acqua esistesse in forma liquida. Gli oceani di acqua liquida non sono apparsi fino a circa un miliardo di anni dopo la formazione della Terra.
Diossido di carbonio
L'anidride carbonica è stata rilasciata dai vulcani sulla Terra primordiale ed è stato uno dei principali costituenti della sua atmosfera. Con l'invecchiamento della Terra, la quantità di attività vulcanica è diminuita e alcuni organismi hanno iniziato a utilizzare l'anidride carbonica nella fotosintesi. Ciò ha portato a un costante calo dei livelli di anidride carbonica. L'atmosfera di oggi è composta solo dallo 0,04 percento di anidride carbonica.
Azoto
Anche i vulcani della Terra primitiva hanno prodotto azoto, che è diventato un componente importante dell'atmosfera. L'azoto è essenziale per creare elementi costitutivi della vita, come gli aminoacidi. Oggi, l'azoto è il principale costituente dell'atmosfera terrestre, rappresentando circa il 78 percento dei gas.
Ossigeno
Non c'era ossigeno nella prima atmosfera fino a quando i semplici organismi non hanno sviluppato la capacità di eseguire la fotosintesi. Durante questo processo, la luce solare e l'anidride carbonica vengono utilizzati per creare energia, rilasciando ossigeno come sottoprodotto. Studi geochimici suggeriscono che l'ossigeno è diventato un componente dell'atmosfera circa 2 miliardi di anni dopo la formazione della Terra. Una piccola parte degli atomi di ossigeno legati per creare ozono - una molecola composta da tre atomi di ossigeno - nell'atmosfera superiore. Oggi l'ossigeno rappresenta circa il 21 percento dei gas atmosferici ed è essenziale per la vita. L'ossigeno molecolare semplice viene utilizzato dalla maggior parte delle creature viventi al fine di creare energia. Lo strato di ozono svolge un ruolo essenziale assorbendo la dannosa luce ultravioletta nell'atmosfera di oggi.