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A Terra se formou cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, juntamente com os outros sete planetas do sistema solar. À medida que a Terra esfriava, uma atmosfera primitiva foi criada pela eliminação de gases nos primeiros vulcões. A atmosfera primitiva não continha oxigênio e teria sido tóxica para os seres humanos, assim como para a maioria das outras vidas na Terra hoje.
Hidrogênio e Hélio
Acredita-se que a Terra tenha se formado a partir de gás e poeira que orbitam o sol. A grande maioria do gás seria composta pelos elementos mais leves, como hidrogênio e hélio. A Terra primitiva possuía uma grande quantidade de hidrogênio e hélio na atmosfera e isso teria escapado lentamente para o espaço devido à baixa massa desses gases. Hoje, hidrogênio e hélio compõem menos de 1% da atmosfera da Terra.
Vapor de água
O vapor de água foi produzido pela atividade vulcânica inicial e também a partir de cometas que carregam água que afetam a Terra. O vapor de água permaneceu na forma gasosa, pois o início da Terra era quente demais para que a água existisse na forma líquida. Os oceanos de água líquida não apareceram até aproximadamente um bilhão de anos após a formação da Terra.
Dióxido de carbono
O dióxido de carbono foi liberado pelos vulcões no início da Terra e foi um dos principais constituintes de sua atmosfera. À medida que a Terra envelheceu, a quantidade de atividade vulcânica diminuiu e alguns organismos começaram a utilizar dióxido de carbono na fotossíntese. Isso levou a um declínio constante nos níveis de dióxido de carbono. A atmosfera de hoje consiste em apenas 0,04% de dióxido de carbono.
Azoto
Vulcões no início da Terra também produziram nitrogênio, que se tornou um componente importante da atmosfera. O nitrogênio é essencial para criar blocos de construção da vida, como aminoácidos. Hoje, o nitrogênio é o maior constituinte da atmosfera da Terra, respondendo por aproximadamente 78% dos gases.
Oxigênio
Não havia oxigênio na atmosfera primitiva até que organismos simples evoluíssem a capacidade de realizar a fotossíntese. Durante esse processo, a luz solar e o dióxido de carbono são usados para criar energia, liberando oxigênio como subproduto. Estudos geoquímicos sugerem que o oxigênio se tornou um componente da atmosfera aproximadamente 2 bilhões de anos após a formação da Terra. Uma pequena proporção dos átomos de oxigênio se une para criar ozônio - uma molécula composta por três átomos de oxigênio - na atmosfera superior. Hoje, o oxigênio é responsável por aproximadamente 21% dos gases atmosféricos e é essencial para a vida. O oxigênio molecular simples é usado pela maioria dos seres vivos para criar energia. A camada de ozônio desempenha um papel essencial absorvendo a luz ultravioleta prejudicial na atmosfera de hoje.