История атмосферы — это в значительной мере история ее ос­новных составных частей (азота и кислорода) и важных для климата термодинамически активных примесей (углекислого газа и водяного пара).

Современный состав атмосферного воздуха приведен в табл. 2.4.

Главной составной частью атмосферного воздуха сейчас яв­ляется азот (78% по объему). Азот — химически малоактивный газ, но он входит необходимой частью в состав живой материи. Во многих случаях в выделяющихся из мантии вулканиче­ских газах совсем не отмечается азота. Вместо него в замет­ных количествах присутствует аммиак. Это позволяет предпо­ложить, что наблюдаемый в вулканических газах свободный азот в основном является продуктом окисления аммиака атмо­сферным кислородом и что азот попадал в первичную атмо­сферу именно в виде аммиака. Аммиак очень хорошо растворяется в воде: при нормальных условиях в 1 объеме воды растворяется около 700 объемов ам­миака. Поэтому почти весь выделявшийся с вулканическими газами аммиак растворялся в конденсирующихся капельках воды и вымывался из атмосферы, где его оставалось очень мало. Некоторое количество остававшегося аммиака распада­лось под действием ультрафиолетового излучения Солнца, сво­бодно проходившего сквозь тонкую первичную атмосферу. Какими бы ни были промежуточные звенья на пути эволюции от азотсодержащих газов вулканических извержений до сво­бодного азота, нарастание массы азота атмосферы происходило, вероятно, в темпе, задаваемом эволюцией недр Земли. Надо иметь в виду, что важные изменения в ха­рактере этой эволюции произошли вследствие возникновения жизни. Эти изменения заключались главным образом в окисле­нии аммиака, а также в изъятии некоторой части азота при синтезе живого вещества и захоронении органических останков.

Вторым по объему элементом в современной атмосфере является кисло­род. Считается установленным, что первичная атмосфера Земли была практически бескислородной. Этому имеется целый ряд независимых доказательств. Первое из них – состав вул­канических газов. Даже в современных вулканических выделе­ниях, как упоминалось, очень мало кислорода, причем в пробах вулканических газов его тем меньше, чем тщательнее и чище методика отбора проб. В выделениях некоторых вулканов кис­лород полностью отсутствует. Кислород необходим для жизни, но, будучи исключительно сильным окислителем, он в то же время – яд для самых низкоорганизованных анаэробных микроорганизмов. Современные пред­ставления о возникновении жизни, надежно подкрепленные экс­периментами, служат одним из важных аргументов в пользу бескислородной первичной атмосферы. Возникновение жизни из неорганической материи связано с постепенным усложнением ее организации. Из простых неор­ганических молекул возникают органические сначала микро-, а затем и макромолекулы, появляются коацерваты, форми­руются мембраны, возникает метаболизм и т. д. Если бы кисло­род находился в атмосфере и в океане в больших количествах, то он, безусловно, препятствовал бы такому развитию еще на стадии формирования органических микромолекул.