Afbeelding in de hoofding: Op Aarde zijn de atmosfeer, hydrosfeer, biosfeer en lithosfeer in evenwicht met elkaar. Dat evenwicht is wel altijd in evolutie op lange termijn. Bron : https://qsstudy.com/evolution-atmosphere-hydrosphere/
We vergeten nogal gemakkelijk dat de atmosfeer over lange termijn continu verandert. De wereld om ons heen, met moderne dieren (dus ook mensen) en planten zijn helemaal aangepast aan onze huidige atmosfeer. De twee dominante vormen van metabolisme bijvoorbeeld – fotosynthese en ademhaling – zijn prima afgestemd op de heersende concentraties van zuurtofgas (O2) en koolzuurgas (CO2). En als we kijken naar het volledige spectrum van elektromagnetische straling dat onze zon uitstraalt, en wat de aardse atmosfeer hiervan doorlaat, zien we het volgende:
Elektromagnetische straling met hoger energienveau dan UV (dus X-stralen en Gamma-stralen) interageren sterk met de verschillende moleculen in de lucht, vooral O2 en N2 dus. Hun fotonen bevatten genoeg energie om elektronen uit hun baan te ‘slaan’. Onze relatief dikke atmosfeer bevat zoveel moleculen dat de X- en gamma-stralen door interacties eigenlijk al hun energie kwijt geraken voordat ze in de onderste lagen geraken. Daarom zijn we op de grond beschermd tegen deze stralingen.
De UV stralen met hoger energieniveau (UVb en UVc) verliezen dan weer hun energie in de ozonlaag in de stratosfeer (meest uitgesrpoken op 20-30 km hoogte). Dat komt omdat de ozon molecule uit elkaar valt wanneer een UV-foton erop invalt. Dit UV-foton heeft precies de hoeveelheid energie die de orbitalen van ozon nodig hebben om uiteen te vallen. De ozon valt uiteen in atomaire zuurstof en zuurstofgas. Deze producten gaan heel snel weer met elkaar reageren tot nieuwe ozon-moleculen met afgifte van warmte-energie, maar ondertussen is de UV straling geabsorbeerd. Op de grond zijn we dus ook beschermd tegen deze straling. Aardse landorganismen hebben cellen en weefsels die snel beschadigd geraken door UVb, UVc, X-stralen en gammastralen. Dat is natuurlijk geen toeval.
Als je verder kijkt naar het elektromagnetische spectrum van hierboven, dan zien we dat er ook een afscherming is voor bepaalde delen van de infrarood banden. De werkelijkheid vertoont meer variatie dan op de vereenvoudigde tekening hierboven, maar als algemene trend kan je wel stellen dat infraroodstralen steeds minder door onze atmosfeer geraken naarmate ze langere golflengtes hebben. Dit komt voornamelijk omdat broeikasgassen deze straling absorberen.
In het spectrum dat op de grond terecht komt zien we dus – naast de langste golflengtes zoals radiogolven – dat vooral het zichtbaar licht en aansluitend een beetje UV en een beetje IR op het oppervlak van de Aarde. Dat zijn juist ook de golflengtes die onze ster het meest uitstraalt. Dierenogen zijn natuurlijk niet toevallige gevoelig voor precies deze golflengtes (daarom noemen we deze band ook ‘zichtbaar licht’). En fotosynthetische cellen hebben prima leren gebruik maken van zichtbaar licht als energiebron om levende cellen te maken. Alles lijkt wel ideaal op elkaar afgestemd. Maar op de jonge Aarde was het niet altijd zo. In de eerste versies van de aardatmosfeer zouden de planten en dieren die we kennen meteen sterven. We geven in de volgende paragrafen een kort overzicht van die vroege atmosfeer evoluties.
