地球の大気組成

質問

火星や金星の大気はCO2が９０％以上を占めるのに
対し、地球の大気はN2が７９％を占めています。
他の惑星と違いCO2が少なく、(0.04％以下）
O2が多い(21％)のは生物がいるからである。
という解説はよく聴きますが、ではなぜこのように
N2が圧倒的に多いのでしょうか？
火星も金星もN2は微量しかありません。
O2とCO2よりも私にはN2の多さの方が気になります。
どなたか教えてください！

回答No.6

maekawadesu

すでに多くの方が言われている通りだと思います。
組成比ではなくて、量で考えると、

金星：Ｎ２＝300　ＣＯ２＝9000　Ｏ２≒0
地球：Ｎ２＝80　 ＣＯ２≒0　　 Ｏ２＝20

こんな感じでしょうか？窒素は同じ位かな？
ＣＯ２の多くはＣＯ３－　のようなイオンの形で固体化されていると考えられますので、Ｏ２は微量しか増えていないのだと思います。

お礼

御礼が遅くなって申し訳ございません。

回答ありがとうございました

回答No.5

tanagotti

こんばんは。
大気組成は、絶対的な量で表さず相対比（成分比）で表すので混乱されているのだと思います。
地球においては、原始大気中の二酸化炭素が無機的（原始海洋中のカルシウムやマグネシウムなどと結合して固定）有機的（石灰藻類や植物による固定）に取り除かれたため相対的に窒素の比率が上がったのだと思います。

参考URL：

http://www.s-yamaga.jp/nanimono/chikyu/taikitokaiyonorekishi.htm#二酸化炭素

お礼

御礼が遅くなって申し訳ございませんでした。
回答ありがとうございました。

回答No.4

sekisei

地球や金星の材料となったのは、そうですね、超新星爆発を起こした星の残骸だと思います（地球にはウランや金もあるため）

超新星爆発を起こす程度の質量であれば、周期表で鉄までは合成されます。
そしてその星の中では炭素に陽子が吸収され窒素が生成されます。
さらに窒素に陽子が吸収されたりα線を出したりして酸素や炭素ができるCNOサイクルなどの反応があります。

確かに恒星内部では窒素が大量にはできないようです。
それに対して地球大気では主成分になっています。
この矛盾は窒素の持つ化学的反応性の乏しさにあると思います。
恐らく地球の材料の中には窒素よりも炭素や酸素の方が大量にあったのでしょうが、これらは化学的反応性が高く二酸化炭素や炭化物・酸化物
となり固体化してしまいます。
そのため気体として窒素は取り残されて二酸化炭素についで存在割合が高くなったのだと思います。

窒素の各惑星での量の違いの件ですが・・。
金星は窒素が大気中に３％程度、残りがほぼ二酸化炭素です。
大気圧が9300kPaで地球は100ｋPaで金星は地球の90倍あります。
ここで金星の二酸化炭素を取り除くと窒素の３％分270ｋPaの大気になると思われます。
大気中窒素の量的には金星の方が多いことになります。
金星に大量の海があり、生物が存在していれば窒素も二酸化炭素も化合物として地殻に固定されると思われますから地球大気に近い状態になると思います。

火星ですが、大気組成の割合は金星と概ね同じです。
ですから火星では単純に重力が弱いため大気が宇宙に逃げたのだと思われます。

タイタンは・・・地球よりも質量が小さい上に地球よりも分厚い大気を持っていてしかも窒素が大部分と謎だらけですね・・・。

長文になってごめんなさい。
また不明なところがあれば補足などから質問してください。

お礼

ありがとうございました。
私なりに考えて、授業の内容をもう一度見直して、
生命誕生前でも海がCO2を固定したのだと言う結論に
達しました。

回答No.3

sekisei

太陽系が出来るときの材料の内、気体は水素やヘリウム、そして酸素と窒素でした。
そのうち水素やヘリウムは軽いため地球近辺には留まれず遠くに飛んでしまいました。
そして地球近辺では窒素や酸素が残りましたが、酸素は化合力が強いため大気中から減ってしまい、化合力の小さい窒素が大気中にに残りました。

ちなみにＮ２は恒星内の核融合反応でわりと出来やすい元素です。

結局は宇宙で生成されやすい中で気体でかつ反応性が低いのが窒素ということでしょう。

補足

では、なぜ火星や金星には窒素が少ないの？
と言う質問になってしまうのですが、、、

ちなみに...
太陽系は第2世代の恒星であり、確かに水素ヘリウム以外のガスが材料になっています。
恒星内の核融合反応でできやすいのは炭素、酸素。
それから重い星ならマグネシウム、ネオン、シリコン～鉄まで合成しますが、窒素はどうでしょう？

惑星の材料としての固体成分は岩石金属のほかに氷やアンモニアNH3などもありますが、これは小惑星軌道以遠に多い成分。
太陽系の他の惑星で窒素の大気を持つのは土星の衛星、タイタンだけです。
結局まだ良くわかっていないのでしょうかねぇ～

回答No.2

sekisei

量的な話は私もNo1さんの言われるとおりだと思います。

なぜ地球のN2割合が多いかについては、実はN2が多いのではなくCO2が少ないのです。

地球には海があるためCO2が海水に吸収されます。
さらにサンゴなどの作用で固体化（炭酸カルシウム）されます。
また植物や植物プランクトンにより分解されることも同様にCO2を減少させた要因です。

それによって大気中からCO2が除外されN2が大量に残り大気中の割合が大きくなったのです。

補足

＞なぜ地球のN2割合が多いかについては、実はN2が多いのではなく
＞CO2が少ないのです。

やはりそうですか、今まで訊ねた方たちも皆さんそうおっしゃるのですが、納得できないです。
一方では、CO2が減った分はO2が増えたのだ！と言われるのです。

「大気中からCO2が除外されN2が大量に残り・・・」と言うところなのですが、
なぜN2が大量に残り、つまりもともとあったのでしょうか？
火星にも金星にも3.4％と2.7％です、なぜ地球だけにN2が多いの～～～？？？？

"Life in the Universe, A special issue of Scientific American, 1995"
によると、生命の誕生する前の40数億年前からN2が70％ほどを占め、
次が水の25％、そしてCO2、メタン、アンモニア。
それが40億年前までに(酸素産生生物登場前)にCO2が急に減り5％以下に、
したがってN2が96％以上になり、その他の気体はすべて微量です。
CO2はそのまま減り続け、25億年前から一気にO2の割合が現在の21％に増え始めています。
つまりO2がN2を減らしたともいえる有様です。これはいったいどうしたことなのでしょうか？

回答No.1

Tacosan

金星の大気圧を考えると, 「金星の N2 が微量」とはいえないような....