大気の減少

還元性大気とは、酸素やその他の酸化性ガスや蒸気が存在しないことで酸化が防止され、容易に酸化されて遊離酸素を除去する水素、一酸化炭素、メタン、硫化水素などの活性還元性ガスを含む大気の状態である。原生代以前の初期地球は、約25億年前の後期新始生代から還元性の前生物的大気であったが、地球の大気は酸素の大幅な増加を経験し、主酸化剤として余剰の分子状酸素（二酸素、O ₂ ）を伴う酸化性大気に移行した。

鉄鋳物工場の主な役割は、鉄酸化物（精製された鉄鉱石）を鉄金属に変換することです。この還元は通常、天然ガス、水素（H ₂）、一酸化炭素の混合物からなる還元雰囲気を使用して行われます。副産物は二酸化炭素です。^[1]

金属加工では、金属を腐食させずに金属の応力を緩和するために、焼鈍炉で還元雰囲気が使用されます。非酸化性ガス（通常は窒素またはアルゴン）は、通常、希釈された量の還元ガスを使用できるようにキャリアガスとして使用されます。通常、これは燃料の燃焼生成物を使用し、CO：CO _{2の比率を調整することで実現されます。ただし、金属加工業界で一般的な他の還元雰囲気は、解離アンモニア、真空、および/またはN 2}、Ar、およびH ₂の適切な純度のガスの直接混合で構成されています。^[2]

還元雰囲気は、焼成中の陶磁器製品に特定の効果をもたらすためにも使用されます。還元雰囲気は、通風を減らして窯内の酸素を奪うことで、燃料燃焼窯内で生成されます。酸素レベルが低下すると、燃料が不完全燃焼し、窯内の炭素レベルが上昇します。高温では、炭素は釉薬の着色剤として使用される金属酸化物内の酸素と結合してそれを除去してしまいます。この酸素の損失により、釉薬内の金属が酸化されていない形で見えるようになるため、釉薬の色が変化します。還元雰囲気は、粘土本体の色にも影響を与える可能性があります。ほとんどの石器と同様に、粘土本体に鉄が含まれている場合、還元雰囲気の影響も受けます。

ほとんどの商業用焼却炉では、炭素を含む煙の放出を促進するために、まったく同じ条件が作り出されます。これらの煙は、酸素が徐々に注入される再燃焼トンネルで酸化されます。発熱酸化反応により、再燃焼トンネルの温度が維持されます。このシステムにより、固形物の容積が減少する焼却炉セクションでより低い温度を使用できます。

初期地球の大気は還元性であったと広く推測されている。生命の起源に関するいくつかの仮説に関連するミラー・ユーリーの実験では、メタン、アンモニア、硫化水素の混合大気からなる還元性大気中での反応が行われた。^{[3] [4]生命の起源に関するいくつかの仮説では、}シアン化水素（HCN） からなる還元性大気が想定されている。実験では、HCNはアンモニアの存在下で重合して、アミノ酸を含むさまざまな生成物を与えることが示されている。^[5]同じ原理が 火星、金星、タイタンにも当てはまる。

シアノバクテリアは、酸素発生型光合成を進化させた最初の光合成独立栄養生物であると考えられており、始生代後半にかけて、地球の海洋、地表、大気中の還元剤がすべて枯渇し、大気中の酸素濃度が徐々に増加して、いわゆる酸化大気に変化しました。この酸素の増加は、当初は3億年にわたる氷河期を引き起こし、当時主に嫌気性菌が優勢だった生物圏を壊滅させ、生き残った嫌気性コロニーは、新たに進化した好気性菌と共生する微生物マットへと進化せざるを得ませんでした。一部の好気性細菌は最終的に他の嫌気性細菌（おそらく古細菌）内で共生し、その結果生じた共生により、まったく新しい生命の系統である真核生物が進化しました。真核生物はミトコンドリアの好気呼吸を利用して細胞活動を活性化し、生命が繁栄してより複雑な形態に進化することができました。^[6]大気中の酸素が増加したことで、最終的にオゾン層も形成され、有害な電離紫外線を遮断しました。そうでなければ、この紫外線は表面水を光分解し、陸上や海面での生命を不可能にしていたでしょう。

初期の還元的な大気と仮定されるものとは異なり、冥王代大気の酸素レベルは現在のレベルと似ていたという証拠が存在する。 ^[7]これらの結果は、生命誕生前の構成要素が銀河の他の場所から運ばれたことを示唆している。しかし、この結果は、嫌気性生物から好気性生物への生命の旅に関する既存の理論に反するものではない。この結果は、初期の大気中の炭素、水素、硫黄を含むガス分子の性質を定量化しているが、はるか後の空気中の自由酸素の増加については何も明らかにしていない。^[8]

• 地球の大気
• 大酸化イベント – 古原生代における大気中の酸素の急増
• 古気候学 – 古代の気候の変化の研究
• 古大気 – 特に地質学上の過去の地球の古代の大気
• 酸化還元 – 原子の酸化状態が変化する化学反応