二次大気

惑星形成中、太陽の原始惑星系円盤からのガスと塵が、形成中のすべての惑星に集積します。^{[ 10 ]}惑星の最終的な大きさによっては、この最初の一次大​​気を保持するのに十分な重力がない場合もあれば、恒星の太陽風によって惑星から大気が剥ぎ取られる場合もあります。^{[ 11 ]}木星や土星のような巨大惑星は、形成中に獲得した一次大気を保持できるほど大きくなりましたが、金星や地球のような地球型惑星は、元の大気を保持するのに十分な重力を持っていません。岩石でできているため、大気中にガスを生成する地質学的プロセスを経ることができます。

惑星が小さすぎると、形成時に獲得したガスをすべて保持するのに十分な重力がなくなります。そのため、太陽系が形成された星雲由来の水素（H _{2 ）を主成分とする主大気}^{[ 10 ]}が逃げ出し、惑星から完全に失われます。水素は最も軽い元素であるため、最も浮力が高く、自然に大気から逃げ出します。惑星が新しい大気を獲得するには、惑星自体にある物質で大気を作り出す必要があります。

火山活動は、さまざまな発生源から放出される二酸化炭素(CO ₂ ) や二酸化硫黄(SO ₂ )などの火山ガスを噴出する地質学的プロセスの一例です。 ^{[ 12 ]}高温の原始惑星段階では、溶融した惑星や衛星が冷えて表面が固まります。物質は依然としてガスを放出したがるため、地殻に開口部ができ、岩石の空洞に閉じ込められているガスが噴出します。この空洞には、惑星の形成中および形成後に惑星の表面に衝突する小惑星、流星、彗星などが含まれます。溶融したマグマや溶岩は、マグマや溶岩自体に溶解または結合したガスを保持することができ、圧力が昇華するのに十分なほど低くなる火山の開口部で放出されます。

水（H₂O _）は宇宙全体に非常にありふれた分子なので、太陽系形成期に小惑星や彗星が太陽系に水を運んできたと考えられています。水が最初に運ばれてくると、周囲の溶岩と混ざり合い、十分に冷えるまで閉じ込められます。火山は、上述の他のガスとともに、マグマに閉じ込められていた水蒸気も噴出します。地球の場合、その初期の二次大気はほぼ完全に水蒸気と二酸化炭素で構成されていました。^{[ 10 ]}

惑星が一次大気成分を失った後に二次大気を形成する方法は、惑星の天体地質学的条件と惑星系内での軌道条件に大きく依存します。異なる種類の恒星は、放出される放射照度と太陽風の量が異なり、これらは熱的および超熱的脱出によって惑星の大気を侵食する主な外因性要因です。^{[ 10 ]}例えば、水星は太陽に非常に近いため、太陽風によって大気が長い間剥ぎ取られており、大気を持っていません。HD 209458 b、TOI-849 b、そしておそらくCoRoT-7bのような系外惑星は、かつてガス惑星であったが、恒星に非常に近い位置にあったため大気が焼き尽くされ、地球型惑星に似た固体の核だけが露出した地底惑星であると疑われています（いわゆる「ホットジュピター」）。小惑星、彗星、準惑星などの他の天体との衝突（例：テイア衝突）は、既存の大気への揮発性物質の大量注入と放出（衝突侵食）の両方を引き起こします。地熱活動（火山活動、噴気孔、熱水噴出孔、氷火山など）などの内因的要因は、大気中に成分（例：ヘリウム、窒素、メタン、CO₂）を追加するガス放出と、大気から成分（特にCO₂ _）を吸収および除去する風化促進の両方を引き起こします。

地球の大気の場合、太陽がまだ暗かったにもかかわらず、その一次大気は比較的早い時期（太陽系形成後わずか約1億年後）に二次大気へと変化し始めました。これは、テイアと呼ばれる共軌道原始惑星との巨大衝突によって加速され、衝突時に大量の大気揮発性物質が侵食されただけでなく、地球の元の溶融地殻が破砕され、部分的に剥離したため、地球は冥王代を通じて大部分がガスを放出する溶岩惑星のままでした。これは、後期重爆撃期によってさらに悪化し、最終的に約 38億年前に地殻が長期的な固化を達成しました。^{[ 13 ]}地球の軌道が居住可能領域内に適度な位置にあること、および電離太陽風の大部分を偏向させることのできる磁場があることにより、始生代には温暖な古気候と活発な水循環をもたらすのに十分な温室効果(豊富なメタンとCO2による_{)を備えた、安定し}た還元性で窒素が優勢な二次大気が形成されました。^{[ 14 ]}