地球的大氣層里存在著多種氣體，在它們之中，我們最熟悉的無疑就是氧氣了，畢竟我們每時每刻都需要氧氣，但地球大氣中最多的氣體，其實不是氧氣，而是氮?dú)?，實際上，地球大氣中氧氣的含量約為21%，而氮?dú)獾暮縿t約為78%，大概是氧氣的3.7倍。

那么，地球大氣中為什么會有如此多的氮?dú)?，它們是哪來的呢？下面我們就來聊一下這個話題。

根據(jù)科學(xué)界的主流觀點(diǎn)，宇宙誕生于大約138億年前，在早期宇宙中，只有像氫、氦這樣的相對質(zhì)量很輕的元素，而像氮這樣相對質(zhì)量較重的元素，則是在后來通過恒星內(nèi)部的核聚變產(chǎn)生的，至于相對質(zhì)量比鐵更重的元素，則主要是在中子星碰撞、超新星爆發(fā)這樣的高能事件中產(chǎn)生。

所以如果追根溯源的話，地球大氣中的氮元素，其實都是那些遠(yuǎn)古的恒星產(chǎn)生的，在它們消亡之時，會將自己“一生”所創(chuàng)造的各種元素拋灑在宇宙之中，而氮元素則是其中的一種，隨著時間的流逝，這些氮元素會不斷的擴(kuò)散，其中的一部分，就來到了太陽系的“前身”——“太陽星云”。

簡單來講，“太陽星云”就是一片巨大的原始星云，在大約46億年前，這片星云因為某種擾動而發(fā)生了引力坍縮，在此過程中，隨著物質(zhì)密度和溫度的不斷地提升，太陽首先在這片星云的中心形成，而殘余的物質(zhì)則逐漸形成了太陽系中的各種天體，其中就包括了地球。

也就是說，地球大氣中氮元素的直接來源，其實就是“太陽星云”，不過需要指出的是，這些氮元素中的絕大部分并不是一開始就以氮?dú)夥肿拥男问酱嬖?，實際上，它們轉(zhuǎn)變成氮?dú)猓怯幸粋€過程的。是什么呢？我們接著看。

需要知道的是，宇宙中的元素比例極不均勻，其中氫就占據(jù)了大約73.9%，氦則占據(jù)了大約24%，而氮的豐度雖然也比較靠前，但所占的比例卻僅有大約0.1%，所以宇宙中的氮原子之間很難直接“遇上”，并結(jié)合成氮?dú)夥肿?，而在絕大多數(shù)的時候，它們“遇上”的，都是氫和氦。

但由于氦是極不活潑的元素，即使氮“遇上”氦，也不會有什么反應(yīng)，因此宇宙中絕大部分的氮，都會與氫結(jié)合成化合物，其中最常見的就是氨氣。

這樣的情況在“太陽星云”中也同樣存在，在地球的形成過程中，盡管其引力不能對氫氣和氦氣等分子量相對很輕的氣體形成有效的束縛，但卻足以束縛分子量更重的氣體，而氨氣分子就是其中之一，所以地球的原始大氣之中，其實就存在著大量的氨氣，而這些氨氣，正是現(xiàn)代地球大氣中氮?dú)獾闹饕獊碓础?/p>

氨氣分子的分子式為“NH3”，我們可以將其簡單地理解為，氨氣分子就是由一個氮原子和三個氫原子通過“共價鍵”結(jié)合而成。

可以想象的是，如果有某種力量可以破壞掉它們之間的“共價鍵”，那氨氣分子就會被分解成氮和氫。那是否有這種力量呢？答案是肯定的，那就是太陽的短波輻射（主要是紫外線）。

所以地球原始大氣中的氨氣，就會被太陽的短波輻射“光解”成氮?dú)夂脱鯕?，這個過程可用反應(yīng)方程式“2NH3 = 3H2 + N2”來進(jìn)行描述。

正如前文所言，以地球的引力，是無法束縛住氫氣的，所以這些氫氣要不了多久就會從地球的大氣層頂逃逸，而氮?dú)夥肿拥姆肿恿勘劝睔膺€要重，因此它們就會被地球的引力牢牢地束縛住。

在此基礎(chǔ)上，再加上氮?dú)夥肿邮亲罘€(wěn)定的雙原子分子結(jié)構(gòu)，它們一旦形成，就不會再被“光解”，除此之外，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)也非常穩(wěn)定，在地球的自然環(huán)境中，它們很難與其他的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因此這些氮?dú)饩蜁粩嗟卦诘厍虼髿庵卸逊e。

隨著這個過程的持續(xù)，地球大氣中的氨氣越來越少，而氮?dú)鈩t越來越多，最終的結(jié)果就是，地球原始大氣中氮元素，幾乎都轉(zhuǎn)變成了氮?dú)猓⑶议L久地留存了下來，也正是因為如此，現(xiàn)代地球大氣中才會有大量的氮?dú)獯嬖凇?/p>

那地球大氣中的氧氣又是哪來的呢？簡而言之，在早期地球大氣中，其實含有大量的二氧化碳，而在地球上演化出了能夠進(jìn)行光合作用的生物之后，它們就能夠利用陽光的能量，把二氧化碳和水合成富能有機(jī)物，同時源源不斷地釋放出氧氣，久而久之，地球大氣中的氧氣就多了。

值得一提的是，早期地球大氣中的二氧化碳其實比氨氣多得多，在它們之中，其實只有一少部分被地球生物的光合作用吸收和轉(zhuǎn)化，而大部分的二氧化碳則是通過另一種途徑進(jìn)入了地球深處。

這個途徑可以簡單地描述為：二氧化碳會與地球表面的液態(tài)水發(fā)生反應(yīng)并生成碳酸，而碳酸則會進(jìn)一步與其他的元素（如鈣、鎂等）形成碳酸鹽，在此之后，這些碳酸鹽會不斷地沉淀下來，并隨著地球的地質(zhì)運(yùn)動漸漸地進(jìn)入到地球深處。

那么，假如沒有可以進(jìn)行光合作用的生物，也沒有液態(tài)水，地球大氣又會是什么樣子呢？其實看看地球“隔壁”的金星就知道了。

觀測數(shù)據(jù)表明，金星大氣中的氮?dú)饪傎|(zhì)量其實比地球還要多，但它們在大氣中所占的比例卻僅有3.5%左右，而其他的氣體，則幾乎全部是二氧化碳，以至于金星表面的大氣壓達(dá)到了地球的大約92倍，而之所以會這樣，有一個重要的原因就是：金星表面沒有任何生物，也沒有液態(tài)水。