Prebiotic atmosphere
પ્રીબાયોટિક વાતાવરણ એ આજના જૈવિક, ઓક્સિજન સમૃદ્ધ ત્રીજા વાતાવરણ પહેલાં અને પૃથ્વીની રચનાના પ્રથમ વાતાવરણ (જે મુખ્યત્વે પાણીની વરાળ અને સરળ હાઇડ્રાઇડ હતું) પછી પૃથ્વી પર હાજર બીજું વાતાવરણ છે. આશરે 4.5 અબજ વર્ષો પહેલા પૃથ્વીની રચનામાં બહુવિધ અથડામણ અને ગ્રહોના ગર્ભોનું સંયોજન સામેલ હતું. આ પછી પૃથ્વી પર <100 મિલિયન વર્ષનો સમયગાળો આવ્યો જ્યાં મેગ્મા મહાસાગર હાજર હતો, વાતાવરણ મુખ્યત્વે વરાળ હતું અને સપાટીનું તાપમાન 8,000 K (14,000 °F) સુધી પહોંચ્યું હતું. પૃથ્વીની સપાટી પછી ઠંડી પડી અને વાતાવરણ સ્થિર થયું, જે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણની સ્થાપના કરે છે. આ સમયગાળા દરમિયાન પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ આજની તુલનામાં તદ્દન અલગ હતીઃ સૂર્ય અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને એક્સ-રે તરંગલંબાઇમાં એકંદરે મંદ છતાં તેજસ્વી હતો, ત્યાં એક પ્રવાહી સમુદ્ર હતો, તે અજ્ઞાત છે કે ત્યાં ખંડો હતા પરંતુ દરિયાઈ ટાપુઓ સંભવિત હતા, પૃથ્વીની આંતરિક રસાયણશાસ્ત્ર (અને આમ, જ્વાળામુખીની પ્રવૃત્તિ) અલગ હતી, અને ત્યાં પ્રભાવકોનો મોટો પ્રવાહ હતો (દા. ત. ધૂમકેતુઓ અને એસ્ટરોઇડ્સ) પૃથ્વીની સપાટી પર અથડાય છે. અભ્યાસોએ ભૂ-રાસાયણિક માહિતીનું વિશ્લેષણ કરીને અને પ્રારંભિક પૃથ્વી પર્યાવરણ વિશેના આપણા જ્ઞાનનો સમાવેશ કરતા સૈદ્ધાંતિક નમૂનાઓનો ઉપયોગ કરીને પ્રીબાયોટિક વાતાવરણની રચના અને પ્રકૃતિને મર્યાદિત કરવાનો પ્રયાસ કર્યો છે. આ અભ્યાસો સૂચવે છે કે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં આધુનિક પૃથ્વી કરતાં વધુ CO2 હોય છે, આધુનિક સ્તરના 2ના પરિબળમાં N2 હોય છે અને O2નું પ્રમાણ ખૂબ ઓછું હોય છે. વાતાવરણીય રસાયણશાસ્ત્રમાં "નબળો ઘટાડો" થયો હોવાનું માનવામાં આવે છે, જ્યાં CH4, NH3 અને H2 જેવા ઘટાડેલા વાયુઓ ઓછી માત્રામાં હાજર હતા. પ્રીબાયોટિક વાતાવરણની રચનામાં સમયાંતરે પ્રભાવકો દ્વારા ફેરફાર કરવામાં આવતો હતો, જેના કારણે વાતાવરણ અસ્થાયી રૂપે "મજબૂત રીતે ઘટ્યું" હોઈ શકે છે. પ્રીબાયોટિક વાતાવરણની રચનાને મર્યાદિત કરવી એ જીવનની ઉત્પત્તિને સમજવાની ચાવી છે, કારણ કે તે પૃથ્વીની સપાટી પર અમુક રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને સરળ બનાવી શકે છે અથવા અટકાવી શકે છે જે પ્રથમ જીવંત જીવતંત્રની રચના માટે મહત્વપૂર્ણ માનવામાં આવે છે. પૃથ્વી પરના જીવનની ઉત્પત્તિ અને ઓછામાં ઓછા 3.5 અબજ વર્ષો પહેલા અને સંભવતઃ ઘણા વહેલા વાતાવરણમાં ફેરફાર કરવાનું શરૂ કર્યું હતું, જે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણનો અંત દર્શાવે છે. પર્યાવરણીય સંદર્ભ પ્રીબાયોટિક વાતાવરણની સ્થાપના એવું માનવામાં આવે છે કે પૃથ્વીની રચના 4.5 અબજ વર્ષો પહેલા સૌર નિહારિકામાંથી સામગ્રી એકત્ર કરીને થઈ હતી. પૃથ્વીના ચંદ્રની રચના અથડામણમાં થઈ હતી, ચંદ્રની રચનાની અસર, પૃથ્વીની રચનાના 30-50 મિલિયન વર્ષો પછી થઈ હોવાનું માનવામાં આવે છે. આ અથડામણમાં, થીયા નામની મંગળના કદની વસ્તુ આદિમ પૃથ્વી સાથે અથડાઈ હતી અને અથડામણના અવશેષોએ ચંદ્રની રચના કરી હતી. આ અથડામણ સંભવતઃ પૃથ્વીના મોટાભાગના આવરણને ઓગળવા અને તેનો આશરે 20 ટકા ભાગ બાષ્પીભવન કરવા માટે પૂરતી ઊર્જા પૂરી પાડે છે, જે પૃથ્વીની સપાટીને 8,000 K (~ 14,000 °F) જેટલી ઊંચી કરે છે. ચંદ્રની રચનાની અસર પછી પૃથ્વીની સપાટી ઊંચા તાપમાન (~ 2,500 K), ખડકની વરાળ અને વરાળથી બનેલું વાતાવરણ અને મેગ્મા મહાસાગર દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવી હતી. જેમ જેમ પૃથ્વી અસરમાંથી વધારાની ઊર્જાને દૂર કરીને ઠંડુ થાય છે, મેગ્મા મહાસાગર મજબૂત બને છે અને સ્થિર સ્થિતિ સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી મેન્ટલ અને વાતાવરણ વચ્ચે વોલેટાઇલ્સ વિભાજિત થાય છે. એવો અંદાજ છે કે પૃથ્વી ગરમ, અસર પછીના વાતાવરણમાંથી ક્રસ્ટલ રિસાયક્લિંગ સાથે સંભવિત વસવાટયોગ્ય વાતાવરણમાં પરિવર્તિત થઈ છે, જોકે તે આધુનિક પ્લેટ ટેક્ટોનિક્સથી અલગ છે, ચંદ્રની રચનાની અસર પછી લગભગ 4.4 અબજ વર્ષો પહેલા ખરબચડી છે. પૃથ્વીના ઇતિહાસમાં આ બિંદુથી જીવનની ઉત્પત્તિ સુધી હાજર વાતાવરણને પ્રીબાયોટિક વાતાવરણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જીવનની ઉત્પત્તિ ક્યારે થઈ તે જાણી શકાયું નથી. પૃથ્વી પરના જીવનનો સૌથી જૂનો સીધો પુરાવો આશરે 3.5 અબજ વર્ષ જૂનો છે, જેમ કે ઉત્તર ધ્રુવ, પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયાના અશ્મિભૂત સ્ટ્રોમેટોલાઇટ્સ. જૂના સમયથી પૃથ્વી પરના જીવનનો અનુમાનિત પુરાવો (દા. ત. 3. 8 અને 4,1 અબજ વર્ષો પહેલા) એ દાવો કરવા માટે જરૂરી વધારાના સંદર્ભનો અભાવ છે કે તે ખરેખર જૈવિક મૂળનું છે, તેથી તે હજુ પણ ચર્ચાસ્પદ છે. આમ, પ્રીબાયોટિક વાતાવરણ 3.5 અબજ વર્ષો પહેલા અથવા તે પહેલાં સમાપ્ત થયું, તેને પ્રારંભિક આર્કિયન ઇઓન અથવા મધ્યથી અંતમાં હેડિયન ઇઓનમાં મૂક્યું. પ્રીબાયોટિક વાતાવરણની તપાસ કરવા માટે પ્રારંભિક પૃથ્વી પરના પર્યાવરણીય પરિબળોનું જ્ઞાન જરૂરી છે. પ્રિબાયોટિક વાતાવરણ વિશે આપણે જે જાણતા હોઈએ છીએ તે મોટાભાગે ઝિર્કોનમાંથી આવે છે-ઝિર્કોનિયમ સિલિકેટ (ZrSiO4) ના સ્ફટિકો. ઝીર્કોન્સ ઉપયોગી છે કારણ કે તેઓ તેમની રચના દરમિયાન પ્રીબાયોટિક પૃથ્વી પર થતી ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને રેકોર્ડ કરે છે અને તેઓ ખાસ કરીને ટકાઉ હોય છે. મોટાભાગના ઝિરકોન્સ જે પ્રીબાયોટિક સમયગાળાના છે તે પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયાના જેક હિલ્સ રચનામાં જોવા મળે છે, પરંતુ તે અન્યત્ર પણ જોવા મળે છે. કેટલાક પ્રીબાયોટિક ઝિર્કોનમાંથી ભૂ-રાસાયણિક માહિતી પ્રવાહી પાણી દ્વારા પ્રેરિત રાસાયણિક પરિવર્તન માટે સમસ્થાનિક પુરાવા દર્શાવે છે, જે સૂચવે છે કે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં પ્રવાહી સમુદ્ર અને સપાટીનું તાપમાન હતું જે તેને સ્થિર અથવા ઉકળવાનું કારણ આપતું ન હતું. આ પ્રવાહી મહાસાગરની ઉપર ચોક્કસપણે ખંડો ક્યારે ઉભરી આવ્યા તે જાણી શકાયું નથી. આ પૃથ્વીની પ્રીબાયોટિક સપાટી અને વાતાવરણ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં અનિશ્ચિતતા ઉમેરે છે, કારણ કે ખુલ્લી જમીનની હાજરી હવામાન પ્રક્રિયાઓનો દર નક્કી કરે છે અને સ્થાનિક વાતાવરણ પૂરું પાડે છે જે જીવનની રચના માટે જરૂરી હોઈ શકે છે. જોકે, દરિયાઈ ટાપુઓ હોવાની શક્યતા હતી. વધુમાં, પૃથ્વીના આવરણની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ પ્રારંભિક સમયમાં કદાચ અલગ હતી, જે જ્વાળામુખીના બાહ્ય વાયુઓમાંથી વાતાવરણમાં પહોંચાડવામાં આવતી રાસાયણિક પ્રજાતિઓના પ્રવાહને બદલે છે. સૌરમંડળમાં અન્યત્રના પર્યાવરણીય પરિબળોએ પણ પ્રીબાયોટિક પૃથ્વીને અસર કરી હતી. પૃથ્વીની રચના થઈ તે સમયની આસપાસ સૂર્ય એકંદરે ~30% મંદ હતો. આનો અર્થ એ થયો કે પૃથ્વીને થીજી જવાથી બચાવવા માટે ગ્રીનહાઉસ વાયુઓની વર્તમાન સમય કરતાં ઊંચા સ્તરે જરૂર પડી શકે છે. સૂર્યમાંથી આવતી ઊર્જામાં એકંદર ઘટાડો થયો હોવા છતાં, પ્રારંભિક સૂર્ય અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને એક્સ-રે પ્રણાલીઓમાં વર્તમાન કરતાં વધુ કિરણોત્સર્ગ બહાર કાઢે છે. આ સૂચવે છે કે વિવિધ ફોટોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ પૃથ્વીના પ્રારંભિક વાતાવરણમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે, જે વૈશ્વિક વાતાવરણીય રસાયણશાસ્ત્ર અને જીવનની ઉત્પત્તિ તરફ દોરી શકે તેવા મહત્વપૂર્ણ સંયોજનોની રચના માટે અસરો ધરાવે છે. છેવટે, પ્રારંભિક સૌરમંડળમાં ધૂમકેતુઓ અને એસ્ટરોઇડ્સ જેવી પૃથ્વીને અસર કરતી વસ્તુઓનો નોંધપાત્ર રીતે ઊંચો પ્રવાહ હતો. આ પ્રભાવકો પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં મહત્વપૂર્ણ હોઈ શકે છે કારણ કે તેઓ વાતાવરણમાં સામગ્રી પહોંચાડી શકે છે, વાતાવરણમાંથી સામગ્રીને બહાર કાઢી શકે છે અને તેમના આગમન પછી વાતાવરણની રાસાયણિક પ્રકૃતિને બદલી શકે છે. વાતાવરણીય રચના તે સમયગાળાની ભૂ-રાસાયણિક માહિતીના અભાવને કારણે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણની ચોક્કસ રચના અજ્ઞાત છે. વર્તમાન અભ્યાસો સામાન્ય રીતે સૂચવે છે કે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં "નબળો ઘટાડો" થયો હતો, જેમાં આધુનિક સ્તરના 2ના પરિબળમાં CO2, N2નું ઊંચું સ્તર, O2ની નગણ્ય માત્રા અને આધુનિક પૃથ્વી કરતાં વધુ હાઇડ્રોજન ધરાવતા વાયુઓ હતા (નીચે જુઓ). પ્રભાવશાળી પ્રજાતિઓના નોબલ વાયુઓ અને ફોટોકેમિકલ ઉત્પાદનો પણ ઓછી માત્રામાં હાજર હતા. કાર્બન ડાયોક્સાઇડ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) એ પ્રીબાયોટિક વાતાવરણનો એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે કારણ કે, ગ્રીનહાઉસ ગેસ તરીકે, તે સપાટીના તાપમાનને મજબૂત રીતે અસર કરે છે; ઉપરાંત, તે પાણીમાં ઓગળી જાય છે અને સમુદ્રના pH ને બદલી શકે છે. પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડની વિપુલતા ભૂ-રાસાયણિક માહિતી દ્વારા સીધી રીતે મર્યાદિત નથી અને તેનું અનુમાન લગાવવું આવશ્યક છે. પુરાવા સૂચવે છે કે કાર્બોનેટ-સિલિકેટ ચક્ર આશરે 10 લાખ વર્ષોના સમયગાળામાં પૃથ્વીની વાતાવરણીય કાર્બન ડાયોક્સાઇડની વિપુલતાને નિયંત્રિત કરે છે. કાર્બોનેટ-સિલિકેટ ચક્ર એ નકારાત્મક પ્રતિક્રિયા લૂપ છે જે વિવિધ સપાટી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વાતાવરણ અને આવરણ વચ્ચે કાર્બનનું વિભાજન કરીને પૃથ્વીની સપાટીના તાપમાનમાં ફેરફાર કરે છે. એવી દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે કે કાર્બોનેટ-સિલિકેટ ચક્રની પ્રક્રિયાઓ મંદ યુવાન સૂર્યમાંથી નીચલા ઉર્જા ઇનપુટને સરભર કરવા માટે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં ઉચ્ચ CO2 સ્તરમાં પરિણમશે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ પ્રીબાયોટિક CO2ની વિપુલતાનો અંદાજ કાઢવા માટે થઈ શકે છે, પરંતુ તે વિવાદાસ્પદ અને અનિશ્ચિત છે. અનિશ્ચિતતા મુખ્યત્વે ખુલ્લી જમીનના વિસ્તાર વિશેના જ્ઞાનના અભાવ, પ્રારંભિક પૃથ્વીના આંતરિક રસાયણશાસ્ત્ર અને માળખા, વિપરીત હવામાન અને દરિયાની સપાટીના હવામાનના દર અને વધતા પ્રભાવક પ્રવાહ દ્વારા સંચાલિત થાય છે. એક વ્યાપક મોડેલિંગ અભ્યાસ સૂચવે છે કે પૂર્વ-ઔદ્યોગિક આધુનિક મૂલ્ય (280 પીપીએમ) કરતાં પૂર્વ-જૈવિક વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ આશરે 20 ગણો વધારે હતો, જેના પરિણામે વૈશ્વિક સરેરાશ સપાટીનું તાપમાન 259 કે (6.5 ડિગ્રી ફેરનહીટ) ની આસપાસ અને સમુદ્રનું પીએચ લગભગ 7.9 ની આસપાસ હશે. આ અન્ય અભ્યાસો સાથે સંમત છે, જે સામાન્ય રીતે તારણ કાઢે છે કે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણીય CO2 વિપુલતા આધુનિક કરતાં વધારે હતી, જો કે મંદ યુવાન સૂર્યને કારણે વૈશ્વિક સપાટીનું તાપમાન હજુ પણ નોંધપાત્ર રીતે ઠંડું હોઈ શકે છે. એન 2 ના સ્વરૂપમાં નાઇટ્રોજન નાઇટ્રોજન વોલ્યુમની દ્રષ્ટિએ પૃથ્વીના આધુનિક વાતાવરણનો 78 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે, જે તેને સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં રહેલો ગેસ બનાવે છે. N2 ને સામાન્ય રીતે પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પૃષ્ઠભૂમિ ગેસ માનવામાં આવે છે કારણ કે તે તેના ત્રિપુંબંધની મજબૂતાઈને કારણે પ્રમાણમાં પ્રતિક્રિયાશીલ નથી. આમ છતાં, વાતાવરણીય N2 પ્રીબાયોટિક પર્યાવરણ માટે ઓછામાં ઓછું સાધારણ રીતે મહત્વપૂર્ણ હતું કારણ કે તે રેલે સ્કેટરિંગ દ્વારા આબોહવાને અસર કરે છે અને તે યુવાન સૂર્યમાંથી ઉન્નત એક્સ-રે અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ હેઠળ વધુ ફોટોકેમિકલી સક્રિય હોઈ શકે છે. હાઇડ્રોજન સાયનાઇડ (એચસીએન) અને એચસીએનમાંથી મેળવેલા એમિનો એસિડ જેવા જીવનની ઉત્પત્તિ માટે મહત્વપૂર્ણ માનવામાં આવતા સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે પણ એન2 સંભવિત રીતે મહત્વપૂર્ણ હતું. અભ્યાસોએ સૈદ્ધાંતિક અંદાજો, નમૂનાઓ અને ભૂસ્તરીય માહિતી સાથે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણ N2ની વિપુલતાને મર્યાદિત કરવાનો પ્રયાસ કર્યો છે. આ અભ્યાસોના પરિણામે પ્રીબાયોટિક એન2ની વિપુલતા પર સંભવિત અવરોધોની શ્રેણી સર્જાઈ છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાજેતરના મોડેલિંગ અભ્યાસમાં વાતાવરણીય પલાયન, મેગ્મા મહાસાગર રસાયણશાસ્ત્ર અને પૃથ્વીના આંતરિક રસાયણશાસ્ત્રની ઉત્ક્રાંતિનો સમાવેશ થાય છે જે સૂચવે છે કે વાતાવરણીય N2 વિપુલતા કદાચ હાલના મૂલ્યના અડધા કરતાં ઓછી હતી. જો કે, આ અભ્યાસ કાર્યના મોટા ભાગમાં બંધબેસે છે જે સામાન્ય રીતે પ્રિબાયોટિક એન 2 વિપુલતાને વર્તમાન સ્તરના અડધા અને બમણા વચ્ચે રહેવાનું અવરોધે છે. ઓ 2 ના સ્વરૂપમાં ઓક્સિજન ઓક્સિજન વોલ્યુમ દ્વારા પૃથ્વીના આધુનિક વાતાવરણનો 21 ટકા હિસ્સો બનાવે છે. પૃથ્વીનું આધુનિક વાતાવરણીય O2 લગભગ સંપૂર્ણપણે જીવવિજ્ઞાનને કારણે છે (દા. ત. તે ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ઉત્પન્ન થાય છે), તેથી તે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં લગભગ વિપુલ પ્રમાણમાં નહોતું. આ જીવનની ઉત્પત્તિ માટે અનુકૂળ છે, કારણ કે O2 જીવનની ઉત્પત્તિમાં જરૂરી કાર્બનિક સંયોજનોને ઓક્સિડાઇઝ કરશે. પ્રીબાયોટિક વાતાવરણ O2ની વિપુલતાની ગણતરી સૈદ્ધાંતિક રીતે વાતાવરણીય રસાયણશાસ્ત્રના નમૂનાઓ સાથે કરી શકાય છે. આ નમૂનાઓમાં O2 નો પ્રાથમિક સ્રોત ઓક્સિજન ધરાવતા અન્ય સંયોજનોના ભંગાણ અને અનુગામી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ છે. આવતા સૌર ફોટોન અથવા વીજળી CO2 અને H2O પરમાણુઓને તોડી શકે છે, ઓક્સિજન પરમાણુઓ અને અન્ય રેડિકલને મુક્ત કરી શકે છે (એટલે કે. વાતાવરણમાં અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ વાયુઓ). મુક્ત ઓક્સિજન પછી અનેક રાસાયણિક માર્ગો દ્વારા O2 અણુઓમાં જોડાઈ શકે છે. આ પ્રક્રિયામાં જે દરે O2 ઉત્પન્ન થાય છે તે આવતા સૌર પ્રવાહ, વીજળીનો દર અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લેતા અન્ય વાતાવરણીય વાયુઓની વિપુલતા દ્વારા નક્કી થાય છે (દા. ત. CO2, H2O, OH), તેમજ તેમનું ઊભું વિતરણ. પ્રકાશરાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા વાતાવરણમાંથી O2 દૂર કરવામાં આવે છે જેમાં મુખ્યત્વે સપાટીની નજીક H2 અને CO સામેલ હોય છે. આમાંથી સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રતિક્રિયાઓ ત્યારે શરૂ થાય છે જ્યારે આવતા સૌર ફોટોન દ્વારા H2 બે H અણુઓમાં વિભાજિત થાય છે. મુક્ત H પછી O2 સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને છેવટે H2O બનાવે છે, પરિણામે O2 ને ચોખ્ખું દૂર કરવામાં આવે છે અને H2O માં ચોખ્ખો વધારો થાય છે. સંભવિત પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં આ તમામ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓનું અનુકરણ કરતા નમૂનાઓ દર્શાવે છે કે વાતાવરણીય O2ની અત્યંત ઓછી વિપુલતા સંભવિત છે. આવા એક નમૂનામાં કે જે CO2 અને H2ની વિપુલતા અને સ્રોતો માટે મૂલ્યો ધારણ કરે છે, O2 વોલ્યુમ મિશ્રણ ગુણોત્તર સપાટીની નજીક 10−18 અને 10−11 વચ્ચે અને ઉપલા વાતાવરણમાં 10−4 સુધી ગણવામાં આવે છે. હાઇડ્રોજન અને ઘટાડેલા વાયુઓ પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં હાઇડ્રોજનની વિપુલતાને રિડક્શન-ઓક્સિડેશન (રેડોક્સ) રસાયણશાસ્ત્રના દ્રષ્ટિકોણથી જોઈ શકાય છે. વાતાવરણીય O2ના મોટા જથ્થાને કારણે આધુનિક વાતાવરણ ઓક્સિડાઇઝિંગ થઈ રહ્યું છે. ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણમાં, મોટાભાગના અણુઓ કે જે વાતાવરણીય સંયોજનો બનાવે છે (દા. ત. સી) ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્વરૂપમાં હશે (દા. ત. CO2) ઘટાડેલા સ્વરૂપને બદલે (દા. ત. CH4). ઘટતા વાતાવરણમાં, વધુ પ્રજાતિઓ તેમના ઘટાડેલા, સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોજન ધરાવતા સ્વરૂપોમાં હશે. કારણ કે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં ખૂબ ઓછું O2 હતું, સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણ "નબળું ઘટ્યું" હતું-જોકે કેટલાક દલીલ કરે છે કે વાતાવરણ "મજબૂત રીતે ઘટ્યું" હતું. નબળા ઘટાડાના વાતાવરણમાં, વાયુઓમાં ઘટાડો થાય છે (દા. ત. CH4 અને NH3) અને ઓક્સિડાઇઝ્ડ વાયુઓ (દા. ત. CO2) બંને હાજર છે. પ્રિબાયોટિક વાતાવરણમાં વાસ્તવિક H2 વિપુલતાનો અંદાજ એક ગણતરી કરીને કરવામાં આવ્યો છે જે H2ને જ્વાળામુખી દ્વારા સપાટી પર બહાર કાઢવાના દર અને તે અવકાશમાં કેવી રીતે બહાર નીકળે છે તે દરને ધ્યાનમાં લે છે. આ તાજેતરની ગણતરીઓમાંથી એક સૂચવે છે કે પ્રિબાયોટિક વાતાવરણ H2ની વિપુલતા આશરે 400 ભાગ પ્રતિ મિલિયન હતી, પરંતુ જો જ્વાળામુખીના આઉટગેસિંગના સ્ત્રોતમાં વધારો કરવામાં આવ્યો હોત અથવા વાતાવરણમાંથી બહાર નીકળવું અપેક્ષા કરતા ઓછું કાર્યક્ષમ હોત તો તે નોંધપાત્ર રીતે વધારે હોઈ શક્યું હોત. વાતાવરણમાં અન્ય ઘટેલી પ્રજાતિઓની વિપુલતાની ગણતરી વાતાવરણીય રસાયણશાસ્ત્રના નમૂનાઓ સાથે કરી શકાય છે. અસર પછીના વાતાવરણ એવી દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે કે પ્રારંભિક સૌરમંડળમાં પ્રભાવકોના મોટા પ્રવાહથી પ્રીબાયોટિક વાતાવરણની પ્રકૃતિમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર થયો હશે. પ્રીબાયોટિક વાતાવરણના સમયગાળા દરમિયાન, એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે કેટલાક એસ્ટરોઇડ મહાસાગરોને બાષ્પીભવન કરવા અને પૃથ્વીની સપાટીને ઓગળવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં મોટી અસરો કરે છે, જેમાં નાની અસરો પણ મોટી સંખ્યામાં અપેક્ષિત છે. આ અસરોએ પ્રીબાયોટિક વાતાવરણને ગરમ કરીને, તેમાંથી કેટલાકને અવકાશમાં બહાર કાઢીને અને નવી રાસાયણિક સામગ્રી પહોંચાડીને તેના રસાયણશાસ્ત્રમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર કર્યો હોત. અસર પછીના વાતાવરણના અભ્યાસો સૂચવે છે કે તેઓ મોટી અસર પછી થોડા સમય માટે પ્રીબાયોટિક વાતાવરણને મજબૂત રીતે ઘટાડવાનું કારણ બન્યું હશે. સરેરાશ, પ્રારંભિક સૌર મંડળમાં પ્રભાવકો અત્યંત ઘટાડેલા ખનિજો ધરાવે છે (દા. ત. ધાતુના લોખંડ) અને ઘટાડેલા સંયોજનોથી સમૃદ્ધ હતા જે સરળતાથી ગેસ તરીકે વાતાવરણમાં પ્રવેશ કરે છે. અસર પછીના આ મજબૂત ઘટાડાના વાતાવરણમાં, CH4, HCN અને કદાચ NH3 જેવા ઘટાડેલા વાયુઓની નોંધપાત્ર રીતે વધુ વિપુલતા હશે. સમુદ્રના ઘનીકરણ પછી ઘટેલું, અસર પછીનું વાતાવરણ પૃષ્ઠભૂમિ સ્થિતિમાં પાછા ફરતા પહેલા લાખો વર્ષો સુધી ટકી રહેવાની આગાહી કરવામાં આવી છે. જીવનની ઉત્પત્તિ સાથે સંબંધ પ્રીબાયોટિક વાતાવરણ રાસાયણિક ઘટકો પૂરા પાડી શકે છે અને પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓને સરળ બનાવી શકે છે જે જીવનની ઉત્પત્તિમાં સામેલ કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણમાં ફાળો આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જીવનની ઉત્પત્તિમાં સામેલ સંભવિત સંયોજનોનું મિલર-યુરી પ્રયોગમાં સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. આ પ્રયોગમાં, પ્રીબાયોટિક વાતાવરણમાં કયા વાયુઓ હાજર હતા તે વિશે ધારણાઓ કરવી આવશ્યક છે. જીવનની ઉત્પત્તિ માટે સૂચિત મહત્વના ઘટકોમાં મિથેન (CH4), એમોનિયા (NH3), ફોસ્ફેટ, હાઇડ્રોજન સાયનાઇડ (HCN), વિવિધ ઓર્ગેનિક્સ અને વિવિધ ફોટોકેમિકલ આડપેદાશોનો સમાવેશ થાય છે (પરંતુ તે મર્યાદિત નથી). વાતાવરણીય રચના પૃથ્વીની સપાટી પર આ સંયોજનોની સ્થિરતા અને ઉત્પાદનને અસર કરશે. ઉદાહરણ તરીકે, "નબળું ઘટેલું" પ્રીબાયોટિક વાતાવરણ વીજળી સાથેની પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા આમાંના કેટલાક ઘટકો ઉત્પન્ન કરી શકે છે, પરંતુ બધા નહીં. બીજી બાજુ, મજબૂત રીતે ઘટાડેલા વાતાવરણમાં જીવન ઘટકોના મૂળનું ઉત્પાદન અને સ્થિરતા મોટા પ્રમાણમાં વધે છે, જે અસર પછીના વાતાવરણને ખાસ કરીને સુસંગત બનાવે છે. એવું પણ સૂચવવામાં આવે છે કે જીવનની ઉત્પત્તિ માટે જરૂરી પરિસ્થિતિઓ સ્થાનિક રીતે ઉભરી આવી હોઈ શકે છે, એવી પ્રણાલીમાં કે જે વાતાવરણથી અલગ છે (દા. ત. હાઇડ્રોથર્મલ વેન્ટ). જો કે, આર. એન. એ. ના ન્યુક્લિયોબેઝ બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સાયનાઇડ્સ જેવા સંયોજનો જમીન પરના તળાવોથી વિપરીત સમુદ્રમાં ખૂબ જ પાતળા હશે. એકવાર જીવનની ઉત્પત્તિ થઈ અને વાતાવરણ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાનું શરૂ કર્યું, વ્યાખ્યા મુજબ, પ્રીબાયોટિક વાતાવરણ પોસ્ટ-બાયોટિક વાતાવરણમાં પરિવર્તિત થયું. સંદર્ભો પૃથ્વીના વાતાવરણનું વાતાવરણ હેડિયન