如果有人問起，地球大氣中的最主要的氣體是什麼？可能有不少人第一時間想到的答案是氧氣，然而實際情況卻是，地球大氣中的最主要的氣體是氮氣。測量資料顯示，地球大氣的氮氣含量高達78%，而氧氣含量大約只有21%，相比之下，地球大氣中的氮氣含量大約是氧氣的3.7倍。

地球大氣中為什麼會有這麼多的氮氣？這些氮氣是哪來的？

太陽系形成於一片巨大的原始星雲，這被稱為“太陽星雲”，在大約46億年前，這片星雲發生了引力坍縮，隨著星雲的體積不斷縮小，其核心區域的物質越來越密集，溫度和壓力也隨之不斷攀升，當達到一定程度的時候，太陽就誕生了。

在此之後，星雲中的殘留物質繼續圍繞著太陽旋轉，並逐漸形成了太陽系中的各種天體，而我們的地球就是其中之一。

如上圖所示，在宇宙中的元素比例是很不均勻的，其中氫和氦佔據了大約98%的質量，在其他的2%之中，氧、碳、氖、鐵、氮、矽、鎂、硫這8種元素又佔據了絕大多數，而“太陽星雲”中元素比例也基本與之等同，這就意味著，“太陽星雲”的氮元素含量其實是比較高的，這也為地球擁有大量的氮氣打下了物質基礎。

在“太陽星雲”中，氫元素所佔的比例極高，而排名第二的氦元素又是已知元素中最不活潑的元素，於是“太陽星雲”中的氮元素基本上都與氫元素結合成了化合物，其中主要是氨（NH3）。

由於氨氣比較重（分子量大約為17），地球的引力足以將其束縛住，因此地球的原始大氣中就含有大量的氨氣，在接下來的時間裡，太陽光中的短波輻射會不斷地將氨氣分解成氮氣和氫氣（反應方程式為：“2NH3 = 3H2 + N2”）。

由於氫氣的分子量大約為2，地球引力無法對其進行有效的束縛，因此這些氫氣會很快從地球大氣層頂逃逸，而氮氣的分子量大約為28，比氨氣還重，因此它們就會留在地球的大氣層中，隨著這個過程的持續，地球大氣中就擁有了大量的氮氣，因為氮氣是一種惰性氣體，所以這些氮氣就長久地留存了下來。

在太陽系其他行星的大氣中，為什麼沒有地球這麼多的氮氣呢？

太陽系中的木星、土星、天王星和海王星都是巨行星，它們的引力能夠束縛住氫氣和氦氣，正如前文所言，“太陽星雲”中絕大多數元素都是氫和氦，因此這四顆巨行星的大氣層都是以氫氣和氦氣為主，相對而言，它們吸積到的氨氣所佔的比例是極少的。

由於重力分異的原因（即重的物質下沉，輕的物質上浮），氨氣會向這些巨行星的大氣層底部下沉，在這種情況下，氨氣就無法被太陽光中的短波輻射分解了。

除了地球之外，太陽系中還有三顆岩石行星，其中水星太小，距離太陽又非常近，因此它是沒有大氣層的，而火星也不大，大氣層本來就很稀薄，因此它的大氣層中的氮氣不多也是可以理解的，剩下的就只有金星了。

金星大氣中的氮氣含量約為3.5%，相比之下，地球大氣的氮氣含量卻高達78%，看上去似乎地球大氣中的氮氣比金星還要多，但事實卻並非如此。

要知道金星的大氣層比地球濃密得多，以至於其表面大氣壓是地球的大約92倍，只不過金星大氣層中有超過95%的氣體都是二氧化碳，這才讓其大氣中的氮氣含量看上去很低。

實際上，金星大氣中的氮氣總質量是地球的3倍多，其實這不難理解，畢竟金星的形成位置離太陽更近一點，因此可以吸積到更多的氮氣來源——氨氣。

值得一提的是，地球上存在著兩種消耗二氧化碳的機制，一種是地球大氣中的二氧化碳可以與液態水反應生成碳酸，而碳酸又可以與其他元素（如鈣、鎂）反應生成碳酸鹽，接下來，這些碳酸鹽會不斷沉澱下來，並在漫長的時間裡隨著地球的地質運動進入地球內部。

另一種機制就是地球上的植物和藻類的光合作用，它們能夠利用太陽光的能量，將二氧化碳轉化成氧氣和有機物（地球大氣中的氧氣也是因此而來），在這兩種機制的作用下，地球上的二氧化碳就不會像金星那樣在大氣中堆積。

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