早期地球撞击生成还原性大气的成因与演化

地球生命的起源似乎要求一个高度还原的早期大气，富含CH4、H2与NH3，但地质证据表明地球地幔始终相对氧化，其释放气体以CO2、H2O与N2为主。这一悖论可通过利用“晚期薄层”（即月球形成后地球吸积的物质）固有的还原力来解决。同位素证据表明晚期薄层由极干燥、高度还原的内太阳系物质组成，说明晚期薄层到来时地球海洋已经存在。晚期薄层中的铁与地球水反应的主要初级产物是H2。海洋汽化撞击产生高压与长冷却时间，有利于CH4与NH3的生成。不足以汽化海洋的撞击对CH4与NH3的生成量少得多，除非（i）存在催化剂加速其形成，或（ii）从先存地壳或地幔物质中提取额外还原力。瞬态的H2-CH4大气经光化学演化，以由太阳辐射与氢逃逸决定的速率生成含氮碳氢化合物，时间尺度可达数千万年，累积有机物产量可达半公里。约有相当于一个海洋量的氢逃逸。甲烷消失后的大气通常富含H2与CO，最终氧化为CO2的速率受水光解与氢逃逸限制。