Harold Clayton Urey sinh ra ở walkerton, Indiana,
ngày 29 tháng 4 năm 1893, là con trai của Samuel Rev Clayton Urey và Cora Rebecca Reinoehl, và cháu trai của những người tiên phong đã định cư ở bang Indiana. Giáo dục ban đầu của ông trong các trường học nông thôn đã dẫn ông tốt nghiệp trường trung học vào năm 1911 sau đó ông giảng dạy trong ba năm tại các trường học quốc gia. Năm 1914, ông vào Đại học Montana và nhận được bằng cử nhân khoa học ngành Động vật học vào năm 1917. Ông đã dành hai năm như là một nhà hóa học nghiên cứu trong
ngành công nghiệp trước khi trở về Montana là một giảng viên Hóa học.Năm 1921, ông vào.
Đại học California để làm việc theo Giáo sư Lewis và ông đã được trao bằng cấp của Tiến sĩ Hóa học năm 1923. Ông đã dành năm sau tại Copenhagen tại Viện Vật lý lý thuyết như Fellow Foundation Scandinavian Mỹ đến Đan Mạch Giáo sư Niels Bohr's và trở về Hoa Kỳ, ông trở thành một liên kết trong hóa học tại Đại học Johns Hopkins. Năm 1929, ông được bổ nhiệm làm Phó Giáo sư hóa học tại Đại học Columbia và ông trở thành giáo sư năm 1934, trong khoảng thời gian 1940-1945,
ông cũng là Giám đốc của chiến tranh Nghiên cứu, Dự án bom nguyên tử, Đại học Columbia. Ông chuyển tới Viện Nghiên cứu Hạt nhân, Đại học Chicago vào năm 1945 như Giáo sư Distinguished Service Hóa học và trở thành Giáo sư Martin A. Ryerson vào năm 1952. Ông George Eastman Giáo sư thỉnh giảng, Đại học Oxford, trong thời gian 1956-1957 và năm 1958 ông hiện tại của mình là Giáo sư-at-Large, Đại học California của Giáo sư nghiên cứu đầu quan tâm đến entropy của hai nguyên khí và các vấn đề của cấu trúc nguyên tử của Urey, quang phổ hấp thụ và cấu trúc của các
50
phân tử. Năm 1931, ông đã phát minh ra một phương pháp để nồng độ của bất kỳ đồng vị hydro nặng có thể bằng cách chưng cất phân đoạn của hydro lỏng: điều này đã dẫn đến việc phát hiện ra deuterium.Cùng với bác sĩ EW Washburn, ông đã phát triển phương pháp điện phân cho việc tách các đồng vị hyđrô và ông đã thực hiện điều tra triệt để các tài sản của họ, đặc biệt trong áp lực hơi của hydro và deuterium, và hằng số cân bằng các phản ứng trao đổi. Sau đó, ông làm việc trên sự tách biệt của các đồng vị uranium, và gần đây hơn, ông đã được quan tâm với số đo của paleotemperatures, điều tra nguồn gốc của các hành tinh, và các vấn đề hóa học về nguồn gốc của trái đất. Ông là tác giả của những cuốn sách nguyên tử, Phân tử và Quanta (1930, với AE Ruark), và Các hành tinh (1952). Ông là biên tập viên của Tạp chí Lý Hoá trong thời gian 1933-1940 và ông đã viết rất nhiều bài báo về cấu trúc của các nguyên tử và phân tử, việc phát hiện ra hydro nặng và thuộc tính của nó, tách các chất đồng vị, đo paleotemperatures và nguồn gốc của các hành tinh. Những điều này đã được xuất bản trong các tạp chí hóa học khác nhau.Giáo sư Urey nhận được Huy chương Willard Gibbs (American Chemical Society) vào năm 1934, Davy Medal (Royal Society, London), 1940; Franklin huy chương, năm 1943, Huân chương cho Bằng khen năm 1946, giải thưởng Cordoza năm 1954; Honor Di chuyển giải thưởng (American Institute của nhà hóa học) năm 1954, giải thưởng Joseph Priestley, 1955; Giải thưởng Alexander Hamilton, 1961, và giải thưởng J. Lawrence Smith (Học viện Khoa học Quốc gia), 1962. Ông đã nhận được Bác sĩ danh dự của độ Khoa học Montana, Princeton, Newark, Columbia, Oxford, Washington và Lee, McMaster, Yale, Indiana, trường Đại học Birmingham, và của các trường Đại học Athens, Durham, và Saskatchewan, tiến độ cũng danh dự của Luật từ Wayne Đại học và Đại học California.Ông là thành viên của nhiều người trong xã hội quan trọng hơn khoa học của thế giới, và là danh dự Uỷ viên của Hội Hóa học (London), Viện Khoa học Quốc gia của Ấn Độ và Viện Khoa học Weizmann (Israel) Năm 1926, ông kết hôn với Frieda Daum. Họ có ba con gái và một con trai.
Giả thiết này dù đã được suy nghĩ cẩn thận, nhưng về cơ bản vẫn là giả thiết.
Và bầu khí quyển Trái Đất ngày nay như thế nào?
Khí quyển Trái Đất là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lại bởi lực hấp dẫn của Trái Đất. Nó gồm có nitơ (78,1% theo thể tích) và ôxy (20,9%), với một lượng nhỏ agon (0,9%), điôxít cacbon (dao động, khoảng 0,035%), hơi nước và một số chất khí khác. Bầu khí quyển bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất bằng cách hấp thụ các bức xạ tia cực tím của mặt trời và tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêm.
Bầu khí quyển không có ranh giới rõ ràng với khoảng không vũ trụ nhưng mật độ không khí của bầu khí quyển giảm dần theo độ cao. Ba phần tư khối lượng khí quyển nằm trong khoảng 11 km đầu tiên của bề mặt hành tinh. Tại Mỹ, những người có thể lên tới độ cao trên 50 dặm (80,5 km) được coi là những nhà du hành vũ trụ. Độ cao 120 km (75 dặm hay 400.000 ft) được coi là ranh giới do ở đó các hiệu ứng khí quyển có thể nhận thấy được khi quay trở lại. Đường Cacman, tại độ cao 100 km (62 dặm), cũng được sử dụng như là ranh giới giữa khí quyển Trái Đất và khoảng không vũ trụ.
* Nhiệt độ các tầng khí quyển
Nhiệt độ của khí quyển Trái Đất biến đổi theo độ cao so với mực nước biển; mối quan hệ toán học giữa nhiệt độ và độ cao so với mực nước biển biến đổi giữa các tầng khác nhau của khí quyển:
- Tầng đối lưu: từ bề mặt trái đất tới độ cao 7-17 km, phụ thuộc theo vĩ độ (ở 2 vùng cực là 7-10km) và các yếu tố thời tiết, nhiệt độ giảm dần theo độ cao đạt đến -50°C. Không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả 3 trạng thái, gây ra hàng loạt quá trình thay đổi vật lý. Những hiện tượng mưa, mưa đá, gió, tuyết, sương giá, sương mù,... đều diễn ra ở tầng đối lưu.
- Tầng bình lưu: từ độ cao trên tầng đối lưu đến khoảng 50 km, nhiệt độ tăng theo độ cao đạt đến 0°C. Ở đây không khí loãng, nước và bụi rất ít, không khí chuyển động theo chiều ngang là chính, rất ổn định.
- Tầng trung lưu: từ khoảng 50 km đến 80-85 km, nhiệt độ giảm theo độ cao đạt đến -75°C. Phần đỉnh tầng có một ít hơi nước, thỉnh thoảng có một vài vệt mây bạc gọi là mây dạ quang.
- Tầng điện li: từ 80–85 km đến khoảng 640 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.000°C hoặc hơn. Ôxy và nitơ ở tầng này ở trạng thái ion, vì thế gọi là tầng điện li. Sóng vô tuyến phát ra từ một nơi nào đó trên vùng bề mặt Trái đất phải qua sự phản xạ của tầng điện li mới truyền đến các nơi trên thế giới. Tại đây, do bức xạ môi trường, nhiều phản ứng hóa học xảy ra đối với ôxy, nitơ, hơi nước, CO2...chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau đó ion hóa thành các ion như NO+, O+, O2+, NO3-, NO2-...và nhiều hạt bị ion hóa phát xạ sóng điện từ khi hấp thụ các tia mặt trời vùng tử ngoại xa.
- Tầng ngoài: từ 500–1.000 km đến 10.000 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.500°C. Đây là vùng quá độ giữa khí quyển Trái Đất với khoảng không vũ trụ. Vì không khí ở đây rất loãng, nhiệt độ lại rất cao, một số phân tử và nguyên tử chuyển động với tốc độ cao cố "vùng vẫy" thoát ra khỏi sự trói buộc của sức hút Trái đất lao ra khoảng không vũ trụ. Do đó tầng này còn gọi là tầng thoát ly. Tuy nhiêt, các nhiệt kế, nếu có thể, lại chỉ các nhiệt độ thấp dưới 0° C do mật độ khí là cực kỳ thấp nên sự truyền nhiệt ở mức độ có thể đo đạc được là rất khó xảy ra.
Ranh giới giữa các tầng được gọi là ranh giới đối lưu hay đỉnh tầng đối lưu, ranh giới bình lưu hay đỉnh tầng bình lưu và ranh giới trung lưu hay đỉnh tầng trung lưu v.v. ở tầng này có mặt các ion O+ (<1500km), He+(<1500), H+(>1500km). Một phần hiđrô của Trái Đất (khoảng vài nghìn tấn/năm) được tách ra đi vào vũ trụ đồng thời các dòngplasma do môi trường thải ra là bụi vũ trụ (khoảng 2g/km²) cũng đi vào Trái Đất. Giới hạn trên của đoạn khí quyển và đoạn chuyển tiếp với vũ trụ rất khó xác định, ước đoán khoảng 1.000 km. Nhiệt độ trung bình của khí quyển tại bề mặt Trái Đất là khoảng 14°C.
+ Áp suất: tầng của khí quyển bao gồm 5 tầng đo là: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng giữa, tầng ion, tầng khuếch tán.
+ Thành phần:
Thành phần phần trăm của không khí khô theo thể tích – ppmv: phần triệu theo thể tích.
Chất khí Theo NASA
Nitơ 78,084%
Ôxy 20,946%
Agon 0,9340%
Điôxít cacbon (CO2) 390 ppmv
Neon 18,18 ppmv
Hêli 5,24 ppmv
Mêtan 1,745 ppmv
Krypton 1,14 ppmv
Hiđrô 0,55 ppmv
Không khí ẩm thường có thêm
Hơi nước Dao động mạnh; thông thường khoảng 1%
Điôxít cacbon và mêtan cập nhật (năm 1998) theo IPCC bảng TAR 6.1. Tuy nhiên, theo báo cáo gần đây nhất của các nhà khí tượng Mỹ NOAAvừa ghi nhận 2 thì nồng độ CO2 trong bầu khí quyển đã gia tăng tới mức kỷ lục mới. Nồng độ CO2 cao nhất đo được khoảng 381 ppmv. Cácnhà khí tượng lo ngại đây chính là một nhân tố có thể gây những thay đổi bất ngờ của khí hậu.
Khối lượng phân tử trung bình của không khí khoảng 28,97 g/mol.
Sự tiến hóa của khí quyển Trái Đất: Lịch sử của bầu khí quyển Trái Đất trong thời gian một tỷ năm trước đây vẫn chưa được hiểu rõ lắm. Hiện nay bầu khí quyển Trái Đất vẫn là một đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học.
Bầu khí quyển ngày nay đôi khi vẫn được gọi là "bầu khí quyển thứ ba" trong sự so sánh về thành phần hóa học so với hai bầu khí quyển trước đây. Bầu khí quyển nguyên thủy chủ yếu là helivà hiđrô; nhiệt (từ lớp vỏ Trái Đất khi đó vẫn nóng chảy và từ Mặt Trời) đã làm tiêu tan bầu khí quyển này.
Khoảng 3,5 tỷ năm trước, bề mặt Trái Đất nguội dần đi để tạo thành lớp vỏ, chủ yếu
là các núi lửa phun trào nham thạch, điôxít cacbon và amôniắc. Đây là "bầu khí quyển thứ hai"; nó chứa chủ yếu là CO2 và hơi nước, với một ít nitơ nhưng vẫn chưa có ôxy. Bầu khí quyển thứ hai này có thể tích khoảng ~100 lần khí quyển hiện nay. Nhìn chung, người ta tin rằng hiệu ứng nhà kính, sinh ra bởi mật độ cao của điôxít cacbon đã giữ cho Trái Đất không bị đóng băng.
Trong vài tỷ năm tiếp theo, hơi nước ngưng tụ để tạo thành mưa và các đại dương để hòa tan điôxít cacbon. Khoảng 50% điôxít cacbon có lẽ đã bị hấp thụ bởi các đại dương. Một trong những dạng vi khuẩn có mặt sớm nhất trên Trái Đất là vi khuẩn lam. Các chứng cứ hóa thạch đã chỉ ra rằng các vi khuẩn này có mặt khoảng 3,3 tỷ năm trước và là những sinh vật sinh sống bằngquang hợp để sản xuất ra ôxy. Chúng là những sinh vật đầu tiên chuyển đổi khí quyển từ trạng thái không ôxy sang trạng thái có ôxy.
Cây cối quang hợp tạo ra nhiều sự tiến hóa và chuyển đổi được nhiều hơn điôxít cacbon thành ôxy. Theo thời gian, lượng cacbon dư thừa tạo thành các nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày nay cũng như đá trầm tích nhất là đá vôi và các lớp động vật. Ôxy được giải phóng tương tác với amôniắc để tạo ra nitơ; ngoài ra vi khuẩn cũng có thể chuyển đổi amôniắc thành nitơ.
Khi cây cối xuất hiện nhiều hơn thì lượng ôxy tăng lên một cách đáng kể (trong khi lượng điôxít cacbon giảm đi). Đầu tiên ôxy tương tác với các nguyên tố khác như sắt chẳng hạn, nhưng cuối cùng chúng tích tụ trong khí quyển — là kết quả của của sự tiêu hủy hàng loạt cũng như các tiến hóa trong một thời gian dài. Với sự xuất hiện của lớp ôzôn, các loại hình sinh vật sống được bảo vệ tốt hơn trước bức xạ tử ngoại. Bầu khí quyển chứa ôxy-nitơ này là "bầu khí quyển thứ ba".
Những thuyết hình thành sự sống hiện đại
Trong thực tế không có một thuyết chuẩn nào về nguồn gốc sự sống. Tuy nhiên, những thuyết được người ta chấp nhận nhiều nhất đều được xây dựng trên một số những phát hiện về cấu trúc phân tử và tế bào. Chúng bao gồn những luận điểm sau:
- Ở những điều kiện thích hợp, những vật chất không sống có thể tạo nên những phần cấu tạo nên tế bào sống, như amino acid. Điều này đã được chứng minh qua thí nghiệm Urey-Miller do Stanley L. Miller và Harold C. Urey vào năm 1953. - Những hợp chất phospholipid với độ dài thích hợp có thể tạo nên màng lipid, một trong hai thành phần chủ yếu của màng tế bào.
- Quá trình trùng hợp của nucleotide trở thành những mạch ARN ngẫu nhiên
dẫn đến sự nhân đôi các ribozyme (giả thiết "Thế giới ARN" của Carl Woesoe). - Những thúc đẩy tự nhiên về tính xúc tác tốt và tính đa dạng đã tạo nên các ribozyme có khả năng chuyển hóa peptide thành các hạt protein nhỏ. Từ đó, các
oligopeptide cùng với ARN tạo thành những chất xúc tác tốt hơn hình thành. Do đó sinh ra các hạt ribosome, làm cho sự hình thành các protein được dễ dàng hơn. - Protein đã vượt qua ribozhyme về khả năng xúc tác, và trở thành một lớp màng sinh học cơ bản nhất. Acid nucleic chỉ còn tìm thấy trong các gen tế bào. Nguồn gốc của các tế bào, trong khi chưa được rõ ràng, có thể gây ra tranh cãi về mức độ quan trọng và thứ tự của bước 2 và 3. Những hợp chất vô cơ và hữu cơ cơ bản nhất tạo nên sự sống là methane (CH4), ammonia (NH3), nước (H2O), hydro sulfua (H2S), carbon dioxit (CO2) và phosphate (PO43-). Cho đến năm 2006, chưa có một ai đã điều chế nhân tạo được một tế bào nguyên mẫu từ những chất cơ bản. Nhà sinh vật học John Desmond Bernal, đã đưa ra ba quá trình mà qua đó sự sống hình thành:
Bước 1: Sự hình thành các monomers
Bước 2: Sự hình thành các polymers
Bước 3: Sự tiến hóa từ các cấp độ phân tử lên đến tế bào
Bernal còn cho rằng: sự chọn lọc tự nhiên như Darwin có thể bắt đầu từ rất sớm, có khi từ giữa giai đoạn 1 và 2.