LA EVOLUCIÓN DE LA ATMÓSFERA DESDE SU ORIGEN HASTA EL PRESENTE. RIESGOS FUTUROS

Introducción

¿Qué es la atmosfera?

La atmósfera terrestre es la parte gaseosa de la Tierra, siendo por esto la capa más externa y menos densa del planeta. Está constituida por varios gases que varían en cantidad según la presión a diversas alturas. Esta mezcla de gases que forma la atmósfera recibe genéricamente el nombre de aire. El 75% de masa atmosférica se encuentra en los primeros 11 km de altura, desde la superficie del mar. Los principales elementos que la componen son el oxígeno (21%) y el nitrógeno (78%).

La atmósfera y la hidrosfera constituyen el sistema de capas fluidas superficiales del planeta, cuyos movimientos dinámicos están estrechamente relacionados. Las corrientes de aire reducen drásticamente las diferencias de temperatura entre el día y la noche, distribuyendo el calor por toda la superficie del planeta. Este sistema cerrado evita que las noches sean gélidas o que los días sean extremadamente calientes.

La atmósfera protege la vida sobre la Tierra absorbiendo gran parte de la radiación solar ultravioleta en la capa de ozono. Además, actúa como escudo protector contra los meteoritos, los cuales se desintegran en polvo a causa de la fricción que sufren al hacer contacto con el aire.

La atmósfera, tal y como la conocemos es el resultado de un largo proceso evolutivo y complejo como veremos a continuación.

Origen y evolución atmósfera

En la evolución de la atmósfera terrestre se pueden marcar cuatro etapas:

Origen o atmósfera primitiva

Para comprender el origen de la atmósfera debemos remontarnos a la formación del Sistema Solar.

La teoría más aceptada nos dice que hace unos cinco mil millones de años, aproximadamente, se desprendió de una super nova materia que se agrupó en forma de una nube de polvo y gases.

La mayor concentración de la nube formó el Sol. El resto de la materia continuó girando y se agrupó en planetoides y pedruscos de diversos tamaños.

Los planetoides más grandes atrajeron gravitacionalmente a los pequeños ocasionando choques y fusiones que mantuvieron en un estado caliente y semi-liquido a la materia durante la formación de los planetas.

Cuando los planetas comenzaron a enfriarse las partículas con mayor peso se situaron al centro de éstos y los gases en las zonas más externas formando la atmósfera.

Los astros de menor masa no contaron con la fuerza de gravedad suficiente para retener la atmósfera y sus gases se dispersaron.

En el caso de nuestro planeta los choques -con planetoides más pequeños y meteoritos- provocó la liberación de los gases contenidos en las rocas. Esto, sumado a la fuerte actividad volcánica -que libera vapor de agua y dióxido de carbono- originaron la formación de la atmósfera primitiva compuesta principalmente por grandes cantidades de dióxido de carbono ,vapor de agua ,nitrógeno, pequeñas cantidades de hidrógeno, monóxido de carbono y helio.

Etapa prebiótica

Hace 4400 millones de años, los meteoritos seguían impactando en el planeta pero el enfriamiento gradual del núcleo había hecho que la mayor parte de la superficie se solidificase formando una corteza de oscura roca volcánica e incluso entonces, después de tan poco tiempo, el agua ya se formaba en la superficie. Al evaporarse de la superficie el vapor de agua ascendió en cantidades inmensas y se unió al dióxido de carbono en la atmosfera primigenia formando nubes espesas que lo cubrieron todo esta condensación desencadenaría el mayor diluvio que ha sufrido la tierra formándose así los océanos, y en los que se disolverían gases, quedando un atmósfera formada principalmente de nitrógeno, ya que el oxígeno aún no estaba presente.

Etapa microbiológica

La aparición del oxigeno se remonta entre 3500 y 2900 millones de años. El cambio se explica por la aparición de la vida en los fondos marinos: aunque los organismos más primitivos eran unicelulares, sin núcleo y no respiraban, estos evolucionan y entre los 3500 y 2900 millones de años, se desarrollan nuevas especies que comienzan a producir oxígeno por medio de la fotosíntesis.

La acción de los nuevos organismos -a lo largo de millones de años- saturó la capacidad de disolución de oxígeno en el mar, el cual comenzó a emanar hacia la atmósfera, permitiendo el desarrollo de especies sobre la superficie seca de la tierra.

Etapa biológica

Esta etapa viene dada por la aparición de organismos eucariotas con fotosíntesis más eficiente. Esto provocó un aumento del O2 en la atmósfera hasta la concentración actual (21%). . 

Esta creciente concentración de oxígeno libre en la atmósfera se vio expuesta a las altas tasas de radiación provenientes del sol, que incidían en ese entonces sobre la superficie terrestre sin que ningún tipo de barrera se lo impidiese. Fue entonces esta exposición la que influyó en la reacción entre el oxígeno molecular y átomos de oxígeno radical, produciéndose en nuestro planeta la acumulación de Ozono. Es esta capa de gas la que transfiere a la atmósfera la particularidad de ser una barrera al paso de la radiación solar, es decir, actúa como un regulador para las condiciones positivas a la vida sobre la tierra.

El geólogo australiano Philip Bedford en 1950 fue el primero en descubrir cómo se formaban los estromatolitos, estos estaban cubiertos de una delgada película de alga, estos eran pequeños organismos que cubrían los estromatolitos capa tras capa y año tras año, extrayendo energía de la luz para conseguir alimento y los restos que van dejando formaban rocas. Gracias a los estromatolitos la atmosfera se lleno de oxigeno, purifico los océanos transformando al planeta.

A partir de estos cambios los microorganismos se fueron originando en forma de bacterias y poco a poco se comenzaron a adaptar, haciéndose capaces de resistir condiciones ambientales y climáticas muy diferentes a las que conocemos hoy en día.

Con el tiempo, algunas partículas de dióxido de carbono y argón, entre otros, fueron liberadas al espacio, mientras que otras porciones de gases, provenientes de la superficie terrestre, se fueron incorporando a la atmósfera. Es así como comenzaron a aumentar los niveles de oxigeno y nitrógeno en la capa que rodeaba la Tierra, creando así un ambiente cada vez más apropiado para la existencia de vida, tanto vegetal como animal.

Los microorganismos comenzaron a evolucionar poco a poco y pasaron a convertirse, después de miles y millones de años, en las plantas, animales y seres humanos que habitamos en la actualidad el planeta Tierra.

Riesgos futuros para la atmosfera

El principal riesgo para la atmosfera es la emisión de gases efecto invernadero como el CO2, metano y óxido nitroso, lo cual provocaría un aumento de las temperaturas sobre la superficie del planeta. La emisión de dichos gases está aumentando paulatinamente desde el inicio de la era industrial y seguirán aumentando si no se reduce el uso de combustibles fósiles.

Otro riesgo no menos importante es la destrucción de la capa de ozono, esta destrucción se debe al uso de un componente químico producido por el hombre, los clorofluorocarburos (CFC) de productos, como los aerosoles, disolventes, propelentes y refrigerantes. La acción de estos gases en la Estratosfera libera átomos de Cl a través de la radiación UV sobre sus enlaces moleculares; cada átomo de Cl destruye miles de moléculas de Ozono transformándolas en moléculas de dioxígeno. Otros compuestos que afectan la capa de ozono por contener cloro (Cl) son el metilcloroformo (solvente), el tetracloruro de carbono (un químico industrial) y sustancias que contengan bromo (Br), como los halones, utilizados para extinguir el fuego. El ozono, O3, absorbe con gran eficacia las radiaciones comprendidas entre 200 y 330 nm de longitud de onda, y por tanto, una disminución en la capa de ozono tiene efectos muy perjudiciales sobre los seres humanos y los ecosistemas en general.

Las principales consecuencias de un aumento de los gases efecto invernadero son:

- Más altas temperaturas, mayores riesgos — En todas las regiones del mundo, mientras más rápido aumenten las temperaturas, mayor será el riesgo de daños. El clima no responde de inmediato a emisiones que pueden permanecer años o decenios en la atmósfera. Y debido al efecto retardador de los océanos, que absorben y finalmente liberan el calor con más lentitud que la atmósfera, las temperaturas de superficie no responden de inmediato a las emisiones de gases de efecto invernadero. Como resultado de ello, el cambio climático se mantendrá varios cientos de años después que se hayan estabilizado las concentraciones en la atmósfera.

- Los cambios adversos en el ciclo hidrológico — El aumento de las temperaturas ya está acelerando el ciclo hidrológico. Una atmósfera más cálida retiene más humedad, llega a ser menos estable y produce más precipitaciones, en particular en la forma de chaparrones. El aumento del calor también acelera la evaporación. El efecto neto de estos cambios en el ciclo hidrológico será una disminución de la cantidad y la calidad del abastecimiento de agua dulce en todas las grandes regiones. Por otra parte, el régimen de vientos y la trayectoria de las tormentas probablemente cambien. Previsiblemente aumentará la intensidad de los ciclones tropicales, el viento alcanzará velocidades máximas más altas y las precipitaciones serán más abundantes.

- Una biodiversidad amenazada — La fauna y flora silvestres y la diversidad biológica, ya amenazadas por la destrucción del hábitat se enfrentarán nuevos retos debido al cambio climático. Muchos ecosistemas ya están respondiendo a la elevación de las temperaturas avanzando hacia los polos y escalando laderas de montañas. Algunas especies no sobrevivirán a la transición y entre 20 y 30% de las especies probablemente se enfrenten a un aumento del peligro de extinción. Los ecosistemas más vulnerables son los arrecifes de coral, los bosques boreales (subárcticos), los hábitats de montaña y los que dependen del clima mediterráneo.

- Aumento del nivel del mar — El mejor cálculo de cuánto más aumentará el nivel del mar debido a la expansión de los océanos y al derretimiento de los glaciares hacia finales del siglo XXI es de 28 a 58 cm. Esto empeorará el anegamiento y la erosión de las costas.

No se puede descartar un mayor aumento del nivel del mar de hasta 1 m para 2100, si las capas de hielo siguen derritiéndose a medida que aumentan las temperaturas. Hay pruebas ya de que el hielo de la Antártida y Groenlandia está de hecho perdiendo masa lentamente y contribuyendo a un aumento del nivel del mar. Este aumento del nivel del mar tiene una considerable inercia y se mantendrá por muchos siglos.

- El aumento de riesgos para la salud — El cambio climático alterará cada vez más la distribución de los mosquitos que causan el paludismo y otros vectores de enfermedades infecciosas influirán en la distribución de algunos tipos de polen que causan alergias, además aumentarán los riesgos de que se produzcan oleadas de calor.

- Los cambios en el ecosistema de los océanos — Los océanos experimentarán también temperaturas más altas, que tendrán repercusiones para la vida marina. Durante los últimos cuatro decenios, por ejemplo, el plancton del Atlántico norte ha emigrado hacia los polos en 10 grados de latitud. De igual modo, la acidificación de los océanos a medida que absorban más dióxido de carbono causará daños a la capacidad de formación de las conchas o esqueletos de los corales, los caracoles marinos y otras especies.

Las principales consecuencias de la destrucción de la capa de ozono son:

- En los seres humanos, la sobre-exposición a estas radiaciones produce efectos perjudiciales para la salud.

- En cuanto a la vegetación, estas radiaciones disminuyen la eficiencia de la fotosíntesis en plantas, lo que afecta a su crecimiento y al número de hojas, semillas y frutos que producen.

- En ecosistemas acuáticos, las radiaciones UV-B afectan a los organismos existentes hasta unos 5 m de profundidad en aguas transparente. Esta disminución del metabolismo fotosintético de fitoplancton, base de las cadenas alimentarias, afecta en último término a todo el ecosistema, provocando una disminución del rendimiento energético global.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera

http://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_terrestre

http://origendeatmosfera.blogspot.com.es/

http://pifq.blogspot.com.es/2013/02/evolucion-de-la-atmsfera-terrestre.html

http://www.youtube.com/watch?v=FgdBE127FCQ

http://www.un.org

http://www.cma.gva.es/web/indice.aspx?nodo=4564&idioma=V

http://blogs.unir.net/praevenire/2012/05/24/relacion-entre-calentamiento-global-y-reduccion-de-la-capa-de-ozono/