Locos por la Geología

Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leerlo antes de internarse en el de hoy. En él respondí las siguientes preguntas:

¿Qué es la atmósfera y qué espacio ocupa?

¿Qué funciones cumple?

Desde allí retomamos hoy nuestra conversación, respondiendo a las preguntas faltantes:

¿Cuál es su composición actual?

Lo primero a tener en cuenta es que el aire es una simple mezcla mecánica que no implica reacción química entre sus componentes individuales, de allí que puedan separarse y volverse a mezclar en función de condiciones físicas.

Por otra parte, la relación cuantitativa entre los diversos componentes del aire no es constante a lo largo de todo el espesor atmosférico, y varía también a lo largo del tiempo, por lo cual, lo que anotaremos a continuación no será sino un promedio bastante representativo para cada zona de la atmósfera.

En las zonas inferiores, en contacto con la superficie terrestre, el aire está compuesto esencialmente por dos elementos: un 78,09% de nitrógeno y 20,94% de oxígeno.

Eso deja menos de 1% para componentes menores, como vapor de agua, polvo, carga biológica, CO2 y gases raros. Por supuesto, localmente puede haber cambios sustanciales en las proporciones por la presencia de contaminantes a veces en cantidades alarmantes, sobre todo si el contenido es rico en CO, altamente tóxico.

A medida que se asciende en la atmósfera la cantidad de oxígeno- a partir de los 10 km- comienza a disminuir hasta desaparecer hacia los 100 km. Su espacio es ocupado por un aumento de nitrógeno, pero luego desaparece rápidamente más o menos a los 40 km de altura. Es a partir de los 60 km que se registra un aumento notable de hidrógeno que llega a ser predominante a los 120 km, con helio como acompañante.

Algunos autores denominan homósfera a la porción atmosférica por debajo de los 80 km, por ostentar una composición relativamente constante. Debido a que los cambios se aceleran desde allí hacia arriba, llaman en cambio a esa parte, heterósfera. Y asumen también una zona transicional llamada homopausa, entre los 60 y 80 km.

La composición mencionada por supuesto es muy dinámica, ya que hay intercambios permanentes, que no alcanzan a modificar las relaciones salvo en ocasiones particulares, que menciono más abajo.

Puede considerarse como el intercambio más constante el que se produce en la respiración de los seres vivos, que toman oxígeno y devuelven CO2, siendo la fotosíntesis de las plantas verdes la que repone a través del intercambio inverso, el equilibrio composicional del aire.

Entre las condiciones que temporal y localmente generan cambios muy notables en la composición atmosférica, debemos considerar las emisiones volcánicas y postvolcánicas, las concentraciones fabriles y urbanas con liberación de gases de combustión, los incendios, y las eventuales explosiones artificiales entre otras circunstancias de menor impacto

¿Fue esa composición diferente en el pasado?

Sin duda alguna, la composición original de la atmósfera distaba mucho de la actual, y sólo su evolución hacia el estado presente permitió la eclosión de la vida terrestre.

Según las especulaciones (abundantes) y algunas pruebas (más escasas) la historia de la atmósfera habría comenzado con el nacimiento mismo de la Tierra, hace (según las últimas aproximaciones) alrededor de 4.600 millones de años.

Se asume que durante los primeros 500 millones de su historia, la atmósfera contenía vapor y gases expelidos durante la agitada formación del planeta en ciernes. Dichos gases podrían haber sido hidrógeno (H2) vapor de agua, metano (CH4), helio (He) y óxidos de carbono. A esa mezcla se la llama «atmósfera primigenia o primordial».

Esa atmósfera original, no obstante, se perdía casi tan rápidamente como se iba generando, porque tanto la temperatura como la gravedad de esa Tierra diferían de las que caracterizan actualmente al planeta. La suma de una temperatura mayor y una aceleración de la gravedad menor facilitaban el desprendimiento de los gases livianos como el hidrógeno y el helio, que escapaban al espacio barridos por el viento solar. Ni siquiera en las condiciones actuales del planeta, pueden conservarse en torno a ella cantidades importantes de gases como el helio y el hidrógeno,

Reconocida esta situación, los gases que se iban liberando en los procesos de formación de la propia corteza, fueron cambiando la composición de la envoltura gaseosa, que hace unos 4 mil millones de años, estaba mayormente constituida por dióxido de carbono (CO 2 ), monóxido de carbono (CO), moléculas de agua (H 2 O), nitrógeno (N 2 ) e hidrógeno
(H).

Con esa composición, y la temperatura de la Tierra ya por debajo de los 100°C, tuvo lugar la formación de la hidrósfera, de resultas de la condensación de vapor de agua, presente en grandes masas de agua, en las cuales, a su vez, comenzaron a disolverse el dióxido de carbono y otros gases, dando lugar a una atmósfera de carácter reductor, sin oxígeno libre y con abundancia de metano y amoníaco. Les recuerdo que sobre esta composición es que se realizó el experimento de Miller del que ya les hablé, y es la que habría dado lugar a las formas orgánicas más primitivas.

No obstante, faltaba aún para que hubiera en la atmósfera el oxígeno libre que hoy nos es indispensable. Sólo alrededor de 2.500 Ma atrás, habrían aparecido en el mar los primeros organismos unicelulares anaeróbicos, y todavía más tarde, hace unos mil millones de años, algunos de esos organismos, llamados algas azules empezaron a usar energía del Sol para dividir moléculas de agua (H 2 O) y dióxido de carbono (CO 2 ), desde las cuales obtuvieron compuestos orgánicos por un lado y oxígeno libre por el otro.

Ya la composición de la atmósfera se va aproximando a la actual, y va creando las condiciones para la eclosión de la vida que se produciría hace unos 600 millones de años, cuando la vida marina, a través de otros intercambios había llegado a formar niveles de ozono suficientes para absorber en parte la luz ultravioleta. Eso fue lo que habilitó la aparición de organismos sobre los continentes. Los intercambios vitales de esos organismos terminaron de modelar la composición actual de la atmósfera.

Hasta aquí llegamos hoy. el próximo lunes veremos:

¿Cómo se divide la atmósfera?

¿Qué puede agregarse?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.