Evolución, composición y distribución

 

La Tierra, al igual de los demás planetas rocosos, tiene atmósfera de segunda generación (aunque más bien en el caso de la Tierra sería de tercera generación). La atmósfera primordial la perdió por falta de gravedad superficial, al no poder retener el hidrógeno y helio residuales de la formación del Sistema Solar. Otra forma en la que pudo desaparecer el hidrógeno molecular es mediante su disociación por la incidencia de la luz ultravioleta, que se sabe que llegaba a alcanzar la superficie. El hidrógeno, ya atómico se incorporó a los componentes de la corteza terrestre, formando metano, amoniaco y agua. A estos compuestos se le unieron los gases productos de la desgasificación de las capas superficiales planetarias. Los gases productos de la actividad geológica son principalmente el dióxido de carbono, vapor de agua, dióxido de azufre, nitrógeno y algo de monóxido de carbono. Finalmente para esta primera etapa evolutiva, el bombardeo masivo tardío incrementó en gran medida la proporción de agua, tanto líquida como en forma de vapor. Hasta aquí la historia de la tierra es semejante a la de su vecino Venus.

A parir de este momento, hace unos 3.800 millones de años, la atmósfera terrestre se empieza a separar del destino de la de Venus, ya que el dióxido de carbono, y el dióxido de azufre se disolvieron en gran medida en los océanos primigenios. El dióxido de carbono pasará a formar carbonatos, de los cuales el más importante es el carbonato de calcio, que sigue jugando un papel muy importante en la actualidad. Al eliminar estos gases de la atmósfera, en esta segunda etapa evolutiva el gas predominante es el nitrógeno.

El paso siguiente, que ha sido crucial en la determinación de la composición actual de la atmósfera terrestre, es la aparición de la vida en los océanos, probablemente como agrupaciones complejas de sustancias químicas que podían reproducirse, utilizando la energía química que podían darse en los suelos o subsuelos marinos. Un grupo decisivo de estos seres vivos primigenios fueron las cianobacterias que utilizaron una combinación de dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y luz solar y lograr la fotosíntesis. Este proceso que servía para sintetizar moléculas más complejas que se incorporaban a los entes vivos, tenía un producto de desecho, el oxígeno. Este tipo de organismos proliferaron en gran medida en las zonas costeras de los océanos, formando grandes estructuras llamadas estromatolitos, que  disminuyeron la proporción de dióxido de carbono atmosférico y “contaminaron” la atmósfera de nitrógeno con este gas.

En los millones de años siguientes a esta “revolución” ha habido un equilibrio entre productores y consumidores de oxígeno, que ha mantenido una proporción constante de este gas (salvo eventos puntuales) llegando a la composición atmosférica terrestre actual, 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 1% de argón, 0.4 % de vapor de agua, 0.04% de dióxido de carbono y en orden descendente cantidades menores de neón, helio, metano, kriptón, hidrógeno, óxido nitroso, monóxido de carbono, xenón, ozono y dióxido de nitrógeno.

El espesor de la atmósfera terrestre es de unos 110 Km. y se suele dividir en 4 partes: de 0 a 10 Km., la troposfera, de los 10 a los 50 Km., la estratosfera, de los 50 a los 80 Km., la mesosfera y de los 80 a los 110 Km., la termosfera. A partir de ahí, las capas atmosféricas muy enrarecidas se estratifican por compuesto químico, dejando de estar mezclados, es la denominada heterosfera. Entre las diferentes capas de la heterosfera se encuentran, la capa de nitrógeno molecular (de los 80 a los 400 Km.) la capa de oxígeno atómico (de los 400 a los 1100 Km.) la capa de helio (de 1100 a 3500 Km.) y la capa de hidrógeno (de los 3500 a los 10000 Km.).

estructura-atmosfera-tierra

La troposfera es la capa más densa y cercana a la superficie, contiene la mayor parte del vapor de agua presente en la atmósfera es en la sucede los fenómenos meteorológicos. Como principales características podemos destacar:

  • Tiene espesor variable (de los 8 Km en las zonas polares a unos 20 Km. en las zonas intertropicales)
  • Conforme se asciende, disminuye la temperatura, con una temperatura mínima de -50°C.

La estratosfera es la capa superior a la troposfera, separadas por una franja llamada tropopausa, se extiende desde 12 a 15 Km. hasta los 50 Km. Su principal característica es la ausencia práctica de movimientos verticales, lo que hace que se distribuya por capas. Además la temperatura se eleva conforme se asciende, debido a la presencia de ozono, que provoca mayor conductividad eléctrica y térmica. La mayor concentración de ozono se da entre los 15 y 40 Km de altura, su temperatura máxima es de unos -3°C.

El ozono (O3) es un gas que se produce por la interacción de la molécula de oxígeno (O2) con la luz ultravioleta proveniente del Sol. La elevada energía de dicha luz es capaz de romper dicha molécula, apareciendo el oxígeno atómico. Por las condiciones de presión y temperatura de la estratosfera, las moléculas de oxígeno se pueden combinar con los átomos de oxígeno sueltos formando la molécula de ozono. Esta interacción con la luz ultravioleta del Sol es tan efectiva, que sólo un 1% de esta radiación atraviesa esa capa. Esto es esencial para la preservación de la vida en la superficie terrestre, ya que si esta radiación alcanzara la superficie, su energía rompería las cadenas de ADN, destruyendo la vida sobre la tierra.

Formación del ozono

La mesosfera e la capa que se extiende desde los 50 a los 80 Km. de altura. Es muy poco densa (contiene sólo el 0,1% de la masa total atmosférica). En esta capa la temperatura baja conforme se gana altura, consiguiendo los valores más bajos de toda la atmósfera, justo antes del límite con la termosfera, llegando a unos -90°C.

Por encima de la mesosfera encontramos la termosfera o ionosfera, en ella la temperatura vuelve a subir conforme ganamos altura sobre esta capa, que empieza sobre 80 a los 800 Km. En esta capa las partículas cargadas del Sol (viento solar) interacciona con el campo magnético terrestre, y cuando hay gran actividad solar se producen aquí las auroras. Muchos de los gases presentes están ionizados, lo que favorece la conductividad eléctrica y térmica, por eso se eleva la temperatura.

La última capa atmosférica terrestre es la exosfera, y es donde los átomos se escapan de la gravedad terrestre y su final es difuso confundiéndose con el espacio interplanetario. Su límite podría situarse más allá de los 2000 Km.

El universo gaseoso

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