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Origen

El origen de la atmósfera

Revisa, en la siguiente línea temporal, los eventos más importantes en el proceso de formación de nuestra atmósfera actual.

4 500 Ma

Atmósfera primitiva

Una Tierra incandescente tras el impacto de numerosos cuerpos rocosos acaba de surgir.

Se forma una atmósfera inestable rica en dióxido de carbono, vapor de agua e hidrógeno.

4 000 Ma

Atmósfera y emisiones volcánicas

Probablemente rica en metano, dióxido de carbono y vapor de agua procedente de una intensa actividad volcánica.

Emisiones gases volcánicos
Erupción volcánica
Flickr - gnucxk. Volcán Etna en erupción. (Dominio público)

2 500 Ma

Atmósfera predecesora a la actual

Comienzan a surgir organismos fotosintéticos que producen oxígeno (cianobacterias). Este gas oxida numerosos elementos como el hierro. Además, también contribuye a disminuir los niveles de metano de la atmósfera.

Cianobacterias
Microorganismos fotosintéticos
Flickr - Proyecto agua. Nodularia, entre las discretas cianobacterias. (CC BY-NC-SA)

2 000 Ma

Atmósfera rica en oxígeno

La actividad de los organismos fotosintéticos durante miles de años provoca un excedente de oxígeno que se acumula en la atmósfera. Los organismos que vivieron hasta ese momento encontraron el oxígeno venenoso y murieron, por el contrario, aparecen nuevos organismos más complejos capaces de utilizar ese oxígeno.

Actualidad

Atmósfera rica en nitrógeno

En la actualidad, el nitrógeno atmosférico asciende al 78 % y el oxígeno al 21 %. Con un porcentaje menor están otros gases como dióxido de carbono y metano. Además, hace unos 400 Ma aproximadamente se forma la capa de ozono. El ozono es una molécula con tres oxígenos que permite absorber la radiación dañina procedente del Sol. La presencia de esta atmósfera permite la vida tal y como la conocemos hoy.

En el siguiente vídeo tenemos un resumen de la evolución de la atmósfera en dos minutos:

YouTube - Del Mito a la Razón. ¿Cómo se formó la atmósfera? (Licencia estándar de YouTube)

Pregunta Verdadero-Falso

¿Tienes claras las ideas fundamentales sobre cómo ha evolucionado la atmósfera? En el siguiente test podrás comprobarlo.

Pregunta 1

1. La atmósfera tiene la misma proporción de gases desde hace 4 000 Ma.

Pregunta 2

2. La composición de la atmósfera ha variado a lo largo del tiempo.

Pregunta 3

3. La aparición de organismos fotosintéticos es la causa principal de la presencia de oxígeno en nuestra atmósfera.

Pregunta 4

4. La atmósfera primitiva era rica en oxígeno.

Pregunta 5

5. La presencia de dióxido de carbono en la atmósfera primitiva se debe a las erupciones volcánicas.

Pregunta 6

6. La temperatura de la atmósfera primitiva debió ser muy baja.

Pregunta 7

7. El paso de la vida en el agua a la vida en tierra firme surgió cuando se formó la capa de ozono.

Los métodos de la ciencia

¿Cómo saben los científicos que nuestra atmósfera no fue siempre así? Es obvio que no estuvieron allí hace 2 000 millones de años para comprobarlo, luego ¿de qué forma crees que los científicos pudieron establecer las condiciones de nuestra atmósfera en el pasado? Una forma de averiguarlo podría ser analizando elementos o muestras que tuvieran esa edad. Otra forma podría ser por analogía, es decir, centrar la atención en la formación de otros planetas y establecer que en el nuestro podría haber ocurrido algo parecido. Por último, estableciendo las condiciones de partida, similares a las de otros planetas, se podrían simular esas condiciones en el laboratorio y analizar qué ocurre. Sin embargo, hay que tener en cuenta que todas estas formas de proceder son aproximaciones y la mayoría generan hipótesis sobre la formación de la atmósfera primitiva.

Muestras de millones de años

La radiactividad de las rocas

Los científicos conocen métodos para medir la edad de las rocas. Mediante el análisis del contenido de átomos radiactivos en una roca se puede estimar la edad de la misma. Otros elementos, como las rocas que se formaron en una determinada época de la historia, nos pueden indicar la composición de la atmósfera. Por ejemplo, durante la oxigenación del océano se formaron las Banded Iron Formations, «formaciones de hierro bandeadas» en español. En estas rocas, el hierro precipitó por la acción del oxígeno y se acumuló formando esos depósitos.

Otro ejemplo son los circones, unos cristales muy resistentes que pueden alcanzar los 4 000 Ma. El estudio de estos cristales, y los sedimentos que los acompañan, ayuda a los científicos a deducir las posibles condiciones de la atmósfera primitiva.

Zircon de hace 4000 ma
Wikimedia Commons - Machevariani. Zircon de hace 4000 Ma. (Dominio público)

Muestras de hielo de millones de años

Gran parte del agua que forma el hielo de los polos se congeló hace millones de años. En estos depósitos también quedaron burbujas atrapadas de la atmósfera de ese momento. Es por ello por lo que el análisis de estas muestras, nos da información de los gases presentes en aquel momento.

Algunas de las muestras de hielo más antiguas encontradas tienen 2.7 millones de años de antigüedad.

Analogías

Hipótesis de Urey

El químico norteamericano Harold Urey estudió las atmósferas de Júpiter y Saturno y descubrió que contienen altas concentraciones de amoniaco y metano, además de hidrógeno. Esto le llevó a deducir que estos planetas deben contener una atmósfera muy parecida a la de la nebulosa proto-solar de la que procede nuestro sistema solar. Este tipo de atmósfera es reductora; sin embargo, si el hidrógeno va disminuyendo la atmósfera pasa a ser más oxidante. A los planetas más pequeños, como la Tierra, les pasa esto; van perdiendo el hidrógeno debido a que es un gas muy ligero y escapa a la fuerza de la gravedad, contribuyendo a hacer la atmósfera más oxidante.

De esta forma, Urey dedujo que las condiciones de la atmósfera primitiva hace 4 600 Ma debieron de ser muy parecidas a las de la atmósfera de los gigantes gaseosos: una atmósfera reductora rica en amoniaco, metano e hidrógeno.

Gigantes gaseosos
Wikimedia Commons - Yoshua Rameli Adan Pérez. Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno (CC BY-SA)

Simulando en el laboratorio

El modelo de Oparin

El bioquímico ruso Alexander Oparin y el biólogo británico John B. Sanderson Haldane, en 1920, fueron de los primeros en proponer las condiciones de una atmósfera reductora rica en hidrógeno, amoniaco, metano y otros hidrocarburos procedentes de una intensa actividad volcánica. Esta muestra debió estar sometida a elevadas temperaturas y descargas eléctricas procedentes de la intensa actividad solar y la ausencia de protección.

Posteriormente, los científicos Urey y Miller recrearon estas condiciones en el laboratorio y obtuvieron una gran cantidad de materia orgánica, lo que podría explicar el origen de la vida a partir de una atmósfera reductora como la propuesta.

Experimento de Miller y Urey
Experimento Miller y Urey
Wikimedia Commons - YassineMrabet. Traducido al español por Alejandro Porto. Simulando la atmósfera primitiva: el origen de la vida. (CC BY-SA)

Reflexión sobre los métodos de la ciencia

¿Qué información nos da cada uno de los métodos señalados? ¿Crees que hay uno mejor que otro? Argumenta tu respuesta.

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