La atmósfera de la Tierra ha cambiado drásticamente su composición varias veces durante el desarrollo de nuestro planeta. En estas páginas, la autora nos habla de esas metamorfosis, de los principales detonadores y de los cambios atmosféricos en distintos periodos y nos exhorta a conocer el papel de los seres vivos y del hombre en sus cambios recientes.
La atmósfera, esa delgada mezcla de gases que cubre nuestro planeta, ha cambiado en su composición y características a lo largo de los más de cuatro mil quinientos millones de años de historia de la Tierra. En la evolución de nuestra atmósfera se distinguen distintas etapas en las que ha ejercido una influencia determinante, algunos de los otros componentes del sistema Tierra: al principio, la litósfera, que supone la masa sólida del planeta, incluyendo la corteza terrestre, transformó la atmósfera a través de sus emanaciones; más adelante, la conformación de la hidrósfera, que es el conjunto de todos los tipos de agua del globo terráqueo, también implicó cambios en la composición de gases; posteriormente, la atmósfera de los últimos miles de millones de años ha tenido el sello de la actividad de la biósfera, que agrupa todas las formas de vida del planeta. Pero así como los demás componentes del sistema Tierra han modificado a la atmósfera, ésta también los ha modelado a ellos.
El Sol, como la fuente de energía externa del planeta, ha jugado, junto con otros factores astronómicos, meteoritos y variaciones de la órbita terrestre, por ejemplo, un papel determinante en el desarrollo de la Tierra. Y es que las interacciones entre los grandes compartimentos terrestres mencionados están determinados por los ciclos de materia y los flujos de energía. La atmósfera, con una masa relativamente pequeña en comparación con las demás esferas del sistema, responde rápidamente al intercambio.
La atmósfera existe porque la fuerza de gravedad retiene determinados componentes gaseosos en la órbita de la Tierra y propicia una estructura vertical de capas diferenciadas térmicamente, con una densidad que disminuye con la altura. Más del 99 por ciento de la masa de la atmósfera se encuentra en las dos primeras capas. Entre el 80 y 90 por ciento está dentro de los doce kilómetros iniciales, en la troposfera, que es la capa en la que ocurre el tiempo meteorológico, el clima y en la que existe la vida.
Durante los primeros miles de millones de años de vida de nuestro planeta, la actividad volcánica y los reacomodos de la corteza terrestre liberaron los elementos que llevaron a la transformación de la primera atmósfera, constituida por gases nebulares primarios, en otra en la que predominaban el nitrógeno, el bióxido de carbono y el vapor de agua. El enfriamiento de la Tierra trajo consigo procesos de condensación y formación de océanos en los que muchos componentes quedaron atrapados o disueltos, entre ellos, gran parte del dióxido de carbono atmosférico. Aquí, la hidrósfera tomó su turno en conducir la conformación de la atmósfera terrestre al delinear una característica esencial del planeta: la existencia simultánea de agua en sus tres fases. La interacción entre la atmósfera y la hidrósfera constituye el motor termodinámico del clima, alimentado por la energía solar.
Fue entonces, hace unos tres mil quinientos millones de años, cuando se generó la vida, a partir del desarrollo de distintas células microscópicas que lo mismo influyen que eran influidas por el medio que las rodeaba. En algún momento y ensayando con miles de formas diferentes, surgió un proceso capaz de unir de manera fluida y continua la energía del Sol y la vida: la fotosíntesis. La capacidad adquirida de atrapar los fotones, las partículas que constituyen la luz, separando la molécula de agua, permitía liberar oxígeno y paralelamente utilizar el bióxido de carbono atmosférico para producir moléculas con energía de alta calidad.
La acumulación de oxígeno liberado en la atmósfera fue la primera gran contaminación producida por los seres vivos, ya que éste resultó tóxico para muchas formas de vida que se fueron extinguiendo. En la capa que sigue a la troposfera, la estratósfera, la interacción entre las moléculas de oxígeno y la radiación ultravioleta del Sol creó un escudo de ozono que, al atrapar la radiación de onda corta, impedía su llegada a la superficie de la Tierra. Con este proceso se incrementó la fotosíntesis marina y se propició el desarrollo de la vida fuera del agua. Nuestra atmósfera quedó básicamente constituida por nitrógeno, oxígeno, una pequeña porción de argón y un porcentaje variable de vapor de agua, además de contener otros compuestos en cantidades diminutas proporcionalmente.
La comparación de las condiciones del ambiente terrestre antes de la aparición de la vida con las de hace cuatro millones de años, justo antes de la aparición del ser humano, así como de éstas con las condiciones actuales, muestran cuán profundamente la evolución biológica ha modificado este planeta. La composición de la atmósfera actual es, con mucho, el resultado de las actividades de la biósfera, a la vez que las propiedades de la atmósfera son esenciales para sostener la vida sobre la Tierra. Además de interactuar con la litósfera, la hidrósfera y la atmósfera, los seres vivos interfieren con la radiación solar de diversas maneras: modifican el albedo, realizan fotosíntesis, emiten y capturan gases de efecto invernadero.
La aparición de nuestra especie, el desarrollo de las sociedades humanas y su poder tecnológico, han llevado a cambios ambientales profundos, particularmente durante los últimos 100 años. Y estos cambios han transformado el entorno más rápidamente que cualquier proceso biogenético anterior. El cambio climático actual es sin duda uno de los resultados más impactantes.
En el periodo de la historia de la Tierra que corresponde al desarrollo de nuestra especie se pudieron alterar muy poco las concentraciones del nitrógeno y el oxígeno atmosférico; sin embargo, las concentraciones de los gases activos climáticamente, vapor de agua, bióxido de carbono, metano y óxidos de nitrógeno, sí responden a nuestra actividad.
Autores como Vladimir Vernadsky, 1863-1945, y Pierre Teilhard de Chardin, 1881- 1955, propusieron la existencia de tres fases en el desarrollo de la Tierra y afirmaron que cada una transformó a la anterior: la geósfera, la biósfera y la noosfera, esta última constituida por el conjunto de la inteligencia. Nada indica que, de existir, esa esfera esté guiando hacia el mejoramiento global del ser humano y su ambiente.
En todo caso, la Tierra entera nos está diciendo que en este segmento del tiempo que habitamos toca el turno de la conciencia, del conocimiento aplicado en beneficio del planeta y de la vida. Aún con todas las limitaciones que pueda tener nuestra acción como una pequeñísima parte de una fracción minúscula del sistema Tierra, sabemos ya, con suficiente claridad, lo que nuestras acciones concertadas pueden lograr.
Ninguno de nuestros antecedentes ha tenido las condiciones que tiene la humanidad en este momento para frenar el deterioro ambiental y prepararse para enfrentar con éxito los cambios en el clima global; si no hacemos nada ahora, ninguna de las generaciones que vienen, posiblemente, las tendrá.
Amparo Martínez. Es doctora en Ecología por la Universidad de Barcelona. Ha sido pionera en el estudio de las interacciones de la atmósfera-biósfera en sistemas aunque sus temas de investigación también abarcan las relaciones entre ciencia y sociedad, la variabilidad y el cambio . En 2003 formó el Grupo de Aerosoles Atmosféricos del Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNA, y desde 2009, es directora de dicho centro.
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