Origen y evolución de la atmosfera.

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Se puede hacer una comparación entre la infancia de la Tierra y Venus que tiene una atmósfera pesada compuesta casi totalmente de dióxido de carbono, junto con gruesas nubes ácidas. Las rocas en Venus se funden a la temperatura del metal y una lluvia ácida y caliente se evapora en el momento que toca el suelo.

La primera atmósfera de la Tierra no contenía una cantidad significativa de oxígeno libre. Todo el oxígeno que se producía en la descomposición del vapor de agua por la luz ultravioleta o “fotodisociación”, se combinaba rápidamente con los metales de la superficie formando óxidos metálicos, mientras el hidrógeno se escapaba al espacio o se combinaba con el carbono. Asimismo, el oxígeno se recombinaba con el hidrógeno y con monóxido de carbono para formar vapor de agua y dióxido de carbono. Parte del oxígeno alcanzó la parte superior de la atmósfera creando una fina pantalla de ozono que redujo la disociación del vapor de agua por la luz ultravioleta, evitando así la pérdida de la mayoría del agua de la Tierra, mientras mantenía la generación de oxígeno en un nivel mínimo.

En ausencia de oxígeno, la atmósfera prebiótica se convirtió en “anaerobia” o reductora. Las reacciones químicas entre el carbono y el hidrógeno, por ejemplo, necesitaban que el hidrógeno cediera un electrón al carbono para que los dos elementos se pudieran unir. La presencia del oxígeno interfieren en esta reacción porque reacciona preferentemente con el carbono oxidándolo para formar dióxido de carbono (este tipo de reacciones ocurre cuando de quema un combustible fósil, por ejemplo el carbón o el petróleo). Por tanto, la vida no podría haber empezado en una atmósfera inicialmente repleta de oxígeno, pues no se pueden formar moléculas orgánicas en presencia de este gas.

Antes que la Tierra se enfriara lo suficiente como para condensar el vapor de agua como la que más tarde llenaría los océanos, mientras que hoy en día sólo aproximadamente el 1% del agua está en la atmósfera. En efecto, el vapor formaba una parte substancial en la atmósfera inicial. El vapor reaccionó con el dióxido de azufre y el óxido nítrico de las erupciones volcánicas para formar ácido sulfúrico y ácido nítrico. La lluvia ácida se precipitó y cayó sobre la superficie de la Tierra y se evaporó inmediatamente al tocar el suelo caliente. El vapor de agua se elevó hasta las capas superiores de la atmósfera, donde cedía el calor adquirido al espacio y precipitaba de nuevo. Este proceso opera de una manera similar al aire acondicionado, que absorbe el calor del interior de una casa y lo bombea al exterior.

Después de millones de años del ciclo precipitación – evaporación enfrió la superficie lo suficiente como para almacenar el agua en pequeños charcos. La Tierra todavía estaba bastante caliente, por lo que los índices de evaporación eran muy elevados y sólo una pequeña fracción de los océanos actuales permanecía líquida en la superficie. A medida que la temperatura de la Tierra siguió disminuyendo, en los cráteres formados por los meteoros y en los cráteres volcánicos apagados (llamados “calderas”) se recogieron grandes cantidades de agua que acabaron por llenarse y desbordarse, finalmente, inundando las planicies de lava. Los picos volcánicos y los dentados cráteres producidos por los meteoros fueron suavizados por la erosión y las tierras altas fueron alisándose en superficies llamadas “plenillanuras”.

La lluvia ácida reaccionó químicamente con los minerales metálicos de las pequeñas masas continentales produciendo sales metálicas cuyas soluciones fueron transportadas por las corrientes hasta depositarse en el mar. La lluvia también se filtró en el suelo y disolvió los minerales de las rocas porosas que fueron conducidos por los acuíferos hasta el mar. A medida que las bases oceánicas primitivas se fueron llenando, el agua del mar adquirió un alto contenido en sal, así como en otras sustancias químicas. Las rocas sólidas de la superficie fueron erosionadas químicamente y depositadas en sedimentos, arena y grava. Las corrientes cargadas de sedimentos generalmente llenaban su lecho, siendo forzadas a formar meandros en su camino hacia el mar. Conforme las corrientes alcanzaban el océano, su velocidad disminuía bruscamente y los sedimentos en suspensión se depositaban, mientras que las soluciones químicas se mezclaban profundamente con el agua de mar ayudadas por las corrientes y la acción de las olas.

Los sedimentos se depositaron reiteradamente en los márgenes continentales; los más gruesos se acumularon cerca de la costa a la vez que los más finos lo hicieron progresivamente conforme se adentraban en el mar. A medida que la costa penetraba en el mar los sedimentos finos originales fueron cubiertos por otros más gruesos. Cuando la línea de costa retrocedía por el aumento del nivel de los océanos, los elementos más gruesos fueron recubiertos por los elementos más finos, lo que dio a la secuencia sedimentaria una estructura en capas. De la misma forma, los carbonatos precipitaron químicamente acumulándose en gruesas capas en el fondo de los océanos.

A medida que las capas sedimentarias superiores presionaban sobre los estratos inferiores, los sedimentos se compactaron convirtiéndose en rocas sólidas proporcionando una columna geológica de capas alternativas de caliza, esquito, aluvión y arenisca. Estas rocas estuvieron sometidas al calor y presión del interior de la Tierra y fueron convertidas mediante metamorfismo en mármol, pizarra, cuarcita y esquisto, respectivamente. Los sedimentos metamórficos se encuentran entre las rocas de la Tierra más antiguas conocidas, sugiriendo que hace 3800 millones de años ya no existía un ciclo de meteorización. Sin embargo, es bastante posible que la vida fuese incluso más antigua que esas rocas.

Los océanos se convirtieron en depósitos químicos y en vez de sufrir un lento proceso de acumulación de sales y otras sustancias químicas durante un largo período de tiempo, consiguieron un equilibrio químico en los comienzos de su historia. Los océanos se convirtieron en una vasta factoría química sintetizadora de una variedad de compuestos orgánicos, y el escenario estuvo preparado para la aparición de la vida mucho antes de lo que hubiera podido imaginar.

En la tercera atmósfera, la aparición de las algas verdeazules o de sus predecesores, bacterias fotosintéticas llamadas «bacterias sulfurosas verdes», hace aproximadamente 3.500 millones de años, así como el desarrollo de la fotosíntesis, son posiblemente los pasos más importantes de la historia de la vida en la tierra. Aun hoy en día estos organismos son los más importantes en relación al mantenimiento