A medida que los escombros del sistema solar se fusionaron en los planetas que ahora giran alrededor del Sol, la mayoría de los gases más ligeros formaron una atmósfera breve y delgada alrededor de la bola de rocas giratoria que se convirtió en la Tierra.
Desde entonces, la atmósfera ha cambiado y continúa adaptándose a la vida. Los sistemas de la Tierra siguen siendo tan dinámicos hoy como lo fueron durante la historia temprana de la Tierra.
La atmósfera más temprana de la Tierra
La atmósfera más antigua de la Tierra precede o quizás coincide con la acumulación final de material que ahora forma el planeta. El hidrógeno, el helio y los compuestos que contienen hidrógeno rodearon brevemente la Tierra en formación.
Parte de estos gases ligeros, restos del Sol, escaparon de la gravedad de la Tierra. La Tierra aún no había desarrollado su núcleo de hierro, por lo que sin un campo magnético protector, el poderoso viento solar del Sol arrasó con los elementos ligeros que rodean la proto-Tierra.
Segunda atmósfera de la Tierra
Podría decirse que la segunda capa de gases que rodeaba la Tierra podría denominarse la primera atmósfera "real" de la Tierra. La bola giratoria de material fundido desarrollada a partir de los escombros del sistema solar en formación burbujeó y se agitó. La desintegración radiactiva, la fricción y el calor residual mantuvieron a la Tierra en estado fundido durante 500 millones de años.
Durante ese tiempo, las diferencias de densidad hicieron que los elementos más pesados de la Tierra se hundieran hacia el núcleo en desarrollo de la Tierra y que los elementos más ligeros se elevaran hacia la superficie. Las erupciones volcánicas liberaron gases y comenzó la formación de atmósfera.
La atmósfera de la Tierra se formó a partir de los gases liberados por la constante actividad volcánica. La mezcla de gases habría sido muy parecida a la composición liberada durante las erupciones volcánicas modernas. Estos gases incluyen:
- Vapor de agua
- Dióxido de carbono
- Dióxido de azufre
- Sulfuro de hidrógeno
- Monóxido de carbono
- Azufre
- Cloro
- Nitrógeno
- Compuestos de nitrógeno como amoníaco, hidrógeno y metano
La falta de óxido en las primeras rocas ricas en hierro muestra que no había oxígeno libre entre los gases de la atmósfera primitiva de la Tierra.
A medida que la Tierra se enfrió y los gases se acumularon, el vapor de agua finalmente comenzó a condensarse en espesas nubes y comenzaron las lluvias. Esta lluvia continuó durante millones de años, formando finalmente el primer océano de la Tierra. Desde entonces, el océano ha sido parte integral de la historia de la atmósfera.
Tercera formación de la atmósfera de la Tierra
Cuando comparamos la atmósfera primitiva de la Tierra con la actual, las principales diferencias son obvias. Pero el cambio de una atmósfera reductora, venenosa a la mayoría de las formas de vida modernas, a la actual atmósfera rica en oxígeno tomó alrededor de 2 mil millones de años, casi la mitad de la vida útil de la Tierra.
La evidencia fósil muestra que las primeras formas de vida en la Tierra fueron bacterias. Cianobacterias, que son bacterias capaces de realizar la fotosíntesis, y las bacterias quimiosintéticas que se encuentran en los respiraderos de aguas profundas prosperan en una atmósfera sin oxígeno.
Este tipo de bacterias podrían prosperar en la segunda atmósfera de la Tierra. La evidencia muestra que prosperaron durante mucho tiempo, convirtiendo felizmente el dióxido de carbono en alimentos y liberando oxígeno como producto de desecho.
Al principio, el oxígeno se combinó con rocas ricas en hierro, formando el primer óxido en el registro de rocas. Pero finalmente el oxígeno liberado excedió la capacidad de la naturaleza para compensarlo. Las cianobacterias contaminaron gradualmente su entorno con oxígeno y provocaron el desarrollo de la atmósfera actual de la Tierra.
Mientras las cianobacterias producían oxígeno, la luz solar descomponía el amoníaco de la atmósfera. El amoníaco se descompone en nitrógeno e hidrógeno. El nitrógeno se acumuló gradualmente en la atmósfera, pero el hidrógeno, como la primera atmósfera de la Tierra, escapó gradualmente al espacio.
Atmósfera actual de la Tierra
Hace unos 2.000 millones de años, se produjo la transición de la atmósfera de gas volcánico a la actual atmósfera de nitrógeno y oxígeno. La relación oxígeno-dióxido de carbono ha fluctuado durante el pasado, alcanzando un máximo rico en oxígeno de alrededor del 35 por ciento durante el Periodo carbonífero (Hace 300-355 millones de años) y un oxígeno bajo de alrededor del 15 por ciento cerca del final del Período Pérmico (Hace 250 millones de años).
La atmósfera moderna contiene aproximadamente un 78 por ciento de nitrógeno, un 21 por ciento de oxígeno, un 0,9 por ciento de argón y un 0,1 por ciento de otros gases, incluidos el vapor de agua y el dióxido de carbono. Esta relación, con algunas fluctuaciones de la relación oxígeno-dióxido de carbono, ha permitido el desarrollo de la vida en la Tierra.
Por el contrario, las interacciones entre las plantas que realizan la fotosíntesis y los animales que respiran mantienen la proporción atmosférica actual de gases.