Evolución geológica de la Tierra: la evolución de la atmósfera

Hace unos 4500 millones de años, una vez que se habían producido las consecuencias "a corto plazo" del Gran Acontecimiento Térmico, nos encontramos con un planeta bastante similar al actual, desde el punto de vista geológico: la Tierra presenta una estructura interna diferenciada en capas (núcleo, manto y corteza) y dos capas externas formadas por materiales ligeros: la hidrosfera, capa de agua en estado líquido o sólido que cubre la mayor parte de la superficie, y la atmósfera, capa gaseosa que rodea por completo al planeta. De hecho, apenas se aprecian diferencias entre el aspecto del planeta en ese momento y la actualidad, excepto por la composición de la atmósfera.

Es difícil conocer en detalle la composición de la atmósfera primitiva, aunque hay algunos datos que sí que poseemos: no tenía oxígeno y su composición probablemente fuera similar a la de los gases emitidos por los volcanes. También hay que tener en cuenta las sustancias que pudieron ser aportadas por los cometas.

En estas condiciones, con la Tierra aún a mayor temperatura que en la actualidad, se supone que la atmósfera debió estar formada sobre todo por vapor de agua, dióxido de carbono y otros gases como nitrógeno, óxidos de azufre y nitrógeno, etc.

La abundancia de dióxido de carbono y vapor de agua tiene gran importancia a la hora de entender la evolución del clima de nuestro planeta. Una atmósfera como la descrita en el párrafo anterior sería bastante similar a la del Venus actual, planeta en el que se da un efecto invernadero tal que eleva su temperatura a varios cientos de grados centígrados. En esas condiciones, la aparición de la vida hubiera resultado imposible. La aparente paradoja se resuelve si tenemos en cuenta que en la época en cuestión, hace unos 4.500 millones de años, el Sol debía ser una estrella más fría que en la actualidad, de modo que un efecto invernadero de gran intensidad habría permitido mantener una temperatura adecuada para que el agua recién formada o recién recibida pasara al estado líquido, sin llegar a congelarse totalmente.

La evolución posterior de la atmósfera debió permitir mantener un estado de equilibrio térmico más o menos estable, de modo que, a medida que se consumía el calor del gran acontecimiento térmico, el Sol iba aumentando su temperatura. La atmósfera actuaría como mecanismo de regulación, mediante la condensación del vapor de agua, manteniendo una temperatura media en el planeta que hiciera posible la permanencia de la hidrosfera y, con ella, la evolución de los seres vivos.

Precisamente los organismos fueron los responsables de los siguientes grandes cambios en la composición atmosférica: por una parte, en primer lugar, la aparición de los organismos autótrofos, capaces de utilizar el dióxido de carbono para producir sus propias moléculas, retiró progresivamente este gas de la atmósfera, reduciendo la intensidad del efecto invernadero producido por él y contribuyendo a mantener el equilibrio climático del planeta.

Por otra parte, hace unos 3.000 millones de años se produjo un hito evolutivo fundamental en la historia de nuestro planeta: la aparición de los organismos aerobios. Se trataba, inicialmente, de cianobacterias capaces de utilizar el agua en el proceso de la fotosíntesis, lo que incrementaba su rendimiento energético a costa de producir oxígeno, sustancia ausente de la atmósfera hasta ese momento y que resultaba tóxica para todos los organismos existentes hasta entonces. Además de las implicaciones biológicas que tuvo ese proceso (aparición de los eucariotas), la cantidad de oxígeno generada por estos seres vivos fue tal que este gas se fue acumulando en la atmósfera en grandes cantidades. Hace unos 600 millones de años la concentración de oxígeno en la atmósfera era tan alta que resultaba suficiente para que se formara una capa de ozono (O₃), sustancia que absorbe una buena parte de la radiación ultravioleta procedente del Sol, protegiendo a los seres vivos de las mutaciones provocadas por ella.

En resumen, el proceso de evolución atmosférica en la Tierra muestra una relación de interdependencia entre varios procesos y características peculiares de nuestro planeta: los cambios en la emisión de energía por parte del Sol, la concentración atmosférica de gases de invernadero (en particular del CO₂) y la actividad de los seres vivos, que influyó claramente sobre la concentración de dióxido de carbono.