Evolución ininterrompida
2005/06/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
A atmosfera actual é coñecida por algúns como a segunda atmosfera. Con esta expresión queren destacar que a composición actual da atmosfera é moi diferente á anterior.
Nos comezos do Sistema Solar, os principais gases eran o helio e o hidróxeno. A terra estaba a formarse e estaba borda. Estaba moi quente e a pel facíase e desfacíase, fundida. Por outra banda, non tiña gran masa e a forza de gravidade débil non podía reter os gases na súa contorna. O vento solar transportaba gases e ata que o vento acougouse, a Terra non puido rodearse dunha atmosfera.
Ao parecer, durante miles de millóns de anos non houbo ambiente no planeta Terra. Os meteoritos caían continuamente do ceo e ao chocar contra a pel desprendían unha calor enorme. Tamén abundaban os volcáns que liberaban gases con xofre, outros gases e vapor de auga. Os gases máis lixeiros escapábanse, pero co tempo, a medida que aumentaba a masa da Terra, a forza da gravidade aumentou e conseguiu manter os gases pesados.
Así xurdiu a primeira atmosfera. Estaba composto maioritariamente por vapor de auga e dióxido de carbono, e apenas había osíxeno. Estaba cargado de electricidade e producíanse temibles tormentas.
O Sol quentaba entón menos que agora, pero a Terra non estaba xeada. De feito, a atmosfera tiña moito máis dióxido de carbono que agora, e grazas ao efecto invernadoiro que provocaba non se conxelou o planeta. Ademais, a temperatura tépeda provocou a condensación do vapor de auga. Así, comezou a chover e xurdiron os océanos.
Os océanos modificaron a proporción de gases da atmosfera. Absorberon gran cantidade de dióxido de carbono e outros moitos pasaron á superficie terrestre, ás rocas. En consecuencia, a concentración de dióxido de carbono na atmosfera diminuíu, o que provocou una diminución da temperatura.
Sen osíxeno
Con todo, os investigadores non saben exactamente cal era a composición da atmosfera de entón. Son cousas antigas, moi antigas, e as pegadas que hai son débiles e ás veces contraditorias. Pero, sen dúbida, a composición da atmosfera inflúe decisivamente en como apareceu a vida. A maioría dos científicos cre que para que a vida salga a partir de compostos inorgánicos é imprescindible que primeiro haxa posibilidade de formar moléculas orgánicas. Paira iso, a atmosfera debe ser reductora, sen osíxeno.
Hoxe en día non é posible. A atmosfera actual está dominada polo nitróxeno e o osíxeno, cun 77% de nitróxeno e un 21% de osíxeno. Debido á cantidade de osíxeno libre, esta atmosfera é oxidante e neste ambiente non poden producirse as reaccións químicas necesarias paira a formación de biomoléculas.
Na atmosfera de entón non había osíxeno libre. Formábase osíxeno, como a auga disociada ou liberada por volcáns, pero reaccionaba rapidamente con outros elementos. Por exemplo, desaparecía moito osíxeno ao reaccionar co ferro das rocas.
Nun momento dado déronse os primeiros pasos paira revolucionar a situación. Os científicos non saben como, pero xurdiron os primeiros seres vivos. Eles, por suposto, non necesitaban osíxeno paira vivir, porque pola contra non nacían. Con todo, algúns destes seres vivos débense á acumulación de osíxeno na atmosfera. De feito, a aparición e expansión dos organismos que realizaban a fotosíntesis rompeu o equilibrio dos gases na atmosfera até entón.
A revolución da fotosíntesis
Os organismos revolucionarios son as cianobacterias. Xurdiron nas costas continentais, fai 3.500-2.700 millóns de anos. Non foron os primeiros seres vivos, xa que as primeiras bacterias apareceron un millón de anos antes, pero as cianobacterias eran moi especiais: tiñan e teñen clorofila e pigmentos fotosintéticos, que xa existen e bacterias deste tipo en mares tépedos e tropicais.
O problema é que as cianobacterias tiñan a capacidade de realizar a fotosíntesis. É dicir, usando a enerxía do Sol e a partir do dióxido de carbono e a auga, producíanse glúcidos e osíxeno. Nun principio, este osíxeno non se liberaba á atmosfera xa que era utilizado paira oxidar o carbono orgánico producido. Pero una pequena parte da materia orgánica, ao morrer, ía ao fondo do océano, onde non utilizaba osíxeno. Por tanto, quedaba un pouco de osíxeno libre. Aos poucos o océano saturouse de osíxeno e logo o osíxeno empezou a fluír á atmosfera. Iso si, duraba pouco no aire, xa que se perdeu o ferro das rocas. Con todo, fai uns 2.500-2.300 millóns de anos a situación cambiou. O osíxeno era letal paira outras bacterias, pero as cianobacterias gustaban, polo que se propagaron con facilidade. Grazas a eles, a concentración de osíxeno na atmosfera foi aumentando aos poucos, chegando a igualarse á actual: 21%.
Nesta situación xurdiron bacterias capaces de adaptarse á atmosfera con osíxeno. Dalgunha maneira, inventaron a respiración aerobia. As bacterias tomaban osíxeno e con iso oxidaban as moléculas. Utilizaban a enerxía liberada na reacción paira satisfacer as súas necesidades, e os residuos eran dióxido de carbono e auga.
A creación de bacterias aerobias foi una obra mestra da evolución. Por unha banda, neutralizábase un gas letal paira o resto. Doutra banda, obtíñase máis enerxía que nas reaccións anaerobias. Finalmente, podíase aproveitar o residuo (dióxido de carbono) paira realizar a fotosíntesis. Una xogada única!
Mantendo o equilibrio
Segundo esta teoría xeral, hai tempo que a atmosfera alcanzou a súa concentración actual de osíxeno. Con todo, non todos os científicos creen que coincidiu coa aparición de cianobacterias. Parécelles demasiado pronto, segundo eles foi fai 600 millóns de anos. E teñen una razón paira crelo: entón apareceron os primeiros seres celulares complexos. Necesitaban máis osíxeno paira vivir que os anteriores, por iso non creen que había tanto osíxeno na atmosfera até entón.
Entón ou antes, a concentración de osíxeno alcanzou o 21% e desde entón non se produciu ningún cambio na composición da atmosfera. Segundo explica o climatólogo Antón Uriarte no seu libro Historia do clima da Terra, isto é debido a que en canto aparece un proceso que rompe o equilibrio, ocorreu outro que lle trouxo ao seu lugar.
Por exemplo, si polo aumento da fotosíntesis elévase o nivel de osíxeno na atmosfera, é posible que as rocas se oxiden máis que antes, co que o osíxeno volve ao seu nivel anterior. Outra alternativa é a proliferación de microorganismos heterótrofos. Estes microorganismos aliméntanse e oxidan a materia orgánica morta, o que provocaría una diminución do osíxeno. Doutra banda, nunha atmosfera rica en osíxeno, o lume acenderase con facilidade e os incendios propáganse de forma espectacular. Entón, como a combustión consome osíxeno, o osíxeno volvería á concentración anterior.
Os procesos contrarios produciríanse si en lugar de aumentar a concentración de osíxeno reducísese. En certa medida existen mecanismos paira manter o equilibrio das concentracións de gas na atmosfera.
Arriba e abaixo
Con todo, desde entón producíronse variacións na composición da atmosfera, e non de ningunha índole. Por exemplo, na creación e ao final das glaciaciones participaron moitos axentes. Entre elas, quizais o cambio da atmosfera non sempre fose determinante, pero só uno ou máis contribuíu a cambiar a situación nun momento dado. Que cambiou a composición da atmosfera durante as glaciaciones? Non hai una única resposta, xa que hai moitas opcións paira explicalo: que os volcáns ou movementos de placas tectónicas solten gran cantidade de gases ao aire, que a vida fotosintética intensifíquese espectacularmente e que estes diminúan o dióxido de carbono, que un terrible meteoro coloque a Terra... Isto produciuse ao longo da historia do planeta e en certa medida, xunto con outros axentes, podían influír na orixe ou final das glaciaciones.
Tamén houbo incidentes fose dos temibles períodos de xeo. Por exemplo, a diminución da concentración de osíxeno parece ter una gran influencia na maior destrución xamais producida. De feito, a finais do Permiar e comezos do Triásico perdéronse o 90% das especies mariñas e o 70% dos vertebrados terrestres. Hai varias teorías que explican por que ocorreu isto: que un xigante meteoro golpeou a Terra, que os volcáns masivos entraron en erupción... Agora, na recente revista científica Science, uns investigadores explican o efecto da perda de osíxeno.
Parece que fai 400 millóns de anos a concentración de osíxeno aumentou até alcanzar o 30% fai 300 millóns de anos. Logo reduciuse enormemente e fai 240 millóns de anos só era do 12%.
Isto significa que existía entón suficiente osíxeno a nivel do mar a 5.300 metros de altura. A falta de osíxeno, por suposto, tivo una gran influencia nos seres vivos. De feito, as especies que utilizan o osíxeno necesitan un mínimo paira vivir, por exemplo, a especie humana non excede os 5.100 metros de Ándelos.
No centro do Permiar, cando a concentración de osíxeno era do 30%, parece que os animais respiraban con facilidade a calquera altura. Pero a medida que os niveis de osíxeno baixan, os investigadores creen que os animais e plantas que antes eran capaces de vivir a 6.000 metros baixaron a 300 metros.
Algunhas especies non puideron adaptarse e desapareceron. Outros, a pesar da súa capacidade de adaptación, quedaron illados dos hábitats erosionados, o que lles levou a perdelos. Segundo os articulistas, por tanto, o nivel de osíxeno afectou directamente ao maior desastre da historia da Terra.
Pregunta sen resposta
Con todo, os científicos non só se preocupan do pasado, claro. Os cambios que se están producindo agora tamén se están analizando de cerca, sobre todo porque sospeitan que poden influír no futuro. De feito, no último século estamos a emitir ao aire una gran cantidade de dióxido de carbono, co que a concentración de gas aumentou na troposfera, a capa atmosférica máis próxima á superficie terrestre.
Ao mesmo tempo, XX. No século XX a temperatura superficial ha aumentado aproximadamente 0,6 ºC, segundo o grupo internacional IPCC que analiza o cambio climático. Máis aínda, analizando os datos indirectos do hemisferio norte, parece XX. O incremento da temperatura no século XX foi o máis notable do último milenio.
Á marxe das temperaturas, existen outros indicios de quecemento da Terra. Por exemplo, os glaciares de montaña retrocederon en xeral e calcularon que a capa de neve diminuíu un 10% desde a década de 1960. Así mesmo, os océanos quentáronse desde 1950 e o nivel do mar subiu entre 0,1 e 0,2 metros en XX. No século XX.
Por que se produciron todos estes cambios? Son consecuencia de axentes naturais ou ten que ver a actividade humana? Influirá no futuro? Estas son as principais preguntas e non parece que haxa una resposta clara, polo menos non existe un consenso absoluto entre os investigadores.
Algúns creen que os cambios dos últimos anos están dentro do ciclo natural ou que non hai datos suficientes paira sacar conclusións. Por tanto, non lles parece que haxa motivo de preocupación. Con todo, os expertos superiores do IPCC consideran que existe una relación directa entre o aumento da concentración de gases de efecto invernadoiro e o aumento da temperatura. Estes gases son, entre outros, dióxido de carbono, metano e óxido nitroso, que se están acumulando na atmosfera principalmente pola actividade humana. Todo apunta ao cambio climático que está a provocar.
Que traerá no futuro? Un sabe, pero, segundo o físico da UPV, Jon Saenz, que traballa cos modelos climáticos, “sen saber como é a pendente e que hai ao final, eu non tiraría una bóla de neve na ladeira nevada”. Paira el, os datos, as conclusións e as previsións proporcionadas polo IPCC son absolutamente fiables, polo que “o mellor é actuar con prudencia, polo que considero imprescindible tomar medidas paira non incrementar o quecemento global”.
Ciclo do osíxeno
Os maiores fluxos de osíxeno refírense á fotosíntesis e á respiración/descomposición. Ao erosionar as rocas superficiais, a atmosfera gaña osíxeno, pero perde una cantidade similar á da materia orgánica que se afunde. É o caso, por exemplo, das plantas mariñas que van ao fondo dos océanos e dos ósos dos animais. Así mesmo, quéimaa de combustibles fósiles produce a perda de osíxeno na atmosfera. Finalmente, a fotólisis é a causa de que a atmosfera gañe una pequena cantidade de osíxeno. Neste proceso, os raios solares rompen as moléculas de vapor de auga e, aínda que o osíxeno queda na atmosfera, o hidróxeno pérdese no espazo.
