ORIGEN AIRE DE LA ATMOSFERA

Conceptos Científicos: EL OXIGENO TERRESTRE, DE DONDE VINO EL AIRE QUE RESPIRAMOS?

BASADO EN EL LIBRO DE ASIMOV 100 PREGUNTAS BÁSICAS SOBRE LA CIENCIA

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¿De dónde vino el aire que respiramos?

La opinión de los astrónomos es que los planetas nacieron de torbellinos de gas y polvo, constituidos en general por los diversos elementos presentes, en proporciones correspondientes a su abundancia cósmica. Un 90 por 100 de los átomos eran hidrógeno y otro 9 por 100 helio. El resto incluía todos los demás elementos, principalmente neón, oxígeno, carbono, nitrógeno, carbón, azufre, silicio, magnesio, hierro y aluminio.

El globo sólido de la Tierra en sí nació de una mezcla rocosa de silicatos y sulfuros de magnesio, hierro y aluminio, cuyas moléculas se mantenían firmemente unidas por fuerzas químicas. El exceso de hierro fue hundiéndose lentamente a través de la roca y formó un núcleo metálico incandescente.

Durante este proceso de aglomeración, la materia sólida de la Tierra atrapó una serie de materiales gaseosos y los retuvo en los vanos que quedaban entre las partículas sólidas o bien mediante uniones químicas débiles Estos gases contendrían seguramente átomos de helio, neón y argón, que no se combinaron con nada; y átomos de hidrógeno, que o bien se combinaron entre sí por parejas para formar moléculas de hidrógeno (H2), o bien se combinaron con otros átomos: con oxígeno para formar agua (H2O), con nitrógeno para formar amoníaco (NH3) o con carbono para formar metano (CH4).

A medida que el material de este planeta en ciernes se fue apelotonando, el efecto opresor de la presión y el aún más violento de la acción volcánica fueron expulsando los gases. Las moléculas de hidrógeno y los átomos de helio y neón, al ser demasiado ligeros para ser retenidos, escaparon rápidamente.

La atmósfera de la Tierra quedó constituida por lo que quedaba: vapor de agua, amoníaco, metano y algo de argón. La mayor parte del vapor de agua, pero no todo, se condensó y formó un océano.

Tal es, en la actualidad, la clase de atmósfera que poseen algunos planetas como Júpiter y Saturno, los cuales, sin embargo, son bastante grandes para retener hidrógeno, helio y neón.

Por su parte, la atmósfera de los planetas interiores comenzó a evolucionar químicamente. Los rayos ultravioletas del cercano Sol rompieron las moléculas de vapor de agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno escapó, pero el oxígeno fue acumulándose y combinándose con amoníaco y metano. Con el primero formó nitrógeno y agua; con el segundo, anhídrido carbónico y agua. Poco a poco, la atmósfera de los planetas interiores pasó de ser una mezcla de amoníaco y metano a una mezcla de nitrógeno y anhídrido carbónico. Marte y Venus tienen hoy día atmósferas compuestas por nitrógeno y anhídrido carbónico, mientras que la Tierra debió de tener una parecida hace miles de millones de años, cuando empezó a surgir la vida.

Esa atmósfera es además estable. Una vez formada, la ulterior acción de los rayos ultravioletas sobre el vapor de agua hace que se vaya acumulando oxígeno libre (moléculas formadas por dos átomos de oxígeno, O2). Una acción ultravioleta aún más intensa transforma ese oxígeno en ozono (con tres átomos de oxígeno por molécula, O3). El ozono absorbe la radiación ultravioleta y actúa de barrera. La radiación ultravioleta que logra atravesar la capa de ozono en la alta atmósfera y romper las moléculas de agua más abajo es muy escasa, con lo cual se detiene la evolución química de la atmósfera..., al menos hasta que aparezca algo nuevo.

Pues bien, en la Tierra apareció de hecho algo nuevo. Fue el desarrollo de un grupo de formas de vida capaces de utilizar la luz visible para romper las moléculas de agua.

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Como la capa de ozono no intercepta la luz visible, ese proceso (la fotosíntesis) podía proseguir indefinidamente. A través de la fotosíntesis se consumía anhídrido carbónico y se liberaba oxígeno. Así, pues, hace 500 millones de años, la atmósfera empezó a convertirse en una mezcla de nitrógeno y oxígeno, que es la que existe hoy.

EL AIRE Y SUS CARACTERÍSTICAS
PESO: Como todos los gases, el aire tiene un peso. Un litro de aire puro y seco, al nivel del mar, pesa 1,293 gramos, es decir 14,4 veces más que el hidrógeno y 773 veces menos que el agua. El peso de todo el aire que circunda la Tierra, es decir, la atmósfera, es asombroso: alrededor de cinco mil billones (5.000.000.000.000.000) de toneladas, vale decir, el equivalente de una losa de granito de una longitud de 3.200 kilómetros, una anchura de 1.600 kilómetros y un espesor de 400 metros. Tal peso es también equivalente al de una capa de agua que cubriera toda la Tierra y tuviera una altura de diez metros.

PRESIÓN: Si el aire tiene un peso, ejerce una presión: al nivel del mar, la presión del aire es de 76 centímetros de mercurio. Cada centímetro cuadrado soporta una presión igual al peso de un prisma de mercurio de 76 centímetros de altura y 1 centímetro cuadrado de base. Y puesto que un centímetro cúbico de mercurio pesa alrededor de 13,6 gramos, tal presión será entonces de 76 x 13,6 igual a 1.033 gr.; por consiguiente, la presión del aire es de 1,033 Kg. por centímetro cuadrado, de 103,300 Kg. por cada decímetro cuadrado, y de 10,330 toneladas por cada metro cuadrado.

NÚMERO DE MOLÉCULAS: Un centímetro cúbico de aire, en las normales condiciones de temperatura y presión, contiene unos 280 trillones de moléculas de gases. A 750 kilómetros de altura hay sólo unos pocos millones de moléculas por centímetro cúbico, en razón del extremado enrarecimiento del aire.

COLOR: El aire es incoloro: el color azul del cielo, en los días serenos, es debido a la difusión de la luz solar, en la cual prevalecen las radiaciones con menores longitudes de onda, es decir, de los colores azul y violeta. En otras palabras, las capas de aire atmosférico dejan pasar los colores del espectro de la luz solar con la excepción del azul y del violeta, que entonces se difunden 911 todas las direcciones.

CONDUCTIBILIDAD
El aire es mal conductor de la electricidad; como conductor del sonido, no obstante constituir el principal medio a través del cual el sonido llega a nuestros oídos, el aire no es un óptimo conductor: en el aire, el sonido viaja a una velocidad de unos 340 metros por segundo; en el agua marina, a 1.450; en la madera, a 4.700-4.800; en el hierro, a 4.900 y en el vidrio a 5.200 m/s.

UTILIDAD: El aire, antes que toda otra cosa, es indispensable para la vida de casi todos los organismos animales y vegetales. Los cuerpos celestes sin aire, como por ejemplo la Luna y probablemente Mercurio, están muertos, sin formas de vida. El aire permite todos los fenómenos atmosféricos indispensables para la vida del hombre, y sobre todo la lluvia; con su oxígeno permite la combustión. Gracias al aire, como hemos visto, nosotros oímos los sonidos.

El aire constituye, finalmente, una envoltura protectora que repara la Tierra de la intolerable violencia de la luz solar, absorbiendo gran parte de las peligrosas radiaciones que emite el Sol. Por la noche, el aire retiene el calor recibido durante el día y obstaculiza su dispersión en el espacio. Si no existiese la capa de aire, la temperatura máxima de la Tierra ascendería durante el día a casi 110 grados, y descendería en horas de la noche ¡a un mínimo de cerca de 184 grados bajo cero!

Los Dinosaurios

 

La Atmosfera Terrestre

 

Fuente Consultada: Cien Preguntas Sobre La Ciencia de Isaac Asimov

 

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