Trabajo sobre composición atmosférica

Trabajo sobre composición atmosférica

Grupo 9

Explora las reacciones que ocurrieron durante cada etapa del desarrollo de la atmósfera terrestre.

La composición química de la atmósfera primitiva de la Tierra es un tema de profundo interés científico y es fundamental para comprender la evolución y el desarrollo del planeta tal como lo conocemos hoy en día. A lo largo de miles de millones de años, la atmósfera terrestre ha experimentado cambios significativos en su composición, impulsados por una compleja serie de reacciones químicas y eventos geológicos. Estos procesos químicos han sido esenciales para la creación de las condiciones que hicieron posible la vida en la Tierra y han influido en el clima, la geología y la química de nuestro planeta.

En este contexto, es crucial reconocer y entender las reacciones químicas involucradas en el desarrollo de la atmósfera terrestre. Estas reacciones han dado forma a la composición atmosférica, desde los primeros días de la Tierra hasta el presente. Desde la formación de la atmósfera primitiva hasta la acumulación de oxígeno, la aparición de la fotosíntesis, y la regulación del clima, las reacciones químicas han sido motores clave en la historia de nuestro planeta.

Exploraremos las reacciones químicas clave que han dado forma a la atmósfera terrestre a lo largo de su historia, desde su origen en el Eón Hadeano hasta el desarrollo de la atmósfera actual, y cómo estas reacciones han influido en la evolución y la vida en nuestro planeta.

1. Eón Hadeano (>4,5 Ma):

1.1 Emisión de gases oxidados por vulcanismo 

En el Eón Hadeano, las condiciones eran extremadamente hostiles y la atmósfera estaba en proceso de formación. La liberación de gases volcánicos, como vapor de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), amoníaco (NH3) y otros, contribuyó a la formación de la atmósfera.

La rápida formación de la litosfera terrestre refuerza la teoría de una transición rápida de una atmósfera reducida débilmente reductora, debido al enterramiento de hierro, agua y carbonatos hacia el núcleo, desgasificados poco después en la litosfera a través de los volcanes. Los principales gases emitidos fueron N2, CO2 y H2O.

No había oxígeno (O2) en esta atmósfera primitiva.

Se producen reacciones como:

Liberación de dióxido de carbono: CO2 liberado por actividad volcánica.

Formación de monóxido de carbono:

CH4 + H2O ➞ CO + 3H2

Formación de azufre de hidrógeno (H2S) y otros compuestos a partir de la actividad volcánica.

1.2 Bombardeo temprano (4.400 – 3.800 Ma)

Durante este período se añadieron a la atmósfera ingredientes volátiles esenciales para el origen de la vida como agua, CO, CO2, y CH4 , además de NH3, HCN y C2H2. Un indicio de ello es que estos compuestos se han encontrado en los cometas estudiados hoy en día, como es el caso del cometa Churyumov-Gerasimenko. Los volátiles como el H2O y el CO2 se disolvieron en fluidos magmáticos, degasificándose posteriormente a través de los volcanes.

1.3 Primeros microorganismos (~4.100 Ma)

los primeros seres vivos eran procariotas metanógenos anaerobios que utilizaban gases de origen volcánico (CO2 e H2) como aceptor y donador de electrones y produciendo como desecho grandes cantidades de CH4. Existen registros geológicos que evidencian un descenso considerable del CO2 atmosférico hace unos 3.500 Ma, que probablemente responda al citado aumento del CH4 atmosférico.

La ecuación química simplificada para la metanogénesis es la siguiente:

CO2 + 4H2 ➞ CH2 + 2H2O

En esta reacción:

• El dióxido de carbono (CO2) actúa como aceptor de electrones.
• El hidrógeno molecular (H2) actúa como donador de electrones.

Este ascenso de CH4 habría elevado la temperatura de la Tierra (ya que es un eficiente gas de efecto invernadero), intensificando las lluvias, las cuales favorecen la eliminación del CO2 atmosférico por fijación en rocas carbonatadas. Cabe destacar que en esta época también hubo otras fuentes de CH4 de origen abiótico como los impactos de planetesimales y la interacción del agua marina rica en CO2 con las rocas ultramáficas (rocas ígneas con poca sílice, ricas en olivino, silicato de hierro y magnesio), proceso denominado serpentinización, que tiene lugar en los sistemas de circulación hidrotermal de las dorsales oceánicas.

2. Eón Arcaico tardío (hace 4,0 - 2,5 Ma) y Eón Proterozoico temprano (hace 2,5 Ma):

2.1 Atmósfera biótica (~3.300 Ma – hoy)

Fotosíntesis oxigénica (~3.000 - 2.500 Ma) Este período, que habría coincidido con la era geológica del Arcaico Tardío, es de especial interés porque en él se piensa que evolucionaron los primeros organismos generadores de O2 (cianobacterias) iniciándose la fotosíntesis oxigénica. Aunque este fue el primer período de la historia terrestre en el que el oxígeno comenzó a liberarse a la atmósfera, la cantidad total acumulada en ella era todavía muy baja.

6CO2 + 6H2O + luz solar ➞ C6H12O6 (glucosa) + 6O2

2.2 Gran Evento Oxidativo (Great Oxidation Event o GOE)

En la actualidad, la comunidad científica acepta que el momento de la historia terrestre donde el O2 alcanzó niveles considerables en la atmósfera, denominado Gran Evento Oxidativo (Great Oxidation Event o GOE), fue hace aproximadamente 2.400 Ma, coincidiendo con el final del Arcaico Tardío y el comienzo del Proterozoico Temprano.

Aunque existen cianobacterias fotosintéticas generando oxígeno desde hace 3.000 Ma, no se desencadenó el GOE hasta que, 600 Ma después, tuvo lugar una intensa proliferación de bacterias y posiblemente el nacimiento de los primeros eucariotas. Se liberaron grandes cantidades de O2 , que fueron modificando el carácter reductor de la superficie de los océanos y de la propia atmósfera hacia uno cada vez más oxidante. Una evidencia de la oxidación de la atmósfera es la interrupción de la formación de hierros bandeados (BIFs por sus siglas en inglés). Este incremento de O2 atmosférico consumió enormes cantidades de CH4 por recombinación fotoquímica. Al ser el CH4 un eficiente gas de efecto invernadero, su drástico descenso desencadenó una nueva glaciación hace aproximadamente 2.400 Ma.

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