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La cuestión de la vida sobre la tierra. Vivimos con la idea de que las condiciones físico-químicas de la biosfera, esa estrecha franja de nuestro globo terrestre donde se da el fenómeno de la vida, han permanecido inmutables desde los orígenes de la tierra. Pero esto no ha sido así. Ni los parámetros físicos, ni la composición química, han sido ajenos a la evolución que ha sufrido lo orgánico y lo inorgánico en los 4.500 millones de años con que cuenta nuestro, hoy, maltratado planeta. La composición actual de la atmósfera terrestre es consecuencia de una conjunción casual de factores y circunstancias aleatorias acaecidas durante este sensacional periodo de tiempo.
Puede que nos sorprenda que la envolvente gaseosa del planeta carecía de oxígeno en sus orígenes. Fue el fenómeno de la vida, aparecida en condiciones de ausencia de este gas, el que, después de una larga evolución, provocó el aumento significativo de la concentración de oxígeno atmosférico. La primera capa de gases que envolvió nuestro planeta se formó como consecuencia de erupciones volcánicas que lanzaron al espacio grandes cantidades de dióxido de carbono, vapor de agua, óxidos de azufre y de nitrógeno, con trazas de otros materiales, entre ellos, el oxígeno. La composición de la primera atmósfera terrestre contenía una alta concentración de dióxido de carbono, CO2, aproximadamente un 98%, y un 1,9% de Nitrógeno, N2, junto con cantidades menores de otros gases, como vapores de azufre, SOx, y óxidos de nitrógeno, NOx, hidrógeno, H2, metano, CH4, amoniaco, NH3, y pequeñísimas cantidades de oxígeno de oxígeno molecular, O2. Esta molécula simple, tan indispensable hoy para los animales y las plantas superiores, sólo representaría en la mezcla gaseosa inaugural una concentración despreciable en sentido matemático, además de tóxica para las primeras formas de vida que lo producían como un efluente desechable inútil.
La atmósfera original, que recibía del sol prácticamente la misma cantidad de energía que hoy recibimos (tabulada por la constante solar de 1.353 w/m2 a Masa de Aire 0, esto es fuera de la atmósfera), se encontraba a una temperatura de unos 563 grados Kelvin, o 293 grados centígrados. Esta alta temperatura se debía a la gran concentración atmosférica de CO2 y de vapor de agua, H2O, pues los enlaces químicos covalentes que forma el átomo de carbono con el de oxígeno y los que forma el átomo de oxígeno con el de hidrógeno, también de naturaleza covalente, son receptores adecuados para la energía transportada por ondas infrarrojas. La tierra, calentada por el sol, que le envía energía en forma de radiación visible, infrarroja y ultravioleta, emite al espacio energía radiante en forma, casi exclusivamente, de ondas electromagnéticas infrarrojas según la conocida ley de Stefan-Boltzman:
La temperatura media de la atmósfera terrestre es aquella a la que se produce un balance neto de valor cero entre la energía recibida (a la que habría que sumar la procedente del calor interno terrestre que se manifiesta en fenómenos de carácter geotérmico) y la emitida, descontando una cantidad insignificante que la vida utiliza para sí (y que se capta en el proceso fotosintético de los vegetales). La Tierra funciona como un sistema termodinámico cerrado que intercambia únicamente energía con el exterior. Si en la atmósfera hay una alta concentración de moléculas capaces de captar la energía recibida y devolverla en parte hacia la superficie terrestre, entonces la temperatura de la misma se mantendrá alta. Es por ello que las concentraciones de vapor de agua y de dióxido de carbono atmosférico influyen fuertemente en la temperatura de la franja de atmósfera y superficie terrestre llamada biosfera, por ser la que da cobijo a los seres vivos.