Vista desde el espacio en el conjunto de otros planetas, la Tierra destaca, incluso desde lejos, por sus diversos colores, que indican que la Tierra está compuesta por varios elementos, a diferencia de lo que ocurre con los otros planetas terrestres, generalmente monocromáticos.
El color mayoritario es el azul, por lo que la Tierra ha sido llamada el planeta azul. Sin embargo, no es el único planeta azul del sistema solar: Neptuno también es azul, pero no por la misma razón que la Tierra. Neptuno es completamente azul porque el 1% del gas metano que forma su atmósfera absorbe la luz solar infrarroja, reflejándonos la otra parte del espectro luminoso, los ultravioleta, mayormente azules.
El azul terrestre se debe a la cantidad de agua que contiene el planeta y que cubre la mayor parte de su superficie (70%). Llamamos hidrosfera al agua que cubre la corteza terrestre. Además del azul, podemos ver fácilmente el verde de los bosques, especialmente en el Amazonas, y el marrón de la tierra, especialmente en el desierto del Sahara. La tierra sólida de nuestro planeta se llama litosfera ("litos" significa roca en griego), que corresponde al 29% de la superficie terrestre. Por último, también vemos manchas blancas aquí y allá, que se mueven por todo el planeta. Esto significa que la Tierra tiene una atmósfera, es decir, está rodeada de gases y vapor de agua, presentes en las nubes.
La biosfera, es decir, el hábitat o espacio vital de la vida, es la suma e interacción de estos tres elementos: hidrosfera, litosfera y atmósfera. Sin embargo, bajo la corteza terrestre, como indica la figura, hay otros tres elementos, corteza, manto y núcleo, que influyen en nuestra vida y nos recuerdan, sobre todo, cómo era la Tierra antes de la aparición de la vida. Pero estos no son tan importantes como la hidrosfera, la atmósfera y la litosfera.
Atmósfera
La atmósfera de nuestro planeta es una envoltura gaseosa relativamente delgada compuesta principalmente por un 78% de nitrógeno (N2) y un 21% de oxígeno (O2), con pequeñas cantidades de otros gases, como vapor de agua (H20) y dióxido de carbono (CO2). Además del vapor de agua, también hay nubes de agua líquida y hielo en la atmósfera.
Convencionalmente, se entiende que la atmósfera tiene 480 km de longitud, aunque no existe un límite superior definido. Su densidad disminuye con la altitud, volviéndose cada vez más fina hasta fusionarse con el espacio vacío que rodea todos los planetas. El noventa por ciento de la atmósfera se encuentra a una altitud de 30 km.
A medida que subimos y nos alejamos de la superficie terrestre, la temperatura, la densidad del aire y la fuerza de gravedad disminuyen. Sin ascender en la atmósfera, podemos experimentar esto incluso en la superficie terrestre si ascendemos desde el Mar Muerto, el punto más bajo del planeta a 430 metros bajo el nivel del mar, hasta el Monte Everest, el punto más alto del planeta, a 8.848 km sobre el nivel del mar. La variación de temperatura puede situarse entre los 50 en las costas del Mar Muerto y los 50 negativos en la cima del Everest.
La fuerza gravitatoria de la Tierra disminuye pero no desaparece por completo, alcanzando los 9,8 metros por segundo, lo que significa que cualquier objeto debe superar esta fuerza para ascender en la atmósfera. Sin embargo, la disminución de la gravedad no es tan drástica como pensamos y todavía se nota fuera de la atmósfera.
La Estación Espacial Internacional, a 354 km de altura, siente la misma fuerza de gravedad que nosotros sentimos en la Tierra. Al igual que un avión, si no se movía a cierta velocidad en línea recta, acabaría cayendo a la Tierra. La extraordinaria velocidad a la que se mueve la estación, 27.600 km/h, hace que contrarreste la fuerza gravitatoria de la Tierra, dando a los astronautas que viven en ella la impresión de no tener peso debido a la ausencia de gravedad.
La misma fuerza de gravedad que nos mantiene anclados a la Tierra es la que impide que la fina capa de aire que rodea nuestro planeta escape al espacio. De los planetas terrestres, solo Venus tiene atmósfera porque es un poco más pequeña que la Tierra.
Mercurio y Marte son demasiado pequeños para que su atracción gravitatoria pueda contener una atmósfera que se aferre a ellos. La atmósfera no solo nos permite respirar, sino que también nos protege de los dañinos rayos ultravioleta del sol, nos mantiene calientes gracias al efecto invernadero y reduce la extrema diferencia de temperatura entre el día y la noche, que ocurre en planetas sin atmósfera.
Si la Tierra fuera como un balón de fútbol, el entorno habitable sería tan fino como una hoja de papel. A una altitud de 11 km, la temperatura es de menos 50 grados; aun así, hay suficiente oxígeno para los reactores de un avión, pero no para un ser humano; los escaladores del Everest deben usar oxígeno suplementario.
- Troposfera – 4-10 millas – Aquí es donde y en la parte más baja de la atmósfera ocurre el cambio climático.
- Estratosfera – 35 millas – Aquí reside el ozono que nos protege de los rayos UV, y es en esta capa donde viajan los aviones para evitar las perturbaciones meteorológicas.
- Mesosfera - 50 millas - Donde la mayoría de los meteoritos se activan al entrar en la atmósfera.
- Termosfera - 400 millas - El aire aquí es muy escaso y las temperaturas fluctúan entre 200 y 500 grados, alcanzando los 2000 grados en las capas más altas.
- Exosfera – 6.200 millas – La temperatura puede ir de cero a 1700 grados.
Cinturón Van Allen
Es un escudo protector invisible de plasma que protege la Tierra de la radiación solar. Está situada a 7.200 millas de la Tierra y actúa como una pared de cristal por la que deben pasar los rayos solares. La órbita baja terrestre llega hasta 1.240 millas. Muchos piensan que los humanos nunca han salido de la órbita baja terrestre y, por tanto, nunca han estado en la Luna. Aparentemente, la NASA sigue estudiando este cinturón protector de la Tierra.
La hidrosfera
La hidrosfera es el conjunto de toda el agua libre del planeta que no está contenida ni contenida química o físicamente en los minerales de la corteza terrestre o en seres vivos, tanto plantas como animales. La hidrosfera ocupa la mayor parte de la superficie terrestre, más del 71% de la superficie total del planeta. El volumen de la hidrosfera es de 1.400 millones de kilómetros cúbicos.
Los océanos constituyen la mayor parte de la hidrosfera, aproximadamente el 94% de su volumen total. En vista de este hecho, nuestro planeta debería llamarse agua y no tierra. Los océanos y mares no solo funcionan como reservorios de agua, sino también como calentadores de agua, controlan el régimen energético en la superficie terrestre, creando las condiciones necesarias para la vida.
Casi el 96,5% del agua mundial es salada; El 3,5% del agua del planeta es agua dulce; De esto, el 69,7% se retiene en glaciares, el 30% es subterráneo y solo el 0,3% es agua superficial que podemos utilizar, presente en lagos y ríos.
Litosfera
El interior de la Tierra está compuesto por tres capas principales: la corteza, el 1% del volumen terrestre, más delgada bajo los océanos que bajo los continentes; el manto, el 84%; y el núcleo, el 15% del volumen total del planeta. El manto terrestre está dividido en dos: superior e inferior.
Entre la corteza y el manto superior hay placas tectónicas. Las más importantes son siete: África, Antártida, Eurasia, Indo-Australia, Norteamérica, el Pacífico y Sudamérica. La fricción o colisión entre ellos produce altas montañas con el Himalaya y provoca volcanes y terremotos. Entre 100 km y 200 km en el interior de la Tierra, las rocas están muy cerca del estado líquido; Es en esta zona donde se basan las placas tectónicas, un hecho que explica su movimiento.
Continuando el viaje hacia el centro de la Tierra, encontramos bajo el manto el núcleo terrestre, que también está dividido en dos: el exterior, formado por hierro y níquel en estado líquido a una temperatura que oscila entre 4.000 y 5.000 grados, y el interior, formado por hierro líquido y sólido.
Parece contradictorio que el hierro líquido y el sólido estén rodeados de hierro y níquel líquidos a temperaturas tan extremas. La razón es que la presión dentro de nuestro planeta es tan grande que los átomos están concentrados muy cerca unos de otros, como ocurre con la materia en estado sólido, y la presión extrema no permite la dispersión característica de los átomos en estado líquido.
La distancia hasta el centro de la Tierra en el ecuador es de 6.371 km. De estos, 64 representan el volumen de la corteza, 2.980 el volumen del manto, 2.260 el volumen del núcleo externo y 1.220 el volumen del núcleo interno.
A biosfera
La biosfera es la combinación de los tres factores descritos anteriormente: la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera. Estos tres factores interactúan entre sí, permitiendo la vida. El área de esta interacción es muy pequeña: las capas superiores de la atmósfera, el fondo marino (hidrosfera) y las entrañas de la Tierra (litosfera) no forman parte de esta ecuación. Alguien dijo que si comparamos la Tierra con una manzana, la biosfera corresponde a la piel.
Por tanto, la biosfera está a unos 10 km de altura en la atmósfera, las nubes se forman entre 2.000 y 6.000 m; 1 km de profundidad en el océano, con excepciones. Abajo, desde esta profundidad, el entorno es muy frío y oscuro. En tierras secas, solo dos metros de profundidad son suelos fértiles, utilizables para la agricultura. Por debajo de dos metros, la materia orgánica es escasa.
Los 5 principales ciclos de vida biogeoquímicos
Es en este contexto muy pequeño, donde la litosfera, la atmósfera y la hidrosfera se encuentran y forman la biosfera, donde la vida es posible. Los elementos que componen estos tres espacios interactúan en cinco ciclos fundamentales: el ciclo del agua, el ciclo del osígeno, el ciclo del carbono, el ciclo del azufre y el ciclo del nitrógeno.
Podríamos entender estos ciclos como materia inorgánica que se transforma temporalmente o es asimilada por la materia orgánica para favorecer o permitir la vida y luego regresa a su estado inorgánico.
Estos ciclos ocurren de forma individual, pero también en interdependencia entre sí, para el mantenimiento efectivo del ecosistema. Los seres vivos necesitan muchos elementos químicos y estos deben estar disponibles en el momento adecuado, en la cantidad adecuada y en las concentraciones adecuadas en relación entre sí. Esta es la esencia e importancia de los ciclos biogeoquímicos.
En el océano, hay algas unicelulares que liberan un compuesto sulfuroso que se oxida en la atmósfera, produciendo núcleos de condensación necesarios para la formación de nubes que transportan agua y azufre a tierra.
Las plantas verdes, tanto las que están en tierra como en el mar, utilizan dióxido de carbono junto con el agua y la luz solar para producir azúcar. Un subproducto es el oxígeno, por eso tenemos oxígeno libre en la atmósfera. Aquí vemos la interacción o interdependencia de tres ciclos diferentes: agua, carbono y osígeno. Sin esta interacción, la vida no sería posible. Sin carbono y el ciclo del agua, nada de esto ocurriría y la vida tal y como la conocemos no sería posible.
La vida en la Tierra depende de un reciclaje constante de elementos vitales y no vitales. La naturaleza siempre se ha reciclado, porque los elementos son siempre los mismos. El agua que ahora forma nuestro cuerpo puede que ya estuviera en el fondo del mar, sobre una nube, sobre el tronco de un árbol o sobre el cuerpo de un dinosaurio. La naturaleza siempre ha reciclado; Los seres humanos solo ahora empiezan a darse cuenta de que no pueden usar y desechar, que tienen que reciclar porque la vida del planeta depende de ello.
Ciclo del agua
El ciclo del agua es el principal ciclo biogeoquímico. Se produce mediante el proceso de evaporación de las aguas superficiales (ríos, océanos, lagos, etc.) del planeta Tierra y también mediante la transpiración de seres vivos, plantas y animales.
Este ciclo comienza mediante la evaporación, un fenómeno que ocurre cuando el agua en forma de vapor asciende a la atmósfera, formando así nubes. Cuando las nubes se sobrecargan y alcanzan altitudes muy altas y frías, el agua vuelve a condensarse en líquido, que vuelve a la superficie en forma de lluvia o nieve. Este ciclo se conoce como ciclo del agua corta.
El ciclo largo es aquel en el que el agua atraviesa el cuerpo de los seres vivos antes de regresar al entorno. El agua se absorbe del suelo a través de las raíces de las plantas, siendo utilizada en la fotosíntesis o transmitida a otros seres a través de la cadena alimentaria. De este modo, el agua volverá a la atmósfera o a la tierra a través de la respiración, el sudor, las heces y la orina.
El ciclo del agua es extremadamente importante para el mantenimiento de la vida en el planeta. Es a través de ello que se producen la variación climática, el desarrollo de los seres vivos y el funcionamiento de ríos, océanos y lagos.
Ciclo del nitrógeno
El nitrógeno es un elemento muy importante para los seres vivos, forma parte de la composición de dos moléculas orgánicas fundamentales para la vida: las proteínas y los ácidos nucleicos. El ciclo del nitrógeno es el proceso por el cual este elemento circula por el suelo y las plantas, a partir de la acción o uso que los organismos vivos hacen de él.
Nuestra atmósfera está compuesta por aproximadamente un 78% de nitrógeno en forma de gas, que es su mayor depósito. Además de la atmósfera, también es posible encontrar nitrógeno en los océanos, materia orgánica y también en el suelo.
A pesar de estar en la atmósfera, hay algunas bacterias que tienen la capacidad de fijar nitrógeno de la atmósfera en el suelo, liberándolo en forma de moléculas de amoníaco. Otras bacterias tienen la función de convertir estas moléculas de amoníaco en nitratos, y así es como las plantas absorben el nitrógeno del suelo a través de sus raíces. Hay bacterias que fijan nitrógeno en los nódulos de las raíces de las plantas, especialmente en las leguminosas.
Los animales herbívoros absorben nitrógeno alimentándose de estas plantas. El retorno del nitrógeno a la atmósfera se produce a través de otras bacterias llamadas desnitrificadores, que transforman el nitrato del suelo en N2, que regresa a la atmósfera, cerrando así el ciclo del nitrógeno.
Ciclo del oxígeno
El osígeno es un elemento presente en varios componentes químicos esenciales para el mantenimiento de la vida, como el dióxido de carbono (CO2) y el agua (H2O), que permiten realizar la fotosíntesis en plantas. Además, es un elemento necesario para la respiración humana, es decir, indispensable para nuestra supervivencia.
El ciclo del oxígeno está vinculado a estos dos fenómenos: la fotosíntesis y la respiración. Es a través del proceso fotosintético de las plantas que el oxígeno se libera a la atmósfera, en forma de dióxido de carbono y agua, y es a través de los procesos de respiración (o combustión) que este oxígeno será consumido por los seres.
Ciclo del carbono
El dióxido de carbono es utilizado por los seres vivos como materia prima en la síntesis de compuestos orgánicos mediante la fotosíntesis. Este último se oxida por el proceso de respiración, lo que provoca la liberación de CO2 al medio ambiente. El CO2 contribuye, como hemos visto, al equilibrio térmico del planeta, evitando la pérdida de energía hacia el espacio al retener la radiación enviada de vuelta desde la tierra. Sin embargo, la descomposición y la quema de combustibles fósiles (carbón y petróleo) también libera CO2 al medio ambiente.
El aumento del contenido de CO2 atmosférico provoca el empeoramiento del "efecto invernadero" que puede provocar el deshielo de los casquetes polares
Ciclo del azufre
El azufre es una sustancia amarilla que se encuentra en el suelo y que se quema fácilmente. Se emplea en la producción de ácido sulfúrico, una sustancia ampliamente empleada en fertilizantes, tintes y explosivos (pólvora, cerillas, etc.). El azufre se encuentra en rocas sedimentarias (formadas por depósitos que se han acumulado por acción de la naturaleza) en rocas volcánicas, carbón, gas natural, etc.
El azufre es esencial para la vida, forma parte de las moléculas de proteína, vitales para nuestro cuerpo. En cada ser humano hay unos 140 g de azufre. La naturaleza recicla el azufre cada vez que muere un animal o una planta. Cuando se pudren, sustancias llamadas "sulfatos" combinadas con agua son absorbidas por las raíces de las plantas. Los animales lo consiguen comiendo verduras o otros animales.
Conclusión
La vida ocurre en la biosfera, que está compuesta por tres instancias: atmósfera – hidrosfera – litosfera. Cada una de estas instancias contiene elementos orgánicos e inorgánicos que, a través de complejos procesos físicos y químicos, reaccionan entre sí y con los elementos de las otras dos instancias en un movimiento eterno e interdependiente de reciclaje. Como observó muy bien Lavoisier, en la Naturaleza, nada se pierde, nada se crea, todo se transforma.
P. Jorge Amaro, IMC





