La capa que nos envuelve

Existen cinco gases en la atmósfera de la Tierra sin los cuales no sería posible la vida. Cualquier otro planeta del universo, que supuestamente poseyera vida compleja basada en el carbono, estaría obligado también a tener dichos gases en su atmósfera. En efecto, se trata del nitrógeno (N₂), oxígeno (O₂), ozono (O3), dióxido de carbono (CO₂) y el vapor de agua (H₂O). Estas sustancias gaseosas dejan pasar la luz adecuada que requiere la fotosíntesis de los vegetales y, a la vez, absorben la cantidad exacta de calor, ni más ni menos, así como las radiaciones que pudieran ser perjudiciales para la vida.

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La atmósfera contiene una elevada proporción de nitrógeno en estado gaseoso (un 78% frente a un 21% de oxígeno y un 1% de otros gases como argón, dióxido de carbono, vapor de agua, etc.). Sin embargo, a pesar de la abundancia del nitrógeno atmosférico, los animales son incapaces de captarlo directamente. Para lograrlo, requieren de nuevo de ciertas plantas y sobre todo de algunos microbios especializados. Las algas azules (cianofíceas) y algunos grupos de bacterias tienen la habilidad de fijar el nitrógeno atmosférico para que los demás seres vivos podamos utilizarlo. Uno de los géneros mejor conocidos de tales bacterias es Rhizobium, ya que sus especies suelen vivir en los nódulos de las raíces de las leguminosas (habas, guisantes, judías, garbanzos, frijoles, cacahuetes, alfalfa, etc.). Son bacterias que establecen una relación de simbiosis con las distintas especies de leguminosas. El microbio le proporciona a la planta el nitrógeno que consigue captar del aire (en forma de amoníaco fertilizante) y ésta le ofrece a cambio los azúcares necesarios para la bacteria. Cuando la leguminosa muere, el resto del nitrógeno queda en la tierra fertilizándola para la siguiente cosecha y constituyendo un auténtico abono verde.

Así pues, el N₂ de la atmósfera proporciona la mayor parte de los átomos de nitrógeno que contienen las moléculas de los seres vivos. Junto al carbono, el oxígeno y el hidrógeno constituyen la tétrada atómica fundamental de la vida. Además, el nitrógeno le da a la atmósfera la densidad adecuada. Impide que mares y océanos se evaporen. Retarda algo la acción del fuego, evitando que ésta sea explosiva e incontrolable. 

El oxígeno es imprescindible para la existencia de los seres vivos complejos como el ser humano y la mayoría de los animales. Nosotros necesitamos, por ejemplo, unos 3,5 mililitros (ml) de oxígeno por cada kilogramo de peso y cada minuto. Es decir, una persona que pese 80 kg requiere unos 280 ml de O₂ cada minuto para vivir. Esto es bastante. Sin embargo, afortunadamente, nuestra atmósfera es como un inmenso mar gaseoso repleto de dicho gas vital. Cada persona necesita alrededor de 130 metros cúbicos de oxígeno al año, pero resulta que afortunadamente cada árbol genera por término medio unos 273 metros cúbicos anuales. Esto significa que en vez de talar bosques, lo que debemos hacer es plantar más árboles. Se cree que, si de la noche a la mañana desapareciera toda la vegetación y todos los microbios productores de oxígeno, la vida animal agotaría el oxígeno atmosférico y se extinguiría en un milenio.

La atmósfera no solamente presenta los gases adecuados para la vida aeróbica compleja sino que éstos también están en la proporción correcta. Únicamente la concentración de oxígeno del 21%, a una presión parcial de 760 mm Hg, es la nos proporciona el oxígeno necesario para respirar y realizar bien el metabolismo de nuestras células. Si esta concentración variara, no podríamos vivir. Si fuera más alta, aumentaría el número de incendios forestales que acabarían con la vegetación. Si fuera más baja, las células sufrirían anoxia, no podrían realizar su complejo metabolismo y morirían. 

Una atmósfera rica en oxígeno contendrá también ozono (O₃) ya que éste se forma en la estratosfera, gracias a la acción de ciertos rayos ultravioleta que facilitan la unión de moléculas de oxígeno (O₂) con átomos individuales también de oxígeno (O). La importancia del ozono para proteger la vida en la Tierra es decisiva puesto que absorbe la peligrosa radiación ultravioleta. En la estratosfera, situado entre unos 15 y 50 km de altura sobre la superficie terrestre, este gas azulado y de olor fuerte supone un escudo protector para la vida. Sin embargo, es un gas muy vulnerable ya que puede ser destruido por ciertos compuestos que contengan átomos de cloro, bromo o nitrógeno en sus moléculas. Muchos de tales compuestos están presentes en productos fabricados por la industria humana como los aerosoles. De ahí que cualquier daño a esta frágil capa de ozono contribuya a aumentar la peligrosa radiación ultravioleta que nos llega y con ello la proliferación de cáncer de piel, problemas oculares, alteración del sistema inmunitario, perjuicios para la vegetación e incremento de la contaminación fotoquímica por aumento del ozono cerca de la superficie terrestre.

Sin embargo, lo más extraordinario del ozono atmosférico es el delicado equilibrio que existe entre su producción, por la acción de la radiación ultravioleta en la estratosfera, y su tasa de descomposición natural. La radiación solar con una longitud de onda igual o menor a 241 nanómetros puede romper las moléculas de oxígeno (O₂). Una vez rotas, los átomos libres resultantes se unen a otras moléculas de oxígeno y dan lugar al ozono (O₃). Sin embargo, éste no debe ser muy abundante en la atmósfera porque si lo fuera contribuiría al indeseable aumento del efecto invernadero. Únicamente se requieren trazas de ozono para que todo el sistema funcione bien. Al mismo tiempo, el ozono puede descomponerse siguiendo la reacción inversa, aunque para ello aún requiera menos energía ya que hasta la radiación infrarroja es capaz de lograrlo. Por tanto, el ozono se forma, se destruye y se recompone constantemente en la estratosfera. Se ha calculado que la vida media de una molécula de ozono, situada a unos 30 km de altura, es de tan solo media hora. La tasa de formación del ozono atmosférico casi iguala a su tasa de descomposición. Este delicado e incesante equilibrio de formación y destrucción de moléculas constituye un eficaz filtro protector permanente que absorbe muy bien la radiación ultravioleta, haciendo posible la vida en la Tierra. En mi opinión, esta reducida, precisa y eficaz cantidad de ozono existente en la estratosfera nos permite pensar en otro fascinante aspecto teleológico del planeta azul y en su aptitud para la vida. 

Cuando respiramos, lo que hacemos fundamentalmente es aspirar oxígeno y exhalar dióxido de carbono (CO₂). Es por ello que este último gas, que expulsamos a la atmósfera nosotros y el resto de los organismos con metabolismo aeróbico, está presente en el aire. A nosotros ya no nos sirve en términos fisiológicos, pero las plantas verdes lo necesitan para realizar su función clorofílica o fotosintética, pues gracias al CO₂, al agua y a la luz solar obtienen azúcares (glucosa) y oxígeno. Los seres vivos no son los únicos que aportan dióxido de carbono a la atmósfera, también en las erupciones volcánicas se genera una gran cantidad, así como en los incendios forestales y en la descomposición de las plantas. Sin embargo, esto no altera el equilibrio natural de los ecosistemas de la biosfera ya que los vegetales, los océanos y las rocas con silicatos también absorben y almacenan el CO₂, regulando así el clima de la Tierra. Posteriormente, este gas será reciclado por medio de la meteorización de los silicatos existentes en la corteza terrestre. 

El problema con el exceso actual de CO₂ en la atmósfera y consiguiente calentamiento global, es debido a que las diversas actividades humanas emiten mucho dióxido de carbono procedente de la combustión del carbón, petróleo y gas de las centrales eléctricas, así como de los vehículos. Los miles de millones de toneladas de CO₂ que se lanzan a la atmósfera cada año, procedentes de la quema de combustibles fósiles, sobrepasan los procesos naturales de reciclaje y se acumulan en el aire, provocando cambios climáticos globales. Es verdad que el CO₂ es el único gas atmosférico que posee el átomo de carbono, tan importante para la vida, pero un exceso del mismo debido a la negligencia humana también puede matarnos. Se cree que el nivel de CO₂ en la atmósfera ha cambiado a lo largo de las eras geológicas y que probablemente antes fue superior al actual. Sin embargo, desde que existe vida compleja en la Tierra, éste no ha debido ser muy diferente al que hay en la actualidad. 

Finalmente, el vapor de agua presente en la atmósfera es un gas procedente de la evaporación de las masas acuosas de la Tierra. Sin agua no puede haber vida basada en el carbono porque ésta constituye la matriz de todas las células. Las moléculas dipolares del agua permiten disolver muchísimas sustancias de interés biológico, pero también es importante el hecho de que no puedan disolver otras, ya que eso permite, por ejemplo, la formación de las membranas celulares o el plegamiento de las proteínas. El 65% de nuestro peso corporal es agua, aunque esto varía a lo largo de la vida, oscilando entre un 70% en los bebés y un 50% en los ancianos. El sistema circulatorio de todos los organismos complejos funciona gracias al agua. Es difícil imaginar cómo podría ser la vida en otros mundos sin agua. Se han propuesto como sustitutos el amoníaco, algunos hidrocarburos, el ácido sulfúrico, la sílice, etc., pero lo cierto es que no hay nada que pueda igualarse al agua. De ahí que la propia NASA, en su incesante búsqueda de vida extraterrestre, haya hecho popular el slogan “sigue el agua” (follow the water). Sin embargo, aunque el agua sea imprescindible para la vida, no es suficiente y, por lo tanto, no sirve como biomarcador.

En resumen, aunque en la Tierra hay bacterias que pueden vivir sin oxígeno, la inmensa mayoría de los seres vivos necesitan el aire atmosférico para sobrevivir. La singular mezcla gaseosa que éste contiene hace posible la fotosíntesis que es capaz de proporcionar oxígeno vital y glucosa (C₆H₁₂O₆). A la vez, permite el calentamiento moderado de la superficie terrestre y nos protege de las radiaciones dañinas para la vida. Aunque sólo se dieran pequeños cambios en las características de estos cinco gases atmosféricos, la vida compleja o aeróbica tal como la conocemos sería imposible en el planeta.

La proporción en que se dan tales gases dependen de factores previos muy diferentes a las propiedades de absorción que poseen, que son imprescindibles para la vida. Además, tres de estos mismos gases (CO₂, H₂O y O₂) están también implicados en la reacción química de la fotosíntesis:

   6CO₂ + 6H₂O + luz + calor → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Dicha reacción significa que seis moléculas de dióxido de carbono de la atmósfera se unen a otras seis de agua y, gracias a la luz y el calor del Sol, producen glucosa y seis moléculas de oxígeno. ¿No resulta esto algo sorprendente? Es como si los gases de la atmósfera, que hacen posible la vida en la Tierra, se hubieran puesto de acuerdo para introducirse también en las mismísimas entrañas de los seres vivos. ¿Acaso tienen inteligencia los gases o capacidad de decisión?

Las leyes físicas que permiten la absorción de las radiaciones solares por parte de los gases atmosféricos no tienen una conexión necesaria con las propiedades químicas de los átomos implicados. De la misma manera, tampoco hay conexión entre la ley natural que determina el estrecho rango del espectro electromagnético para la vida y aquellas otras que hacen posible las radiaciones del Sol. Y tampoco entre estas radiaciones solares y las leyes que hacen posible la absorción de los gases en la atmósfera. De manera que nuestra existencia depende de muchas “coincidencias” altamente improbables. La exquisita adaptación de la Tierra para la vida supone, en palabras de Michael Denton, “un extraordinario grado improbable de adecuación ambiental en el orden de las cosas”.^[1] Algo que debería inspirarnos asombro.

Desde otra perspectiva no científica, la Biblia se refiere al aire como algo bueno e incluso representa a Dios de manera antropomórfica como paseándose por el huerto primigenio “al aire del día” (Gn. 3:8). Ese es el medio natural en el que se desarrolla la vida de los seres terrestres y del propio hombre, por eso el creador también está presente junto a sus criaturas. Sin embargo, en el Nuevo Testamento se aprecia otro matiz muy distinto con respecto al aire. El apóstol Pablo recuerda que la potestad del aire de este mundo sometido al mal la tiene otro príncipe bien diferente. Se trata del Maligno, el espíritu que ahora opera en los hijos de desobediencia (Ef. 2:2). El diseño original fue alterado por la Caída que provocó el orgullo y la autosuficiencia humana. Ya no resulta tan placentero pasearse al aire del día pues éste está seriamente contaminado, no sólo por un exceso material de CO₂ sino sobre todo por la desmesura de la maldad y la oposición al Altísimo.

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No obstante, Pablo no se detiene en el pesimismo y confirma la esperanza de que este “aire” actual será definitivamente purificado.

Pero Dios, que es rico en misericordia, por su gran amor con que nos amó, aun estando nosotros muertos en pecados, nos dio vida juntamente con Cristo (por gracia sois salvos), y juntamente con él nos resucitó, y asimismo nos hizo sentar en los lugares celestiales con Cristo Jesús (Ef. 2:4-6).

La atmósfera eterna de los lugares celestiales carece de átomos contaminantes y permite de nuevo el paseo divino “al aire del día”.

Notas

[1] Denton, M. 2022, The Miracle of Man. The Fine Tuning of Nature for Human Existence, Discovery Institute Press, Seattle, p. 62.