Al formarse la Tierra, hace unos 4 600 millones años, se halló rodeada por una atmósfera primitiva, que tenía una composición parecida a la nebulosa inicial, constituida esencialmente por los restos no condensados de la nebulosa primitiva como hidrógeno, helio, metano, amoníaco, gas carbónico, vapor de agua, etc. Esa atmósfera primitiva ha evolucionado desde entonces como consecuencia de procesos que son perfectamente conocidos. Por una parte, los gases ligeros como H2 y He, en un proceso llamado desgasificación, han ido disipándose en el espacio interplanetario porque sus moléculas, al chocar entre si, alcanzaron, unas tras otras, la velocidad de liberación. Por eso la atmósfera terrestre carece hoy casi de hidrógeno, mientras que el helio, gas también ligero pero no tanto como el hidrógeno, ha podido subsistir en íntimas proporciones, así como también los llamados gases nobles (argón, criptón, neón y xenón).
La atmósfera perdió sus elementos volátiles y los sustituyó por los gases de invernadero procedentes de las emisiones volcánicas del planeta, especialmente CO2, dando lugar a una atmósfera de segunda generación. Los volcanes constituyeron un aporte de vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y nitrógeno.En dicha atmósfera son importantes los efectos de los gases de invernadero emitidos de forma natural en volcanes y sumideros termales. Por otro lado, la cantidad de óxidos de azufre y otros aerosoles emitidos por los volcanes contribuyen a lo contrario, a enfriar la Tierra. Del equilibrio entre ambas emisiones saldrá un balance radiativo determinado.
Otro proceso fue la condensación. Al enfriarse, la mayor parte del vapor de agua de origen volcánico se condensó, dando lugar a los antiguos océanos. También se produjeron reacciones químicas. Parte del dióxido de carbono debió reaccionar con las rocas de la corteza terrestre para formar carbonatos, algunos de los cuales se disolverían en los nuevos océanos.
Con la aparición de la vida, la Tierra sumó un nuevo agente estabilizador el total de organismos vivos, la bosfera. Mas tarde, cuando evolucionó en ellos la vida primitiva capaz de realizar la fotosíntesis, los organismos marinos recién aparecidos empezaron a producir oxígeno. Se cree que casi todo el oxígeno que en la actualidad se encuentra libre en el aire procede de la combinación fotosintética de dióxido de carbono y agua. Hace unos 570 millones de años, el contenido en oxígeno de la atmósfera y los océanos aumentó lo bastante como para permitir la existencia de la vida marina y la evolución de animales terrestres capaces de respirar aire.
Inicialmente, los organismos autótrofos por fotosíntesis o capturaron gran parte del abundante CO2 de la atmósfera primitiva, a la vez que empezaba acumularse Oxígeno (a partir del proceso abiótico de la fotólisis del agua). La aparición de la fotosíntesis oxigénica, que realizan las cianobacterias y sus descendientes los Plato, dio lugar a una presencia masiva de oxígeno (O2) como la que caracteriza la atmósfera actual, y aun superior. Esta modificación de la composición de la atmósfera propició la aparición de formas de vida nuevas, aeróbicas que se aprovechaban de la nueva composición del aire. Aumentó así el consumo de oxígeno y disminuyó el consumo neto de CO2 llegándose al equilibrio o clímax, y formándose así la atmósfera de tercera generación actual. Este delicado equilibrio entre lo que se emite y lo que se absorbe se hace evidente en el ciclo del CO2, la presencia del cual fluctúa a lo largo del año según las estaciones de crecimiento de las plantas.
GASES INVERNADEROS
Aún cuando sólo una pequeña cantidad de gases de la atmósfera de la Tierra son gases invernaderos, estos gases tiene un gran efecto sobre el clima.
Existen varios diferentes tipos de gases invernadero. Los más importantes son: dióxido de carbono, vapor de agua, metano y óxido nitroso. Todos estos gases tienen moléculas con dos o más átomos. Estos átomos se mantienen unidos con suficiente espacio entre sí para poder vibrar cuando absorben calor. Eventualmente, la molécula que vibra liberará radiación. La radiación será posiblemente absorbida por otra molécula de gas invernadero. A este proceso, responsable de mantener calor cerca de la superficie de la Tierra, se le conoce como efecto invernadero.
Casi todos los gases restantes en la atmósfera de la Tierra son: nitrógeno y oxígeno. Los dos átomos de estas moléculas están estrechamente unidos y no son capaces de vibrar, de manera que no absorben calor y no contribuyen con el efecto invernadero.
