CO2 en Venus, Tierra y Marte

¿Porque la Tierra es habitable? ¿Porque se ha mantenido habitable durante los últimos 4500 millones de años? La primera respuesta obvia es que la Tierra se encuentra a la distancia justa del Sol y este ha aumentado ligeramente su intensidad entre un 25% a un 30% permitiendo que el clima terrestre variase lentamente y manteniéndose dentro de los límites habitables.

Puesto que la cantidad de radiación recibida por un planeta varía inversamente con el cuadrado de la distancia al Sol, podemos establecer una comparación entre la radiación solar recibida por Venus y Marte respecto la Tierra. Escogemos como unidad de distancia a la que hay entre la Tierra y el Sol, esto es, consideramos que esta distancia tiene el valor 1, entonces la distancia de Venus al Sol es 0,72 y a Marte de 1,52. Calculamos la cantidad de radiación Solar recibida por Venus y Marte relativa a la Tierra.

Observamos que a grandes rasgos, Venus recibe el doble de radiación Solar que la Tierra y Marte menos de la mitad.
Cuando la radiación solar llega a un planeta, una parte se refleja (vuelve al espacio) y otra queda absorbida (se queda en el planeta). Las atmósferas de los planteas actúan de manera que absorben la radiación solar, o podríamos decir que evitan que esta radiación vuelva al espacio. Precisamente el CO2 es uno de los gases atmosféricos que actúan evitando que se escape la radiación solar, junto al vapor de agua y al metano. Es lo que se llama el efecto invernadero. Los niveles actuales de su concentración en la atmósfera, junto a otros factores, permiten que la superficie terrestre tenga unos valores promedios de temperatura de unos 15ºC. La pregunta es, ¿de donde procede el CO2? y ¿Qué diferencias hay entre Venus, la Tierra y Marte?. Empecemos por la Tierra.

La atmósfera primitiva de la Tierra se originó fundamentalmente por los gases de las erupciones volcánicas y al impacto de cometas, básicamente vapor de agua y dióxido de carbono. Esto sucedía hace 4000 millones de años, después de que un protoplaneta chocase con la Tierra en formación, a expensas de lo cual se formo la Luna y las condiciones de la Tierra cambiaron para siempre. Al enfriarse el planeta el vapor de agua se condenso formando los océanos, en cambio el dióxido de carbono permaneció en la atmósfera con una concentración muy superior a la actual. Se cree que el efecto invernadero que produjo compenso la falta de radiación Solar, al ser entonces el Sol mucho menos brillante que en la actualidad. Es aquí donde empiezan a actuar los mecanismos de equilibrio. Al aumentar la temperatura, la evaporación aumenta y hay más vapor de agua en la atmósfera. Consecuentemente también habrá más lluvias al condensarse el vapor de agua. El agua de lluvia al caer arrastra consigo a las moléculas de dióxido de carbono formando ácido carbónico que en el suelo se une al silicato cálcico para formar el carbonato cálcico y cuarzo. La consecuencia es una disminución del CO2 atmosférico y una disminución de la temperatura terrestre. Los ríos arrastran los carbonatos hacia los océanos, compuesto indispensable para formar las conchas de los seres vivos marinos. De vez en cuando el CO2 se devuelve a la atmósfera mediante las erupciones volcánicas. Esta es una manera de explicar sencillamente el ciclo del CO2 en la atmósfera terrestre. Además hay que tener en cuenta que las nubes reflejan el 26% de la radiación solar. También hay que tener en cuenta la vida en la Tierra, la fotosíntesis libera el CO2 de la atmósfera para fijarlo en el suelo terrestre. Hay que tener en cuenta a la vida en general como un termostato que participa en la regulación del clima terrestre junto a los factores físicos y químicos. Aquí intervendría la hipótesis de Gaia, lo dejo para otro post.

En Venus tenemos el siguiente panorama, la intensa actividad volcánica introduce dióxido de carbono en la atmósfera venusiana. Pero en Venus no existe agua líquida al encontrarse demasiada cerca del Sol, de manera que el proceso de eliminar el CO2 de la atmósfera no se produjo en Venus. Al aumentar la temperatura de Venus la concentración permisible de CO2 aumenta también. De esta manera en la atmósfera venusiana se produjo una gran concentración de dióxido de carbono que dura hasta nuestros días. Manteniendo la temperatura de Venus en unos 460ºC. Como curiosidad la alta atmósfera venusiana esta cubierta por una fina capa de nubes de ácido sulfúrico que refleja el 80% de la radiación solar, pero la atmósfera de Venus es 90 veces más densa que la terrestre y llueve ácido sulfúrico.

Marte es parecido a la Tierra pero su masa es mucho menor, de manera que la actividad volcánica en Marte tuvo que ser menor que en la Tierra. Recordemos que la radiación Solar en Marte es menos de la mitad que en la Tierra. Aunque al principio podía existir agua y dióxido de carbono en abundancia en la atmósfera marciana, al cesar el aporte de CO2 por falta de actividad volcánica la presión y temperaturas disminuyeron hasta que el agua líquida no pudo permanecer en la superficie marciana en forma líquida. El agua se tuvo que depositar en capas profundas bajo la superficie y en forma de hielo. Las temperaturas en Marte oscilan entre 20ºC y -140ºC.

A continuación pongo una tabla con la concentración en tanto por ciento de los gases mayoritarios en las atmosferas de Venus, Tierra y Marte actualmente.