Uno se pregunta como fue posible que los grandes dinosaurios que vivieron hace 100 o más millones de años pudieran alcanzar las dimensiones que tuvieron e incluso, en algunos casos, llegar a planear o volar. Una de las posibilidades es que, en esa época, la atmósfera haya tenido mayor densidad, tal vez 3 o 4 veces mayor que la actual. ¿Como pudo haber ocurrido? Varios autores (Levespiel, Fitzgerald y Pettit) analizaron el tema y a continuación reproducimos una traducción adaptada de su trabajo titulado "La atmósfera de la Tierra antes de la era de los dinosaurios".
"La atmósfera de la Tierra antes de la era de los
dinosaurios.
Teniendo en cuenta la teoría
aerodinámica (que se aplica por igual a los insectos, pájaros y aves
voladoras), las criaturas voladoras gigantes de la era de los
dinosaurios solo podrían volar si la presión atmosférica era mucho más alta de
lo que es ahora: al menos 3.7–5.0 bar.
Si esto es así, se plantean varias preguntas interesantes.
Por ejemplo, ¿cómo llegó la atmósfera a esa presión hace 100–65 millones de
años (Mya)? ¿Cuál fue la presión antes de eso? ¿Y cómo cayó al nivel actual?
Aunque no tenemos respuestas definitivas a estas preguntas, presentemos
explicaciones razonables posibles.
¿Cuál fue la presión del aire para el 97% de la vida de la
Tierra antes de la edad de los dinosaurios?
Tenemos tres alternativas posibles.
• La presión podría haber estado en 1 bar a lo largo de la
vida anterior de la Tierra, aumentada a 4–5 bar ~ 100 Mya (justo en el momento
en que los gigantes voladores lo necesitaban) y luego regresó a 1 bar (curva
A).
• La presión podría haber sido ~ 4–5 bar desde el comienzo
de la Tierra, 4600 Mya; y ~ 65 Mya, podría haber comenzado bajar al nivel de 1 de hoy (curva B).
• La atmósfera podría haber comenzado a una presión más alta
y luego disminuirse continuamente a lo largo de la vida de la Tierra a ~ 4–5
bar ~ 100 Mya y bajar a 1 bar hoy (curva C).
La tercera alternativa parece ser la más razonable, así que
prosigámosla. También analizaremos la composición de la atmósfera de la Tierra,
pero primero discutiremos la superficie de la Tierra y veremos cómo afecta a la
atmósfera.
Influencia de la superficie de la Tierra
Debido a que la atmósfera está muy influenciada por las
características de la superficie de la Tierra, consideremos su historia. La
evidencia muestra que el material fresco del manto brota en las fracturas del medio del océano, se extiende a los continentes y luego se hunde de nuevo en el
interior. Las mediciones recientes (2) muestran movimientos de superficie de 2
a 30 cm / año o más. Si bien esto puede parecer muy lento para nosotros en la
escala de tiempo humana, no es lento en la escala de tiempo de la Tierra. Por
ejemplo, las mediciones indican que Sudamérica y África se separaron apenas 125
Mya (3). Los fondos del Océano Atlántico y del Pacífico
se reemplazan por material fresco de nueva aparición
aproximadamente cada 200–300 millones de años (4). Dado que la Tierra tiene
4600 millones de años, ha transcurrido bastante tiempo para> 15 exposiciones
de sólidos completamente frescos en los fondos oceánicos. (nota del editor: si se acepta la teoría de las placas incluyendo la subducción, cosa que puede ser discutible)
Durante este período, la corteza que flota sobre el manto ha migrado. La idea actual es que los continentes de hoy eran todos parte de una
super masa de tierra <200 Mya. ¿Qué pasa con los 4400 millones de años
anteriores? ¿Cuántas veces la corteza se separó y volvió a unirse? Nuestras
pistas provienen de la distribución de varias formas de vida. Por ejemplo,
debido a que se han encontrado restos de esqueletos de dinosaurios en todos los
continentes, esto sugiere que las masas de tierra se unieron 135–65 Mya.
Todo esto indica que la superficie de la Tierra es plástica,
deformable y móvil, con mucha mezcla con el interior. Creemos que este
movimiento influyó mucho en la atmósfera.
La atmósfera original de la Tierra.
Los geólogos creen que la mayor parte del carbono en la
Tierra joven y caliente,> 4000 Mya, estaba en forma de dióxido de carbono
gaseoso, monóxido de carbono y metano. Con el tiempo, el CO y el CH4
reaccionaron con minerales de óxido y se transformaron en CO2. Estas reacciones
no cambiaron la cantidad total de carbono en la atmósfera.
Nuestro planeta hermano y vecino más cercano, Venus, tiene
una atmósfera de presión de 90 bar, que consiste en un 96% de CO2 (5). ¿Por qué
debería la Tierra ser tan diferente? Ronov midió el equivalente de al menos 55
bar de CO2 atado como carbonatos en todo el mundo (6), mientras que Holanda
estima que al menos 70 bar de CO2 se unen como materiales de carbonato (7).
Estos carbonatos debían provenir de la atmósfera, a través de los océanos, por
lo que proponemos que, después de la oxidación original de CH4 y CO, la
atmósfera primitiva de la Tierra estaba a una presión muy alta, hasta 90 bar, y
que consistía principalmente en CO2 .
Si estamos en lo cierto, ¿por qué la atmósfera de Venus se
mantuvo en 90 bar mientras que la Tierra disminuyó a unos pocos bar durante la
era de los dinosaurios y luego se redujo a la 1 barra que es hoy? ¿Qué pasó con
el CO2 de la Tierra y mediante qué mecanismo prácticamente desapareció?
Comparamos a Venus y la Tierra en la Figura 2. Los dos
planetas son aproximadamente del mismo tamaño; sin embargo, Venus no tiene
luna, mientras que la Tierra tiene una de las lunas más grandes del sistema
solar. Nuestra luna tiene la misma densidad que la corteza terrestre, lo que
sugiere que la luna se formó despojando a la Tierra de parte de su corteza
líquida. Si no fuera por esta pérdida, la corteza de la Tierra, ahora con un
espesor de 5 a 30 km, podría tener 42 km de espesor. Por lo tanto, la corteza
de la Tierra debe ser más delgada que la de Venus.
Al ser más delgada, la corteza de la Tierra era frágil
y se rompió bajo la acción de las fuerzas convectivas del manto. En contraste,
la corteza más gruesa de Venus permaneció rígida y no permitió los mecanismos
que eliminaron el CO2 de su estado unido.
Además, debido a que Venus está más cerca del Sol y más
caliente que la Tierra, el agua líquida libre no puede existir en ella,
mientras que la Tierra tiene océanos gigantes que cubren dos tercios del
planeta. Los océanos desempeñaron un importante papel secundario en la
eliminación del CO2 de la atmósfera.
Disolución del CO2 en los océanos de la Tierra
A una presión atmosférica de ~ 90 bar, una cantidad
considerable de CO2 se disolvería en los océanos. El CO2 se disuelve en el agua
según la relación de equilibrio donde H es la constante de la Ley de Henry. H depende de la
temperatura, pero es de ~ 876–1000 bar por unidad de fracción molar de CO2 (8,
9).
Si asumimos que los océanos de la Tierra tienen una
profundidad de 2 km, los valores dados anteriormente implican que en el
equilibrio, por cada mol de CO2 en la atmósfera, hay un mol de CO2 disuelto en
el océano. Por lo tanto, una atmósfera que originalmente consta de 90 bar de
CO2 disminuiría a 45 bar de CO2 solo por disolución; sin embargo, otro factor actúa
para disminuir aún más la concentración de CO2 en la atmósfera."
(continúa)
Todo el artículo (adaptado) en inglés en la siguiente referencia:
Todo el artículo (adaptado) en inglés en la siguiente referencia:
http://daniloanton-en.blogspot.com/search/label/Atmosphere%20pressure
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