Formazione e composizione chimica dell’atmosfera

Chissà quante volte, seguendo le previsioni meteo in tv, vi sarà accaduto di sentir parlare di Anticiclone delle Azzorre o di Ciclone dell’Islanda o di Anticlone Russo. Senza avere la pretesa di pubblicare un trattato scientifico introdurremo in questa sezione del sito di Meteocaltanissetta dedicato alle Pillole Meteo, in forma semplificata, alcuni concetti basici della meteorologia.

La Terra è nata 4.6 miliardi di anni fa in seguito, sembra, ad una compressione di una nuvola cosmica costituita da gas e da polveri. I gas che caratterizzavano la nuvola erano principalmente elio, idrogeno ed in misura minore, metano ed ammoniaca. L’elio e l’idrogeno sono gas molto leggeri ed insieme ad altri gas contenuti in percentuali minori, sono riusciti a sfuggire, nel tempo, all’attrazione della forza gravitazionale.
Pian piano, i gas presenti nelle viscere della Terra cominciarono a fuoriuscire dalle bocche vulcaniche dando vita ad una seconda atmosfera probabilmente composta dagli stessi gas che caratterizzano ancora oggi le emissioni di gas provenienti dai vulcani attivi: 85% di azoto, 10% di diossido di carbonio e poche frazioni percentuali di azoto. Attraverso un processo di raffreddamento atmosferico, durato alcune centinaia di milioni di anni, si è determinata la condensazione del vapore acqueo; questo ha permesso la formazione di uno spesso strato di nuvole dalle quali si sono generate incessanti piogge e quindi la comparsa di fiumi, laghi , mari ed oceani.
Il vapore acqueo sottratto all’atmosfera veniva reintegrato dalle fuoriuscite gassose vulcaniche e la CO2 invece subiva, contemporaneamente, una diminuzione nella concentrazione perché assorbito dalle superfici idriche ed in parte perché è entrata far parte del processo che ha portato alla formazione delle rocce sedimentarie. Rimaneva comunque, presente, una grande quantità di CO2 da determinare un effetto serra che manteneva la Terra piuttosto calda ed impediva il congelamento degli oceani. Il componente principale dell’atmosfera restava, a causa della sua scarsa reattività l’azoto, esattamente come accade oggi.
Quando compare l’ossigeno?
Miliardi di anni fa il Sole, come tutte le stelle, emetteva una quantità di energia maggiore che consentiva la scissione della molecola di acqua nei suoi componenti principali: idrogeno che, leggero, in gran parte abbandonava l’atmosfera, e l’ossigeno che a 30Km dalla superficie terrestre ha formato uno strato chiamato ozono (l’O3 che protegge la Terra dai raggi ultravioletti). Grazie alla formazione dell’ozonosfera comparvero le prime forme di vita vegetali che attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana consumando CO2 e producendo ossigeno consentirono un costante aumento di presenza di ossigeno in atmosfera fino ad attestarlo al valore attuale (21%).

La composizione chimica dell’atmosfera pulita, oggi, è espressa nella seguente tabella:

L’atmosfera ha un’importanza fondamentale per il pianeta per molti motivi tra i quali: protegge il suolo dall’ingresso di meteoriti in quanto riescono a raggiungerlo solo quelli con un diametro superiore ad una decina di metri (fortunatamente molto rari). Quelli più piccoli si dissolvono attraversando l’atmosfera prima di raggiungere il suolo in quanto si incendiano a causa del calore sviluppato dall’attrito, dando luogo alle cosiddette stelle cadenti (più propriamente dette meteore). Protegge anche gli esseri viventi dalle radiazioni dannose provenienti dallo spazio: ad esempio i raggi ultravioletti che hanno la capacità, penetrando l’epidermide, di modificare il DNA.