Gases atmosféricos: el equilibrio invisible que hace habitable la Tierra

Los gases atmosféricos forman la envoltura gaseosa de la Tierra: una mezcla dominada por nitrógeno y oxígeno, con pequeñas cantidades de argón, vapor de agua, dióxido de carbono y otros compuestos capaces de influir de forma decisiva en el clima y la salud.

La atmósfera parece vacía, pero tiene masa, ejerce presión y responde a un equilibrio químico muy concreto. La proporción de sus componentes se mantiene bastante estable cerca de la superficie, aunque algunos –como el vapor de agua, el ozono o el dióxido de carbono– cambian según el lugar, la altitud, el tiempo meteorológico y la actividad humana.

Entender la composición de la atmósfera ayuda a explicar fenómenos tan cotidianos como la formación de nubes y otros de alcance global, desde el calentamiento del planeta hasta la contaminación urbana.

La receta del aire: dos gases dominan la mezcla

En el aire seco, el nitrógeno (N₂) representa alrededor del 78,08 % y el oxígeno (O₂), cerca del 20,95 %. El argón (Ar), un gas noble prácticamente inerte que apenas interviene en los procesos químicos del aire, supone aproximadamente un 0,93 %. Su escasa reactividad explica que se utilice, por ejemplo, en bombillas y ventanas de doble cristal. El dióxido de carbono (CO₂) ronda el 0,04 %, mientras que otros gases traza –como el metano, el neón, el helio o el ozono– aparecen en proporciones inferiores al 0,01 %. Se miden en partes por millón (ppm), una molécula del gas por cada millón de moléculas de aire: el neón ronda las 18 ppm y el helio, las 5. El vapor de agua (H₂O) se calcula aparte porque su presencia puede oscilar desde valores próximos a cero en regiones áridas hasta cerca del 4 % en ambientes tropicales muy húmedos. Cuando hay mucho vapor, el resto de gases se diluye: con un 4 % de vapor de agua, el nitrógeno baja del 78,08 % a cerca del 75 %.

Nitrógeno y oxígeno: los pilares de la atmósfera

Entre los dos suman casi el 99 % del aire seco. Sin embargo, desempeñan funciones muy distintas y complementarias.

El nitrógeno, un regulador discreto

El gas más abundante de la atmósfera pasa casi inadvertido porque es poco reactivo en condiciones normales. Esa estabilidad ayuda a diluir el oxígeno y moderar la capacidad oxidante del aire, lo que evita que la combustión en la superficie sea demasiado rápida. Además, cuando bacterias y otros procesos naturales lo transforman en compuestos aprovechables, el nitrógeno nutre los suelos y entra en la formación de proteínas y material genético.

El oxígeno, combustible de la vida

El oxígeno permite que numerosos organismos liberen energía de los nutrientes mediante la respiración celular. También alimenta la combustión, una propiedad que convierte su concentración en una cuestión de equilibrio: una atmósfera mucho más rica en este gas favorecería incendios más frecuentes e intensos. Buena parte del oxígeno libre actual procede de miles de millones de años de fotosíntesis realizada por plantas, algas y cianobacterias.

Un sistema en movimiento continuo

La composición del aire no depende únicamente de lo que se emite. Los gases circulan de manera constante entre la atmósfera, los océanos, los suelos y los seres vivos. Las plantas capturan dióxido de carbono durante la fotosíntesis; la respiración y la descomposición lo devuelven al ambiente; los mares absorben una parte y también pueden liberarla. A su vez, determinadas bacterias fijan el nitrógeno atmosférico y lo transforman en nutrientes que después regresan al aire mediante otros procesos biológicos.

Estos intercambios forman los llamados ciclos biogeoquímicos. Durante largos periodos han contribuido a mantener un equilibrio dinámico, no una composición completamente fija. La dificultad surge cuando las emisiones crecen a un ritmo superior a la capacidad de los sumideros naturales –como bosques y océanos– para retirar determinados gases.

El poder de una fracción mínima

Los gases traza ocupan una porción diminuta de la atmósfera, pero algunos absorben radiación infrarroja y retienen parte del calor que la superficie terrestre emite al espacio. Ese efecto invernadero natural mantiene el planeta en un rango térmico compatible con la vida.

Dióxido de carbono y metano: poco volumen, gran impacto

El dióxido de carbono es esencial para la fotosíntesis y contribuye a regular la temperatura terrestre. El problema no es su existencia, sino el rápido aumento de su concentración. La quema de combustibles fósiles, los cambios de uso del suelo y otras actividades humanas han reforzado el efecto invernadero. La Organización Meteorológica Mundial situó la media global de CO₂ en 423,9 partes por millón en 2024, un 52 % por encima del nivel preindustrial. Se trató de un aumento récord respecto al año anterior, que el boletín atribuye, con toda probabilidad, a la variabilidad natural y a unas emisiones de combustibles fósiles que continúan.

El metano (CH₄) permanece en la atmósfera menos tiempo que el CO₂, pero posee una elevada capacidad para retener calor. Procede de fuentes naturales, como los humedales, y de actividades humanas relacionadas con la ganadería, los vertederos, los arrozales y la producción y transporte de combustibles fósiles. Según la OMM, su concentración es un 166 % superior a la preindustrial. El óxido nitroso (N₂O), vinculado en buena medida al uso de fertilizantes y a ciertos procesos industriales y de combustión, completa el grupo de los principales gases de efecto invernadero de larga duración. Según el mismo boletín, su concentración es un 25 % superior a la preindustrial.

Vapor de agua: motor del tiempo y amplificador del calor

Su concentración cambia con rapidez y alimenta nubes, lluvias y humedad. También es el gas de efecto invernadero más abundante. Sin embargo, actúa principalmente como una retroalimentación: cuando el aire se calienta puede contener más humedad, y ese vapor adicional retiene a su vez más calor.

Cuando el aire deja de ser limpio

No todos los cambios en la composición atmosférica tienen el mismo alcance. Algunos modifican el clima a escala global; otros deterioran la calidad del aire en ciudades y regiones concretas. El dióxido de nitrógeno, el dióxido de azufre, el monóxido de carbono y el ozono troposférico son algunos de los principales gases asociados a la contaminación atmosférica y pueden alcanzar concentraciones perjudiciales, sobre todo en zonas con tráfico intenso, actividad industrial o episodios meteorológicos que dificultan la dispersión.

Además, algunos gases reaccionan entre sí y favorecen la formación de contaminantes secundarios. El ozono a nivel del suelo, por ejemplo, no se emite directamente: aparece cuando determinados compuestos reaccionan bajo la luz solar. La Organización Mundial de la Salud incluye el ozono, el dióxido de nitrógeno, el dióxido de azufre y el monóxido de carbono entre los principales contaminantes del aire exterior. Las partículas en suspensión, para las que subraya la evidencia más sólida de efectos negativos sobre la salud, no son gases, pero completan esta fotografía porque pueden originarse, en parte, a partir de reacciones entre sustancias gaseosas.

El origen de esos gases es distinto: el monóxido de carbono es un gas tóxico que se genera por la combustión incompleta de combustibles; el dióxido de nitrógeno procede sobre todo de la combustión en el transporte y la industria; y el dióxido de azufre, de quemar carbón y petróleo y de fundir minerales con azufre.

Tres claves para mirar el aire de otra manera

1. La atmósfera primitiva apenas contenía oxígeno. Su acumulación comenzó gracias a organismos fotosintéticos, especialmente cianobacterias, y transformó las condiciones del planeta.

2. El argón debe su nombre a su escasa reactividad. Procede del griego argós, asociado a la idea de inactividad, y pertenece al grupo de los gases nobles.

3. El ozono cambia de papel según la altura. En la estratosfera filtra parte de la radiación ultravioleta; cerca del suelo se convierte en un contaminante irritante para el sistema respiratorio y perjudicial para la vegetación.

Cómo se toma el pulso a la atmósfera

Para seguir la evolución de los gases atmosféricos, la ciencia combina estaciones de superficie, aeronaves, globos meteorológicos y satélites. Los instrumentos analizan concentraciones muy pequeñas, expresadas a menudo en partes por millón o por mil millones, y permiten comparar registros obtenidos en distintos puntos del planeta.

Las series prolongadas de observaciones resultan esenciales: una medición aislada muestra una situación puntual, mientras que décadas de registros revelan tendencias, variaciones estacionales y diferencias entre fuentes y sumideros. Redes internacionales como la Vigilancia de la Atmósfera Global reúnen estos datos para construir una visión comparable del estado de la atmósfera.

Un equilibrio que conviene vigilar

La atmósfera no es un decorado inmóvil, sino un sistema que intercambia gases con océanos, suelos, seres vivos y actividades humanas. Medir su composición permite detectar tendencias, anticipar riesgos y comprender mejor la relación entre clima, calidad del aire y salud. Lo invisible, en este caso, deja señales muy concretas.