La capa de ozono (Tema 6)

Somos frágiles ante los fenómenos terrestres, pero lo somos aún más ante los que provienen del espacio. De hecho, la vida es posible por un conjunto de elementos que protegen mil veces a la Tierra, como enormes burbujas que evitaran que cualquier soplo de aire espacial rompiera el equilibrio. Una de esas protecciones es la capa de ozono.

La capa de ozono está situada en la estratosfera, entre los 15 y los 40 km. En realidad no es una capa como tal; es una zona de la atmósfera donde la concentración de ozono es más elevada.
El ozono está formado por tres átomos de oxígeno unidos, y es la forma más reactiva de este elemento. Tiene una propiedad que es clave: impide el paso de los rayos ultravioletas, que si llegaran en su totalidad a la Tierra serían muy dañinos para las especies vivas. De hecho, antes de la existencia del oxígeno en la atmósfera (y por tanto del O3), las únicas especies de seres vivos eran células simples, que podían sobrevivir viviendo fuera del alcance de estas radiaciones.

Así se crea el ozono: un átomo de oxígeno radiactivo que ha sido desprendido se una a una molécula de oxígeno libre. 

El mecanismo por el que actúa como un filtro de las radiaciones ultravioletas consiste en mantener un equilibrio constante de la cantidad de ozono. El ozono se forma como consecuencia de la radiación ultravioleta, que desprende los dos átomos de oxígeno que forman una molécula de oxígeno libre (O2), convirtiéndolas en altamente radiactivas. Estos átomos libres se unen a una molécula de oxígeno, formándose el O3. En cambio, como acabamos de decir, la radiación ultravioleta rompe los enlaces del oxígeno, por lo que al volver a actuar sobre la molécula de ozono desprende de nuevo sus átomos. Así, al mismo tiempo que crea ozono, la radiación también lo destruye. En este proceso se gasta la mayor parte de la energía de las ondas ultravioletas, por lo que las que llegan a la Tierra tienen muy poca energía y no suponen ningún peligro.

Cuanto mayor sea la radiación solar mayor cantidad de ozono se genera: hay más ozono por el día que por la noche, en verano que en invierno y en el ecuador que en los polos.
Este mecanismo de creación y destrucción de ozono por acción de los rayos ultravioletas se conoce como ciclo de Chapman (se atribuye a Sydney Chapman, matemático, físico y geólogo, haber descubierto el proceso de formación del ozono, en 1930).

Ciclo de Chapman

¿Por qué está en peligro la capa de ozono?
Como hemos dicho, la cantidad de ozono que hay en la atmósfera se autorregula en función de las radiaciones solares. Pero este equilibrio puede romperse fácilmente. Es muy conocido el "agujero de la capa de ozono". Durante años y aún en la actualidad saltó la alarma cuando se comprobó que la capa de ozono se iba perdiendo progresivamente, formándose un gran agujero en ella, localizado en las zonas polares.

Tras investigar se llegó a la conclusión de que lo que destruía al ozono eran unos gases conocidos como CFCs, o clorofluorocarbonos. Estos son unos derivados de los hidrocarburos, en los que los átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos de flúor y carbono. Estos gases eran muy comunes hace unos años, y se empleaban en sistemas de refrigeración y como propelente en aerosoles (gas utilizado para impulsar la sustancia de los aerosoles). Los CFCs tienen la característica de ser muy estables, y poder mantenerse inmutables por mucho tiempo. Así, suben a la atmósfera lentamente, hasta llegar a la estratosfera. Una vez allí, los rayos UV irradian a los CFCs, y como respuesta se produce la rotura de estos elementos y la liberación de un átomo de cloro que posee un electrón libre. Se le llama radical cloro, y es altamente radiactivo. Además, es bastante afín al ozono, provocando en él una serie de reacciones fotoquímicas que rompen la molécula de O3.
Se cree que un solo átomo de cloro podría destruir cien mil moléculas de ozono antes de ser neutralizado.

En 1987 se firmó el Protocolo de Montreal, un acuerdo internacional para controlar y frenar la emisión de gases CFCs. Se puso como límite el año 1996 para la total erradicación de estos gases en los países desarrollados, mientras que los que estaban en vías de desarrollo tenían un plazo de diez años más. 

En la actualidad se considera "solucionado" el problema, debido a que se han dejado de emitir CFCs. Aún así, se prevee que hasta 2050 no se habrá reestablecido la cantidad de ozono, y que hasta 2024 no se podrían apreciar resultados significativos de esta mejoría. 

Agujero de la capa de ozono. Fecha año 2000.