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La hipótesis de Gaia (nombre de la diosa griega de la Tierra), fue formulada por el químico medioambiental James Lovelock en 1969, aunque no fue publicada hasta 1979. Esta teoría concibe al planeta Tierra como una  “entidad viviente”, un sistema autorregulado y autoorganizado en el que es la propia vida la que hace posible mantener las condiciones adecuadas para sí misma. Gaia es un sistema complejo que abarca la biosfera, la atmósfera, los mares y océanos y la tierra.

En palabras del propio Lovelock, “Los científicos clásicos dijeron “qué suerte que la Tierra se encuentre justo a la distancia adecuada respecto del Sol, lo que hace que la temperatura sea la adecuada para todo ser vivo de la Tierra.” Pero esto no tiene sentido alguno. Quizá hubo un tiempo -cuando apareció la vida en la Tierra- en que ésta se encontró más o menos en el lugar adecuado. Sin embargo, una vez aparece la vida en el planeta, éste ya no evoluciona como suelen hacerlo los planetas, perdiendo su agua de forma constante, convirtiéndose cada vez en más desértico como ha ocurrido en Marte o Venus, sino que en cierto modo la vida se hace cargo de todo y controla la evolución”.

Hay varios argumentos que llevaron a Lovelock a formular esta hipótesis. Uno de ellos tiene que ver con la composición de la atmósfera. Según la segunda ley de la termodinámica, todo sistema cerrado tiende a la máxima entropía, lo que quiere decir que nuestra atmósfera debería encontrarse en equilibrio químico, con un porcentaje muy alto de dióxido de carbono (hasta un 99%), como ocurre en otros planetas en los que no hay vida, como Marte (95% de CO2) o Venus (96% de CO2). Sin embargo, la atmósfera de la Tierra no está en equilibrio, sino que mantiene constantes unos porcentajes de 78% de nitrógeno, 21% de oxigeno y apenas un 0,03% de dióxido de carbono. Según la hipótesis de Gaia, esto sólo puede ser posible debido a la existencia de seres vivos que, con su actividad y su reproducción, mantienen estas condiciones atmosféricas óptimas para que el planeta Tierra siga siendo un  lugar habitable para una gran variedad de organismos.

Además de este desequilibrio de la atmósfera terrestre, Lovelock investigó otros procesos como el control global de la temperatura en la superficie terrestre, la salinidad de mar,… que se han mantenido constantes durante miles de años, y postuló que tampoco pueden ser explicados sin tener en cuenta la presencia de la vida.