L'origine de l'air que nous savons qu'il commence par la catastrophe de l'oxygène, également connu sous le nom oxydation Grande, qui a eu lieu à environ 2,7 milliards d'années. Avant cela, le niveau d'oxygène dans l'air est d'environ 1/50e de un pour cent. Ceci est similaire au niveau de l'oxygène présent dans l'atmosphère de Mars, environ 1/5e de un pour cent. Comme moderne Mars, l'atmosphère de la Terre primitive était principalement du dioxyde de carbone. Aujourd'hui, l'atmosphère contient de l'oxygène 20%, et seulement 0,038% de gaz carbonique, ce qui rend l'air respirable à fond pour l'oxygène-dépendantes organisme comme la nôtre.
Avec l'avènement d’oxyphotosynthesis dans des microorganismes, ce dioxyde de carbone a été progressivement consommé, la création du «déchet» de l'oxygène élémentaire. La catastrophe de l'oxygène est clairement délimitée dans les archives géologiques par l'introduction de grandes quantités de fer oxygéné (rouille). Ces reliques sont appelées formations de fer rubané. L'événement est appelé une «catastrophe» car l'oxygène est toxique pour les organismes anaérobies, où l'événement anéanti en grand nombre. Il y avait un décalage d'environ 300 millions d'années avant l'évolution des premiers organismes producteurs d'oxygène et la catastrophe d'oxygène à part entière.
Dans les milliards d'années ultérieures, les organismes oxyphotosynthesizing prospéré, produisant de l'oxygène de plus en plus élémentaire. L'histoire de l'air, de l'oxygène pratiquement nulle à 20% d'oxygène, s'étend sur plus de deux milliards d'années. Au cours de la période carbonifère, environ 250 millions d'années, lorsque les plantes ont prospéré, les niveaux d'oxygène sont encore plus élevés qu'ils ne le sont aujourd'hui. Cela a permis l'existence de très grands insectes, y compris une libellule, Meganeura, avec une envergure de deux pieds. Aujourd'hui l'air serait irrespirable à Meganeura, en raison de son manque relatif d'oxygène
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La recherche est en cours de planètes extraterrestres avec l'air similaire à celle de la Terre, sans succès jusqu'à présent. En examinant le spectre d'un corps planétaire près, les astronomes peuvent déterminer sa composition chimique, même si ce corps est extrêmement lointain. Il s'agit de la même technique utilisée pour déterminer la composition chimique des étoiles lointaines.