توضیحات :
مطالعات نشان داده است که در حدود 5/4 میلیارد سال پیش و در بدو پیدایش زمین، جوّ اول زمین را گازهای هلیوم و هیدروژن تشکیل می‌داده است. گرمای حاصل از مواد مذاب سطح زمین، تابش خورشید و احتمالاً بادهای خورشیدی باعث شده است تا این جو به تدریج از بین برود.
در حدود 4/4 میلیاد سال پیش، سطح زمین به اندازه‌ای سرد می‌شود که پوسته جامد به همراه تعداد زیادی آتشفشان شکل می‌گیرد. از دهانه این آتشفشان‌ها بخار دی‌اکسیدکربن و بخار آمونیاک خارج می‌شده است. این مساله به شکل‌گیری «جوّ دوم» زمین که مخلوطی از بخار آب، دی‌اکسیدکربن و نیتروژن بود، منجر شد. مطالعات فسیل‌شناسی نشان داده است که اولین باکتری‌های تک‌سلولی‌ای که تمایل داشتند تا با جذب نور خورشید و گاز دی‌اکسیدکربن (که در آن زمان به وفور در جوّ زمین وجود داشته و به تدریج در آب اقیانوس‌ها حل می‌شده است)، اکسیژن آزاد کنند در 3/3 میلیارد سال پیش در اقیانوس‌های سیاره زمین پدید آمده‌اند. همین مساله اولین منشاء تولید اکسیژن در جوّ زمین است. البته همین موضوع نیز منجر به انباشت وسیع عنصر کربن در ساختار این باکتری‌ها شده است که امروزه به صورت منابع زیرزمینی انرژی (نفت و گاز) باقی مانده است.
بین 2/2 تا 7/2 میلیارد سال پیش، فرایند اکسیژن‌دار کردن جوّ زمین توسط این باکتری‌ها با سرعت صورت می‌گرفت. بعدها با تکامل این باکتری‌ها و به وجود آمدن گیاهان اولیه، فرایند شکستن مولکول‌های دی‌اکسیدکربن، تولید اکسیژن و رسوب دادن عنصر کربن شتاب بیشتری گرفت. همان‌گونه که ذکر شد، در جو مقدار زیادی آمونیاک نیز موجود بود که به سرعت با اکسیژن آزاد شده واکنش می‌داد. باکتری‌ها هم تمایل به جذب آمونیاک داشتند. البته باید توجه داشت بیشتر نیتروژن موجود در جوّ امروزی زمین، ناشی از تجزیه شیمیایی گازهای آمونیاکی است که از دهانه آتشفشان‌ها در طول اعصار مختلف حیات زمین، بیرون آمده است
