供我们呼吸的空气是从何而来？

天文学家推测，行星是由一些巨大的气体和尘埃旋转形成的，组成这些气体和尘埃云的各种元素的比例通常等于它们在宇宙中的通常百分比。地球上大约90%的原子是氢，9%是氦，其余的包括所有其他元素——主要是氖、氧、碳、氮、氩、硫、硅、镁、铁和铝。

地球的固体球本身是各种岩石的混合物，由镁、铁和铝的硅酸盐和硫化物组成，它们通过化学结合成致密的分子。过量的铁慢慢沉入岩层之下，形成一个热金属核心。

当地球上的这些固体成分聚集在一起时，它们也会捕获一些气态物质，这些物质存在于固体颗粒之间，或者与固体形成松散的化学键。这些气体含有氮原子、氖原子和氩原子——它们不与其他元素结合。还有氢原子。氢或其本身成对地结合成氢分子(H2)，或与其他原子结合。它可以与氧化结合产生水(H2O)，与氮化结合产生氨(NH3)，或与碳化结合产生甲烷(CH4)。

随着构成地球的物质不断堆积，压力会增加，火山爆发会变得越来越猛烈，这些气体会被挤出去。氢、氦和氖的分子太轻，地球无法容纳，所以它们很快就逃脱了。其余的形成大气。它们是水蒸气、氨、甲烷，外加一点氖。大部分(但不是全部)水蒸气凝结形成海洋。

像木星和土星这样的行星有相同的大气层，但是由于它们相当大的质量，它们可以保留氢、氦和氖。

然而，内行星的大气层已经开始进入化学进化阶段。离太阳很近的紫外线会将水蒸气分子破坏成氢和氧分子。氧气残留时，氢气逸出。它们聚集越来越多，并与氨和甲烷结合。当氧气与氨化作用结合时，产生氮气和水；当氧气与甲烷结合时，会产生二氧化碳和水。渐渐地，行星内部的大气成分从氨加甲烷变成了氮加二氧化碳。今天，火星和金星仍然有氮和二氧化碳的大气层。几十亿年前，当生命开始出现在地球上时，一定有这样的大气层。

此外，大气是稳定的。一旦形成，紫外线分解水蒸气时总会产生一部分游离氧(分子式为O2，由两个氧原子组成)。紫外光会进一步将氧气转化为臭氧(其分子式为O3，由三个氧原子组成)。臭氧吸收紫外线并拦截它们，使得它几乎不可能穿透臭氧层进入上层大气，分解下层的水分子。因此，大气的化学演化终止了——直到后来有新的事情发生。

这种新情况已经在地球上发生了。偶然地，一些生命已经发芽。他们可以利用可见光分解水分子。臭氧层不会阻挡可见光的通过，因此上述过程(即光合作用)将无限期地持续下去。在光合作用下，二氧化碳被吸收，氧气被释放。这始于大约5亿年前。从那时起，大气已经转变成今天的氮氧结构。