De aarde vormde ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, samen met de andere zeven planeten in het zonnestelsel. Terwijl de aarde afkoelde, ontstond er een primitieve atmosfeer door het uitstromen van vroege vulkanen. De vroege atmosfeer bevatte geen zuurstof en zou giftig zijn geweest voor de mens, evenals het meeste andere leven op aarde vandaag.

Waterstof en Helium

Men denkt dat de aarde gevormd is door gas en stof een baan om de zon. De overgrote meerderheid van het gas zou zijn samengesteld uit de lichtere elementen, zoals waterstof en helium. De vroege aarde had een grote hoeveelheid waterstof en helium in de atmosfeer en dit zou langzaam zijn ontsnapt in de ruimte vanwege de lage massa van deze gassen. Vandaag vormen waterstof en helium minder dan 1 procent van de atmosfeer van de aarde.

Waterdamp

Waterdamp werd geproduceerd door vroege vulkanische activiteit en ook door waterdragende kometen die de aarde beïnvloeden. De waterdamp bleef in de gasvorm, omdat de vroege aarde te heet was om water in vloeibare vorm te laten bestaan. Vloeibare wateroceanen verschenen pas ongeveer een miljard jaar nadat de aarde was gevormd.

Koolstofdioxide

Koolstofdioxide werd vrijgegeven door vulkanen op de vroege aarde en was een van de hoofdbestanddelen van zijn atmosfeer . Naarmate de aarde ouder werd, nam de hoeveelheid vulkanische activiteit af en sommige organismen begonnen kooldioxide te gebruiken in de fotosynthese. Dit leidde tot een gestage daling van het koolstofdioxidegehalte. De huidige atmosfeer bestaat uit slechts 0,04 procent koolstofdioxide.

Stikstof

Vulkanen op de vroege aarde produceerden ook stikstof, dat een belangrijk onderdeel van de atmosfeer werd. Stikstof is essentieel voor het maken van bouwstenen van leven, zoals aminozuren. Tegenwoordig is stikstof het grootste bestanddeel van de atmosfeer van de aarde, goed voor ongeveer 78 procent van de gassen.

Zuurstof

Er was geen zuurstof in de vroege atmosfeer totdat eenvoudige organismen zich ontwikkelden in het vermogen om te dragen uit fotosynthese. Tijdens dit proces worden zonlicht en koolstofdioxide gebruikt om energie te creëren en zuurstof vrij te maken als bijproduct. Geochemische studies suggereren dat zuurstof ongeveer 2 miljard jaar na de vorming van de aarde een onderdeel van de atmosfeer werd. Een klein deel van de zuurstofatomen gebonden om ozon te creëren - een molecuul bestaande uit drie zuurstofatomen - in de bovenste atmosfeer. Tegenwoordig is zuurstof goed voor ongeveer 21 procent van de atmosferische gassen en is essentieel voor het leven. Eenvoudige moleculaire zuurstof wordt door de meeste levende wezens gebruikt om energie te creëren. De ozonlaag speelt een essentiële rol door het absorberen van schadelijk ultraviolet licht in de atmosfeer van vandaag.