地球形成之初，大气中的物质成分是否与今天相同呢？
科学家认为并非如此，理由是大气中的氧非常活泼，很容易与其他物质结合成氧化物，除非能够不断产生新的氧气，否则大气中不可能长期有这么多的氧气存在。
20世纪50年代，曾获得诺贝尔化学奖的美国科学家尤里根据其他行星所具有的大气成分，提出目前地球的大气是亿万年演化的结果。他认为在太阳星云物质中，氢、氦、碳、氮和氧占了绝大部分，特别是氢的数量很多。地球刚形成时，其中的碳很容易与氢化合成甲烷，氮与氢化合成氨，氧与氢化合成水，因此甲烷和氨是地球原始大气的主要成分。
在地球诞生后不久，地球内部构造活动引起火山的频繁爆发，喷发出大量的气体。来自太阳的紫外线辐射到原始大气上层的水分子，把它们分解为氢气和氧气。氢气大部分逃逸到外太空，而氧气与甲烷作用形成二氧化碳和水，与氨作用形成氮气和水，氮气与地壳中的矿物质发生缓慢作用，形成硝酸盐，剩下的二氧化碳则成为大气的主要成分。
二氧化碳是一种温室气体，会大量吸收红外辐射，阻止水分子的进一步分解，并像毡毯一样阻隔地球表面散热，促使气温升高，全球变暖，海洋被逐渐蒸发，水蒸气大量吸收红外辐射，进一步助长了温室效应。幸而此时地球上的少量氧气开始积累起来，在高层大气中形成一层薄薄的臭氧层，阻碍紫外辐射进入低层大气，从而保护了在原始海洋中正在进化的最初生命形态。
生命所进行的化学反应能够破坏在海洋中氮的化合物，把地壳中的氮分子释放出来，因此大气中开始逐步积累了大量氮气。此外，生命还逐步进化出了借助可见光把水分解为氢和氧的能力，促进氢与二氧化碳化合，形成复杂的细胞分子，而氧在不断释放出来后进入地球大气。
此后，由于生命逐渐占领了地球上的每一个角落，使大气成分逐步从氮气和二氧化碳为主转变成以氮气和氧气为主，避免了严重的温室效应，令地球一直保持气温适中、相对稳定，并且形成一个较厚的保护性臭氧层。海洋通过溶解二氧化碳并促使碳酸岩形成，使得大气中的二氧化碳含量较低。
实际上，我们今天这样一个含氧的大气层只是最近一段时期才形成的。甚至在6亿年前，大气中的氧含量也只有1/10。正是由于有了生命，才使得大气中逐渐含有丰富的氧气，而这些氧气反过来又使得生命有可能继续存在下去。
所以我们更应该珍惜地球上的一切，保护好地球大气。
原始地球大气主要由氨和甲烷组成。
