古大气层

古大气层是在史前时期的行星大气层，在讨论地球地质历史时通常指显生宙以前（前寒武纪）的地球大气层，可进一步分为以下几个阶段：

• 地球形成初期一同吸积形成的冥古宙大气，也称“第一大气”或“原始大气”，其大气成分与太阳星云相似，主要是氢气和氦气以及相对少量水蒸气和甲烷；
• 后期重轰炸期之后的太古宙大气，也称“第二大气”、“次生大气”或“有生物前的大气”，是大气成分为氮气、甲烷和二氧化碳居多但无氧气的还原性大气，之前原始大气中的氢气和氦气大多已逃逸流失；
• 新太古代末期大氧化事件后开始含有游离态氧气的元古宙大气，即“第三大气”，其大气成分主要由氮气和氧气以及少量水蒸气和氩气，主要因生物不断的产氧光合作用形成。

太古宙时期地球大气层的想象图，因为丰富的大气甲烷很可能呈现与土卫六大气层相近的淡橙色^[1]

而自元古宙后的氧化性大气其实也经历了漫长的演变过程，前后共三次大规模的氧化事件。在第三次氧化事件完成前的显生宙早中期的大气成分其实与现今的差别也很大，因此也可以被归入古大气层的范畴。

大气成分

地球古大气层的构成储存在地质里，可以从现今对具有代理性的物质（例如氧化铁的丰度、木碳和树叶化石上气孔的密度等）的研究上推断出来。虽然今天大气层的成分是大约78%的氮气和21%的氧气，这在有生物前的大气被认为是高度缺乏的，实际上没有自由氧和氩，是由⁴⁰钾的同位素经由放射性衰变产生的，并且是以氮气、二氧化碳和甲烷为主。

看得出来自由氧不是原本就存在的，是由蓝绿菌在距今大约20亿年前演变至能进行产氧光合作用之后产生的。距今大约5亿年，氧浓度的增加使生物能发展出多细胞的动物性生物。从此之后，植物出现在土地上并且迅速的演变和放射状的散布至许多表面的土地上，大约在4亿5千万年前，在早石炭纪期间，氧的浓度超过了目前的数值，而大气中的CO
2数量降得比目前的值还要低^[2][3][4]。

另见

• 氧气地质历史