Первичная атмосфера (содержащая - в равновесии с океаном - водяные пары, CO2, CO, CH4, NH3, H2S и инертные газы, и являющаяся восстановительной) оставалась тонкой, и температура на поверхности планеты не отклонялась сколь-нибудь заметно от точки лучистого равновесия (15 градусов С) .
В отличие от других атмосферных газов кислород не может быть получен путем дегазации магмы и потому отсутствовал в первичной атмосфере Земли, которая была восстановительной. Об этом свидетельствует наличие в древнейших, главным образом катархейских, породах легко окисляемых, но не окисленных (несмотря на пребывание на земной поверхности) веществ таких, как графит (углерод) и т. д.
Почти каждое органическое соединение в современных условиях подвергается разложению микроорганизмами, которые тем самым делают невозможным синтез более сложных химических соединений. Ясно, что в эти древнейшие времена микроорганизмов еще не было, если же в первичной земной атмосфере имелся кислород, то образующиеся химические соединения должны были подвергнуться окислению, а тем самым дальнейшие процессы синтеза не могли происходить.
Однако большинство геологов и астрономов считают, что первичная атмосфера Земли была полностью лишена кислорода. Таким же образом обстояло дело с двуокисью углерода. Углерод был связан главным образом с металлами в виде карбида металлов, и с водородом в виде углеводородов.
Известно, что в настоящее время, как кислород, так и двуокись углерода являются продуктами живых организмов. Отсутствие кислорода в первичной атмосфере являлось очень существенным моментом в дальнейшей химической эволюции. В первичной атмосфере не было также и двуокиси углерода, и, как увидим, как кислород, так и двуокись углерода, так необходимые теперь для жизни, возникли в результате реакций, связанных с жизнедеятельностью первых живых существ.
Полагают, что в те времена атмосфера была совершенно не такая, как теперь. Легкие газы - водород, гелий, азот, кислород и аргон - уходили из атмосферы, так как гравитационное поле нашей еще недостаточно плотной планеты не могло их удержать. Однако простые соединения, содержащие (среди прочих) эти элементы, должны были удерживаться; к ним относятся вода, аммиак, двуокись углерода и метан. До тех пор пока температура Земли не упала ниже 100°С, вся вода, вероятно, находилась в парообразном состоянии.
Атмосфера была, по-видимому, "восстановительной", о чем свидетельствует наличие в самых древних горных породах Земли металлов в восстановленной форме, таких как двухвалентное железо. Более молодые горные породы содержат металлы в окисленной форме, например трехвалентное железо. Отсутствие в атмосфере кислорода было, вероятно, необходимым условием для возникновения жизни; лабораторные опыты показывают, что, как это ни парадоксально, органические вещества (основа живых организмов) гораздо легче создаются в восстановительной среде, чем в атмосфере, , богатой кислородом.
