我们都知道，动物需要氧⽓才能⽣存。对如今的地球来说，21%的⼤⽓是氧⽓，带来了相当宜居的环境。然⽽，在地球历史的⼤部分时间中，情况并⾮如此。如果我们穿越回过去，前往⼤约5亿年前，可能就需要随身携带⼀个氧⽓瓶。但科学家还不太确定⼤⽓和海洋中，氧⽓随时间推移的绝对⽔平；也不确定是否是氧⽓⽔平的上升，促进了动物⽣命的进化，⼜或者，两者的关系可能是反过来的。这些问题引发了⽆数争论，还有数⼗年的研究。
近⽇，⼀组研究团队发现，地球⼤⽓中的氧⽓⽔平可能在10亿年前发⽣着剧烈波动，从⽽可能创造了可以加速早期动物的发展和进化的条件。研究已于近⽇发表在《⾃然进展》上。科学家⽬前认为，⼤⽓氧⽓的发展⼤致可以划分成三个阶段。⾸先是⼤约24亿年前的⼤氧化事件，当时，氧⽓⾸次出现在⼤⽓中，地球从⼀个基本⽆氧的世界，变成了⼀颗充满氧⽓的星球。
⽽第三阶段则在约4.2亿年前，也被称为古⽣代氧化事件，⼤⽓中的氧⽓上升到了现代⽔平。但科学家仍不确定的是，在这两者之间的第⼆阶段究竟发⽣了什么。这段时期被称为新元古代，⼤约始于10亿年前，持续了约5亿年，在此期间，地球上出现了早期动物的⽣命形式。为了尝试回答这个问题，⼀组研究团队测量了浅海采样的⽯灰岩中发现的不同形式的碳，也就是不同的碳的同位素。
研究着重测量了碳-12和碳-13，它们都不会发⽣放射性衰变。简单来说，植物在进⾏光合作⽤时更喜欢使⽤轻的碳-12，这会让海⽔和后续在海底形成的岩⽯中富含碳-13。因此，当科学家在数百万年甚⾄数⼗亿年之后来分析这些岩⽯时，就可以根据两者的⽐率，计算出数亿年前存在的光合作⽤⽔平，并推断出⼤⽓氧⽓的⽔平。结果表明，在新元古代，氧⽓⽔平不是简单地跃升，它的变化实际上要动态得多。
⽽且从地质的时间尺度上⽽⾔，这种变化⾮常迅速。7.5亿年前，氧⽓占⼤⽓的约12%，⽽后在短短⼏千万年⾥，它就已经下降到⼤约0.3%，也就是1%都不到，接着在⼏百万年后再次上升。也就是说，在早期动物⽣命形式出现之前的很⻓⼀段时间⾥，氧⽓⽔平其实是在⾼与低之间震荡，包含了早期动物⽣活的海洋环境含有丰富氧⽓的时期，也有氧⽓贫乏的时期。直到⼤约4.5亿年前，植物在陆地上获得了⼀席之地，情况才有了变化。
研究⼈员表示，这种环境条件的变化，反⽽会带来进化上的压⼒，⼀些⽣命形式可能灭绝，⽽新的⽣命形式也可能出现。氧⽓⽔平⾼的时期扩⼤了所谓的“宜居空间”，也就是说，部分海洋中氧⽓⽔平⾼到了⾜以⽀持早期动物⽣命形式。⼀些⽣态学理论已经提出，当宜居空间出现扩张或收缩时，有可能⽀持⽣物⽣命的多样性的快速变化。当氧⽓⽔平下降时，⼀些⽣物要⾯对严重的环境压⼒，这可能会驱动灭绝。
⽽当富含氧⽓的⽔域扩⼤时，新的空间则让幸存者来到了⽣态中的主导地位。这些扩⼤的宜居空间将持续数百万年，为⽣态系统的发展提供了充⾜的时间。他们同时提到，了解地球⼤⽓氧⽓的历史，或许是⼀份有⽤的指南，可以作为我们寻找地外⽣命的起点。