在了解了大气的神秘美妙之后，你们可能要问，这些大气到底是从哪里来的呢？要了解这一点，山姆教授想从整个地球和地球上生命的演化历史跟你们说起。
地质学家们告诉我们，地球己经有大约46亿年的历史了。至少从35亿年以前，生命就开始出现了。但是，在地球刚刚形成的时候，其实并没有大气。那么，这些大气是从哪里来的呢？山姆教授告诉你，它们从地下冒出来的，是火山喷发的结果。你可能以为山姆教授在跟你开玩笑，在没有弄明白怎么回事之前，我也是一头雾水，觉得这种说法不靠谱，甚至有点匪夷所思。但，这的确是事实。
直到今天，地球上的火山仍在不断的活动之中，但在地质历史上的某些时期，地球上的火山活动要比今天猛烈得多。那么，火山活动都喷发出一些什么样的气体呢？就以夏威夷为例，其火山气体的成分（约数）是：
可以猜测，过去的火山活动与现在的火山活动，所喷出来的气体在成分上应该是大体一样的。但是，如上表所示，如果把这些火山气体与现在的大气一比较，立刻就会发现一个非常重要的区别，即在火山喷发出来的气体中，并没有氧气。
原来，火山气体从高温高压的地底下喷发出来以后，必然会发生物理和化学上的急剧变化。例如，水蒸气冷却以后，就会凝结成水，汇集成了大洋；大部分氢气因为比重小而上升，终于挣脱了地球的引力而散向了太空；二氧化碳则与地表的其他矿物发生化学作用，变成了含碳矿物和岩石。但是，所有这些变化，都不可能产生出为生物所必需的氧气。那么，空气中的氧气又是从哪里来的呢？
山姆教授要说的是，事实上，地球形成以后，在最初的几百万年里，大气中是没有氧气的。这有几个很明显的证据：第一，最早的物质很少氧化。例如，沉积在古老地层的加拿大盲河地区的铀矿，在地下时保存完好，一旦暴露在现在的大气里，立刻就会被氧化。第二，在自然界中，没有任何已知的氧气来源存在。第三，对古生物的研究表明，地球上最初的生命，是在没有氧气的环境中演化出来的。
那么，后来的氧气到底是怎样产生出来的呢？有两种理论对此做出了解释：一种理论认为，大自然中的水，是最大量也是最现成的含氧物质。在强烈的紫外线的照射下，大气中的水蒸气就有可能发生光化分解，产生出大量的氢气和氧气。
但是，这种理论有一个缺陷，因为在这种光化分解的过程中，必然产生大量的氢气，而要使这么多氢气，都挣脱地球的引力而跑到太空里去，显然是不可能的。因此，这种光化作用即使存在，也不可能是氧气的主要来源。
另外一种理论认为，氧气可能正是来自于生命本身，正是由于光合作用所造成的。在光合作用中，二氧化碳和水化合，产生了碳氢化合物和氧气。
科学家分析的结果表明，大气层中的氧气，有99%是由光合作用产生的，只有1%是由光解作用产生的。但是，这又产生了另外一个问题。
如果大气中根本就没有氧气，太阳的紫外线就会直射地面，可以杀死所有的细胞，那么地球上最初的生命又是怎样生存下去的呢？对此，科学家们解释说，最初生物都是生活在水里的，因而有效地避开了紫外线的照射。但是，它们又不可能完全生活在黑暗之中，还需要一定的光线来进行光合作用。由此可见，地球上最初的生命，生存环境是非常严酷的，因为没有氧气，太阳紫外线可以一直照射到水下十米。由此可以猜测，那时的生物，可能就是生活在这个深度以下，由于光的照射量很少，光合作用也很微弱，产生的氧气也很少。后来，随着时间的推移，大气中积累氧气的浓度愈来愈大，照射到地面的紫外线也就愈来愈少。于是水里的生物也就渐渐上升，接受的阳光也就愈来愈多，产生的氧气也就愈来愈多，后来终于浮上了水面，并且爬上了陆地，使大地披上了绿色。最后，大气中的氧气愈积愈多，终于达到了现在的浓度。这就是地球大气，从还原性大气转换成氧化性大气的历史。正因如此，我们才有了今天这样可以自由呼吸的空气。
就这样，地球像是一个伟大的母亲，用了大约10亿年的时间，积累起了足够的大气，凝结成了大量的水分，冲刷出了江河，汇聚成了海洋，为生命这个婴儿的诞生，奠定了丰厚的基础，创造了优越的条件。
10亿年啊？地球真的很有耐心。山姆教授真是佩服不已。正是地球的这种毅力，日积月累，时光飞逝，终于有了适于人类和各种生物生长的现代大气层。
