La abundancia de CO2 hace 3.500 ó 3.000 millones de años se debe posiblemente a que apareciera (CO2 y H2S) procedente de los volcanes, ya que había una intensa actividad sísmica.Tras la pérdida total del hidrógeno libre aparece CO2 y N2 debido a que se mantendría el equilibro de las reacciones químicas. La transformación habría tenido lugar hace unos 3.000 millones de años y su en aparición habrían tenido un protagonismo notable los seres vivos.
Este tipo de atmósferas se encuentran en Venus y Marte. En la Tierra la mayor parte del CO2 se encuentra atrapado en las rocas calizas (CaCO3). Tan sólo una milésima parte del CO2 (0,03%) se encuentra libre en la atmósfera.
Existen pruebas geológicas que avalan la existencia de una atmósfera primitiva pobre en oxígeno, como la existencia de uraninita, ilmenita y pirita, así como otros sulfuros metálicos y sedimentos ferruginosos que son inestables en presencia de oxígeno y cuya estratigrafía indica que en aquel tiempo estuvieron en contacto con la atmósfera.
Los estratos más jóvenes en los que se encuentra estos compuestos datan de hace 1.800 millones de años, por lo tanto hasta esa época la proporción de oxígeno en la atmósfera debió de ser menor del 1%. Pero es en esa misma época cuando aparecen los sedientos con hematites (Fe2O3) cuya presencia exige una atmósfera con más de un 1% de oxígeno. Muy posiblemente en esta época la concentración de oxígeno variase con la localización geográfica, asociada a la abundancia de colonias de microorganismos fotosintetizadores. Así pues se alternaría una atmósfera reductora y otra oxidante. Sólo después de haber consumido el Fe del agua del mar, después de haberse combinado con el oxígeno, este empezó a liberarse en la atmósfera. No fue hasta que la proporción de oxígeno fue notable cuando comenzaron a aparecer organismos que respiraban oxígeno.
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