Ilman alkuperä sellaisena kuin se tunnetaan, alkaa happikatastrofista, joka tunnetaan myös nimellä Suuri hapettuminen, joka tapahtui noin 2.7 miljardia vuotta sitten. Ennen tätä hapen määrä ilmassa oli noin 1/50 prosenttia. Tämä on samanlainen kuin Marsin ilmakehässä oleva happitaso, noin 1/5 prosenttia. Kuten nykypäivän Mars, varhaisen Maan ilmakehä oli pääasiassa hiilidioksidia. Nykyään ilmakehä sisältää 20% happea ja vain 0.038% hiilidioksidia.
Kun oksifotosynteesi tuli mikro -organismeihin, tämä hiilidioksidi kulutettiin vähitellen, jolloin syntyi alkuaineen happea. Happikatastrofi on selvästi rajattu geologiseen tietueeseen lisäämällä suuria määriä hapetettua rautaa (ruostetta). Näitä pyhäinjäännöksiä kutsutaan raidallisiksi rautamuodostelmiksi. Tapahtumaa kutsutaan ”katastrofiksi”, koska happi on myrkyllistä anaerobisille organismeille, ja tapahtuma tuhosi suuria määriä. Ennen ensimmäisten happea tuottavien organismien kehittymistä ja täysimittaista happikatastrofia kului noin 300 miljoonan vuoden viive.
Seuraavien miljardien vuosien aikana oksifotosynteesit eliöt kukoistivat ja tuottivat yhä enemmän alkuaineita. Ilman historia, käytännössä nollasta hapesta 20 prosenttiin happea, ulottuu yli kahden miljardin vuoden ajalle. Hiilikauden aikana, noin 250 miljoonaa vuotta sitten, kun kasvit menestyivät, happitasot olivat jopa korkeammat kuin nykyään. Tämä mahdollisti erittäin suurten hyönteisten olemassaolon, mukaan lukien sudenkorento, Meganeura, kahden jalan siipiväli. Tämän päivän ilma olisi hengittämätöntä Meganeuralle sen suhteellisen hapenpuutteen vuoksi.
Etsimme parhaillaan maapallon ulkopuolisia planeettoja, joilla on samanlainen ilma kuin Maalla, mutta toistaiseksi onnea. Tutkimalla planeettakappaleen spektriä tarkasti tähtitieteilijät voivat määrittää sen kemiallisen koostumuksen, vaikka se olisi erittäin kaukana. Tämä on sama tekniikka, jota käytetään määritettäessä kaukana olevien tähtien kemiallinen koostumus.