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태양계안에서 대기중에 산소를 포함하고 있는 천체는 몇 안된다. 지구의 21%, 화성의 0.13%, 금성의 1만분의 1% 이하 외에 최근 목성의 위성 에우로파에도 지구대기로 환산해 1천억분의 1기압에 상당하는 미량의 산소가 있음이 발견됐다.

그러나 지구의 산소가 줄곧 21%였던 것은 아니다.

생물이 크게 진화했던 고생대에는 산소가 35%나 되어 날개 길이가 71cm나 되는 잠자리와 길이 9-20cm의 하루살이가 출현했다는 가설을 미국 미시건대학 C. 건스박사 연구진이 네이처 5월 11일자에 내놓았다.

고생대는 약 6억년 전부터 약 2억5천만년 전까지를 말한다. 캠브리아기, 오르도비스기, 실루리아기 전반, 데본기, 석탄기, 이첩기 후반으로 나뉜다.

지구화학에 의한 대기진화의 모델로는 약 3억8천만년전인 데본기 증기부터 2천만년 후인 말기에 걸쳐 18%였던 산소는 21%로 늘어나기 시작, 약 2억8천6백만년 전의 석탄기후기에는 35%에 이르렀다. 그리고 약 2억5천만년 전의 이첩기말기에는 15%까지 줄어들어 버렸다.

이 시기에 대기중의 산소가 증가한 이유는 광합성을 하는 식물이 지상에 올라온 점과 광대한 호수지대에 유기물이 풍부하게 있어 광합성을 도왔기 때문으로, 이어 일어난 산소의 감소는 호수가 말라붙어 탄소를 함유하지 않은 토양이 드러났기 때문이라고 설명하고 있다.
 

이같은 산소량과 생물의 진화의 관계는 다른 시대에도 적용되고 있다. 약 6천5백만년 전 공룡이 절멸한 이유로는 거대운석설이 유명하다. 그러나 여기 앞선 약 1억2천만년 전에 화산활동으로 인해 이산화탄소가 늘어나게 됐다. 산소가 풍부했던 시대에 진화한 공룡은 호흡기의 발달이 충분치 못했으므로 산소가 적어지자 적응하지 못하고 운석충돌 이전에 절반 가량이 사라져버렸다는 설도 있다.