在地球歷史的最初 20 億年中，空氣中幾乎沒有氧氣。雖然一些微生物在這一時期的後半段進行了光合作用，但氧氣聚積的量還沒有達到足以影響全球生物圈的水平。

但大約在23億年前，這種穩定的低氧平衡發生了變化，氧氣開始在大氣中聚積，最終達到了現今維持生命的水平。這種快速注入被稱為大氧化事件 （Great Oxidation Event，GOE）。是什麼觸發了這一事件，並改變了地球低氧的環境，仍是科學上的最大謎團。

在地球的歷史上，似乎有過兩次巨變，從低氧穩定態到高氧穩定態，一次在古元古代（Paleoproterozoic），一次在新元古代（Neoproterozoic）。麻省理工學院科學家提出的新假設認為，由於某些海洋中微生物和沉積物中的礦物質之間的相互作用，這些相互作用有助於防止氧氣被消耗，並引發了一個自我放大的過程，使得越來越多的氧氣被釋出到大氣中，氧氣最終開始在大氣中聚積。

他們的研究發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上，利用數學和演化分析闡述了他們的假設，表明在GOE之前確實存在微生物，並演化出了研究人員提出的與沈積物相互作用的能力。

麻省理工學院地球大氣和行星科學系教授 Daniel Rothman 說：地球歷史上最重要的生物地球化學循環，可能是大氣中的氧化作用。研究團隊展示了產生部分氧化有機物質（partially oxidize organic matter，POOM）的微生物、礦物質和地球化學環境的相互作用是如何反應以增加大氣中的氧氣。