La planète Terre a connu, depuis l’époque de sa formation, une évolution de sa surface et de son atmosphère. Cette évolution est due à des facteurs physiques, géologiques et biologiques depuis l’émergence de la vie il y a 3,5 Ga (milliards d’années). Or, actuellement, un équilibre fragile est atteint entre l’atmosphère et la biosphère permettant le maintien de la vie. A partir de -4,4 Ga, la pression atmosphérique a diminué jusqu’à une valeur inférieure à 2,21x107 Pa et la température a aussi diminué passant en dessous de 374,15°C. En dessous de ces valeurs du point critique, l’eau n’est plus un fluide « supercritique » c’est-à-dire intermédiaire entre liquide et gaz. La pression atmosphérique ayant été proche de 107 Pa et la température diminuant jusqu’à 250 à 200°C, il y a -4,4 Ga, l’eau est passée à l’état liquide et a formé les océans. Le refroidissement de la surface de la Terre primitive a entraîné le refroidissement de l’atmosphère initiale ce qui a conduit à la liquéfaction de la vapeur d’eau de l’atmosphère. Une deuxième enveloppe fluide s’est formée : l’hydrosphère. Roches témoins de l’oxygénation de l’hydrosphère : les fers rubanés âgés de -3,8 à -1,9 Ga. Ce sont des roches sédimentaire marines constituées d’une alternance de bandes claires de silice et de bandes foncées hématite Fe2O3. En présence de O2 dans l’eau, les ions Fe2+ s’oxydent en ions Fe3+ précipitant sous forme d’hématite. La réaction d’oxydation correspond à une perte d’électron (e-) par une molécule oxydée par un oxydant. La précipitation chimique est une réaction durant laquelle un produit très peu soluble est formé. Roches témoins de l’oxygénation de l’atmosphère : les sols rouges continentaux contenant de l’hématite se formant directement au niveau des continents. Ils sont âgés de -2,2 Ga à maintenant. Les stromatolites producteurs de O2 à partir de -3,6 Ga. Les stromatolites sont des roches carbonatées se formant dans l’eau. Elles sont constituées d’une alternance de bandes claires de CaCO3 et de bandes sombres de restes de cyanobactéries. Les cyanobactéries sont des micro-organismes vivant dans des milieux anoxiques (sans O2) et capables de réaliser la photosynthèse donc de libérer du O2.