استندت النماذج الحالية لأصل الحياة وتطورها والبيئة على الأرض المبكرة إلى افتراضات أن ثاني أكسيد الكربون (CO2) والنيتروجين (N2) كانا العنصرين الرئيسيين في الغلاف الجوي ومصادر الكربون والنيتروجين للكائنات الحية اليوم. بناءً على التحليلات الديناميكية الحرارية لحالة الأكسدة والاختزال للوشاح الهيداني (4.56-4.0 مليار سنة) ، وتركيبات الغلاف الجوي خلال مرحلة محيط الماجما ، وآثار السوائل الهيدروحرارية تحت الماء على غلاف المحيط للأرض المتأخرة المغطاة بالمحيط ، نقترح أن الحياة تطورت في وقت ما بين 4.50-3.9 مليار سنة تحت غلاف جوي اختزالي غني بالهيدروجين (H2) والميثان (CH4) والأمونيا (NH3) ، ولكنه فقير جداً في CO2، الذي كان مشابهًا لغلاف جو الأرض الحالي على كوكب المشتري. كانت مياه المحيط قلوية (pH = 10 ± 1) وفقيرة في Fe2- و S2-. كان CH4 و NH3 المصدرين الرئيسيين للكربون والنيتروجين وطاقة الكائنات الحية الأولى وغازات الاحتباس الحراري ودرع الأشعة فوق البنفسجية على الأرض المبكرة. ربما كانت أول الكائنات الحية على الأرض هي كائنات الميثانوتروف الفوتوتروفي الهوائية، إما أكسجينية و/أو غير أكسجينية. تطورت في بيئات ميكرو-هوائية، تم إنشاؤها بواسطة التفكك الضوئي لـ H2O على أسطح المعادن الحفازة الضوئية (مثل الروتايل (TiO2) ، البيروهيدريت (FeS)) التي تراكمت في مياه ضحلة على جزر استوائية. قد تكون الإنزيمات لنظام الفوتوسynthesis الأكسجيني II (PSII) و PSI قد تطورت أيضًا في البيئات الميكرو-هوائية المتأخرة الهيدانية ، مما ساعد على ظهور البكتيريا الزرقاء. كانت العلاقات التبادلية بين الميثانوتروف التي تولد CO2 والميثانوجينات المنتجة لــ CH4 والمكسهنة لـ H2 هي ما ميز الغلاف الحيوي الأول. لعبت حركية الصفائح دورًا رئيسيًا في تحويل البيئة الغنية بـ H2-CH4-NH3 إلى غلاف جوي وغلاف حيوي غني بـ CO2-N2 حوالي 3.9 مليار سنة بسبب زيادة أكسدة الوشاح، الناتجة عن الغوص المستمر لقشرة المحيط الم oxidized و المرطبة في الوشاح. تشير دراستنا إلى أن البحث عن الحياة في الكون يجب أن يُوجه نحو الكواكب ذات الغلاف الجوي الغني بـ H2-CH4--NH3، فضلاً عن تلك التي لها غلاف جوّي غني بـ CO2-N2.
أوهيموتو وآخرون (الأربعاء) درسوا هذا السؤال.