El hidrógeno es el elemento más abundante en el Universo, el helio ocupa el segundo lugar y el oxígeno está clasificado como el número 3. El hidrógeno y el helio libres son más ligeros que el aire y se elevan hacia la exosfera y la exposición a la radiación solar puede arrastrarlos a espacios abiertos.
El oxígeno es un elemento extremadamente reactivo y forma enlaces con casi todos los elementos en la tabla periódica. Los enlaces de oxígeno con hidrógeno para formar agua, carbono para formar CO2, monóxido de carbono CO y carbonatos CO3. El oxígeno se une con el hierro para formar el óxido de FeO2 y la lista continúa.
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La única razón por la que hay oxígeno libre en la atmósfera es debido a la acción respiratoria de las cinobacterias y las plantas. Antes de que la vida evolucionara, el oxígeno estaba atado en enlaces químicos con otros materiales en la corteza terrestre.