大气中只有一种氧气来源:水的光解。这可以通过两种方式之一来实现:
- 高能紫外辐射的直接光解作用。这样，一个O-H键就断裂了，氢就失去了。(这种反应也可以氧化甲烷等分子，但最终产物是二氧化碳，这与问题无关。)一旦有足够的氧气形成臭氧层，这就无关紧要了，因为臭氧屏蔽了紫外线，而臭氧位于大气中几乎所有的水之上
- 光合作用。可见光激发卟啉或类似染料的Soret带，由于它没有足够的能量分解水，所以需要不止一个光子。这里的氢被整合到有机分子中，主要是通过第一步减少二氧化碳，这需要能量，所以更多的光子需要被吸收。
- 有一个第三种可能。早期的海水中含有亚铁离子，来自于二氧化碳对岩石的风化作用，这将产生碳酸亚铁或者如果碳酸亚铁分解的话，可能会产生氢氧化铁。亚铁离子吸收的光将亚铁离子氧化成铁离子，多余的羟基来自水，而二氧化碳可以被还原成甲醛，甲醛可以通过二价阳离子催化的Butlerov反应凝结成糖。
光合作用发生早,但是我们不知道。我们知道,最初菱铁矿(矿物碳酸亚铁)沉积,然后有大额存款的铁(现在赤铁矿,来自脱水的氢氧化物通过针铁矿),目前尚不清楚有多少,来自(2)或(3)。所以你问题的答案是,首先从水的光解,但路线尚不清楚。大多数人说(2)，但这已经被质疑的理由是没有足够的化石碳。所以总的来说,不是完全清楚。
