La mayor parte del oxígeno en la atmósfera de la Tierra es el resultado del aumento de estromatolitos (esteras microbianas de cianobacterias) que fueron importantes en las etapas más tempranas de la biosfera terrestre. Las estromatolitas producen oxígeno como producto de desecho. La biosfera primitiva produjo tantos estromatolitos que producían tanto oxígeno que los estromatolitos envenenaron la atmósfera con su propio desperdicio. (Esto a veces se llama Evento de Gran Oxigenación, GOE o incluso la catástrofe del oxígeno ). La mayoría de las formas de vida temprana eran anaeróbicas, lo cual no es sorprendente ya que el oxígeno es un gas altamente reactivo, más propenso a romper moléculas que a unirlas. El GOE mató a una gran cantidad de vida anaeróbica, que abrió nichos para los organismos que podrían explotar la potencia del oxígeno.
Una vez que el oxígeno se hizo abundante en la atmósfera, algunos organismos se adaptaron para usar oxígeno en su metabolismo, y somos el resultado de ese linaje. ¿Pasaría otro mundo por un proceso paralelo de evolución biosférica? Todavía no sabemos si este sería el caso. Sin embargo, lo que sabemos sobre la formación de planetas y los elementos químicos disponibles en las primeras etapas de la evolución del sistema solar sugiere que los planetas (y lunas) con atmósferas comenzaron con muy poco oxígeno. Anteriormente se pensó que la atmósfera primitiva estaba compuesta principalmente de metano, monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y amoníaco (el tipo de gases empleados en el experimento Miller-Urey, precisamente porque estos eran los gases que se espera que estén presentes en la atmósfera primitiva) ; investigaciones recientes se han centrado en una atmósfera temprana de agua, dióxido de carbono y dióxido de azufre.
Los descubrimientos de sistemas exoplanetarios facilitados por la misión Kepler sugieren una gran variedad de estructuras del sistema planetario, y esto a su vez sugiere una variedad de mecanismos de formación planetaria, lo que a su vez podría dar como resultado una variedad de composiciones atmosféricas tempranas. Entonces, incluso si tuviéramos que asumir una evolución fuertemente paralela de las biosferas en los planetas terrestres, una gran parte del “material de alimentación” en la cinta transportadora planetaria no consistirá en (incluso más o menos) planetas terrestres, lo que implica que una gran variedad de los planetas podrían producir una amplia variedad de biosferas.
En las próximas décadas probablemente desarrollaremos y refinaremos la tecnología necesaria para obtener lecturas espectroscópicas de atmósferas exoplanetas. Cuando podamos tomar muestras spetroscópicas de una gran cantidad de atmósferas de exoplanetas, aprenderemos qué tan común (o raro) es el oxígeno en las atmósferas exoplanetas, y con esa información podemos comenzar a tener un conocimiento estadístico de la probabilidad de que los extraterrestres respiren oxígeno. Estamos en la cúspide de esta capacidad científica, sobre la cual gira la respuesta a esta pregunta.