氧氣約佔地球大氣層的21%。它富含氧氣的特性對於像人類這樣需要這種氣體才能生存的大型複雜生物來說，是理想的選擇。但在地球歷史的早期，氧氣含量要低得多，而且在遙遠的未來，氧氣含量可能會再次降低。

日本船橋東洋大學的小崎和美和亞特蘭大佐治亞理工學院的克里斯-萊因哈德模擬了地球的氣候、生物和地質系統，以預測地球上的大氣狀況將如何變化。研究人員表示，地球大氣層將在未來10億年內保持高水平的氧氣，然後急劇恢復到低水平，讓人聯想到大約24億年前所謂的大氧化事件之前的水平。

這種轉變的一個核心原因是，隨著我們的太陽老化，它將變得更熱，釋放出更多的能量。研究人員計算出，這將導致大氣中二氧化碳的數量減少，因為二氧化碳會吸收熱量，然後分解。Ozaki和Reinhard估計，在10億年後，二氧化碳水平將變得如此之低，以至於光合作用生物，包括植物將無法生存和產生氧氣。這些光合生物的大量滅絕將是氧氣大量減少的主要原因。

研究人員還估計，大氣中的甲烷將同時增加，達到今天大氣量的1萬倍之多。一旦地球大氣層的變化開始發生，它們將迅速發展。該團隊的計算表明，大氣層可能在短短1萬年左右的時間裡失去氧氣。之後，地球上的生命將只剩下微生物，一個目前許多厭氧菌和原始細菌躲在暗處的世界又將接管地球。陸地生物將不復存在，水生生物也將不復存在。臭氧層將消耗殆盡，使地球和海洋暴露在高濃度的紫外線和太陽燃燒產生的熱量之下。

這項研究是作為美國宇航局對行星宜居性研究項目的一部分進行的，其預測對尋找其他行星上的生命有影響。含氧的生物特徵通常被用來識別宜居行星。氧氣，以其多種形式存在，是一個非常重要的生物信號，因為它與地球上的生命交織在一起。但新的預測表明，氧氣的存在是可變的，可能在一個可居住的星球上不是永久性的。

這表明，即使對於其他恆星周圍與地球非常相似的行星來說，在它們的大氣層中也可能檢測不到大量的氧氣，即使它們能夠支持或已經支持了複雜的生命，在行星周圍沒有檢測到氧氣並不意味著它們不適合居住。Ozaki和Reinhard建議，可以用其他生物特征代替氧氣來尋找外星生命。例如，行星大氣中的碳氫化合物霧氣可能會提供更持久的外星生命特徵。