微弱的年轻太阳悖论
天体物理学研究表明，恒星的光度太阳低得多地球的比显生宙更早。事实上，辐射输出很低，足以表明地球上所有的地表水在其早期历史中都应该是冰冻的固体，但有证据表明事实并非如此。这个“年轻太阳暗淡悖论”的解决方案似乎在于当时异常高浓度的温室气体的存在甲烷而且二氧化碳．随着时间的推移，太阳亮度逐渐增加，温室气体的浓度肯定比今天高得多。这种情况会导致地球温度超过维持生命的水平。因此,温室气体浓度一定是随着增加而成比例地下降的太阳辐射，这意味着一种调节温室气体的反馈机制。其中一个机制可能是岩石风化它依赖于温度，是二氧化碳的重要吸收源，而不是二氧化碳的来源，因为它可以从大气中去除大量的二氧化碳大气．科学家们也在寻找生物过程(其中许多也充当二氧化碳汇)作为补充或补充替代年轻地球上温室气体的调节机制。
光合作用大气化学
光合作用的进化细菌一种新的光合作用途径，取代水(H2O)硫化氢(H2S)作为二氧化碳的还原剂，对地球系统地球化学产生了巨大的影响。分子氧(O2)作为光合作用的副产物释放出来2O途径，在能量上比原始的H途径更有效2年代的途径。使用H2O作为还原剂在这一过程中导致了大规模沉积的条带状含铁的形成目前90%的铁矿石都来自于bif。氧气存在于古代海洋中的铁被氧化，从溶液中沉淀到海底。这个沉积过程持续了数百万年，直到海洋中溶解的大部分铁沉淀下来。在这个过程中，氧气的消耗和产生氧气的速度一样快。大约在20亿年前，氧气能够以溶解的形式积累在海水排出气体到大气中。虽然氧气没有温室气体的性质，但它在地球的环境中起着重要的间接作用气候，特别是在的阶段碳循环．科学家们正在研究氧气的作用以及早期生命对地球系统发展的其他贡献。
雪球地球假说
地球化学和沉积证据表明，在7.5亿至5.8亿年前，地球经历了多达4次极端冷却事件。地质学家提出，地球的海洋和陆地表面从两极到南极都被冰覆盖赤道在这些活动中。“雪球地球”假设是一个激烈研究和讨论的课题。这一假设产生了两个重要问题。首先，一旦冻结，地球如何解冻?第二，生命是如何在全球冰冻时期存活下来的?针对第一个问题，有人提出了一种解决方案，即用温室气体排放大量的二氧化碳火山特别是考虑到主要的二氧化碳汇(岩石风化和光合作用)会被冻结的地球所抑制，这可能会使行星表面迅速变暖。第二个问题的一个可能答案可能在于地球内部是否存在现代生命形式温泉还有深海喷口坚持尽管地球表面处于冰冻状态
一个被称为"Slushball地球的假说认为，地球并没有完全冻结。更确切地说，除了覆盖着大陆的巨大冰原外，地球上的部分地区(尤其是赤道附近的海洋地区)可能只覆盖着一层薄薄的水层冰，覆盖在开阔的海域中。在这种情况下，低冰或无冰地区的光合生物可以继续捕获阳光高效地度过这段极寒时期。