地球历史的早期，太阳系跟目前大不相同。当太阳很年轻的时候，阳光是微弱的，几乎没有为地球提供热量。然而，尽管地球有一个“冷酷”的开端，但其表面并没有冻结。
多年来，科学家们一直提出各种理论解释有关“年轻太阳光线微弱问题”。其中多数理论是以这个观点为基础：早期地球一定拥有像二氧化碳这样的温室气体，而且含量一定特别巨大，起到了温暖地球的作用。根据德国一科学家小组的研究，有关大气中二氧化碳的地质考证似乎表明：当初二氧化碳含量要低得多，无法避免地球表面的冻结。然而，他们的这一研究可能为这个问题提供了一种全新的解答。
该研究由德国航空航天飞行中心行星研究所的菲利普·冯帕里斯（Philip von Paris）发起，在他的主持下，最近将研究成果发表在《行星与空间科学》（Planetary and Space Science）杂志上。
经典的问题
地质记录表明，液态水早在37亿年前已经出现在地球的表面上，而科学家们认为地球的年龄大约为45亿岁。这意味着，37亿年前地球早期的平均温度一定处于冰点之上。科学家们不能确定当时的地球到底有多么温暖，但他们通常认为在历史上的绝大部分时间里，地球并没有结冰。
然而，通过观察宇宙中不同时期的类太阳恒星，天文学家们相信37亿年前太阳的光辉比当今要逊色得多。如果早期地球的大气跟现在相同，那么不会有足够的阳光来温暖地球，地球温度会大大低于凝点，这种情况会一直持续到20亿年前。
对于“年轻太阳光线微弱问题”的多数解答都涉及这样的情况：早期地球经历了某种程度上的温室效应，使之免于冻结。事实上，许多科学家认为：由于像二氧化碳、甲烷、乙烷、氨等气体的存在，当初地球变暖情况比现在严重得多。然而，至于上述的每一种气体是否都曾经出现在早期的地球上，还存在许多不确定因素。
目前德国研究小组进行的这项研究，使得科学家们不得不重新考虑二氧化碳在早期地球变暖中所起的作用。
研究人员采取新型模型检测早期地球的大气，其中利用了大气可能因吸收辐射而引起升温的最新信息。该研究还考虑到有关地表反照率（地球表面反射的光线）和大气湿度的重要参数。
这个新型模型用来检验地球历史上一些有趣的时刻，如不断遭受小行星撞击的一个时期之末被称为“晚期撞击（38亿年前）”；蓝藻产生氧气的第一证据（29亿年前）和已知的第一桩氧化事件（20亿年前）。
温暖的气息
“我们的新型模型表明：要想使地球表面免于冻结，所需的二氧化碳量比以前认为的要少得多，”研究人员在论文中写道。事实上，相比以前的研究结果，所需的二氧化碳量可能少了十倍。
新模型显示：在太古代末期和原生代初期，要想使地球表面温度升高到冰点以上，只需要二氧化碳的局部压力达到2.9毫巴。尽管该结果跟以前的研究结果相矛盾，但是却跟当前的地质资料相吻合。对于这段时期来说，“年轻太阳光线微弱问题”的矛盾得以化解。
至于大气中的二氧化碳怎样影响地球的温度，该研究结果使我们产生了更加深刻的理解。
主要由于受人类活动的影响，当今地球上的二氧化碳水平正在不断升高，二氧化碳水平的升高又是造成地球气候变化最重要的原因之一。了解二氧化碳影响远古地球气候的方式，可能会为研究未来的地球气候以及未来的全球生物圈提供一些线索。