早期近日行星的历史
最初的时候，所有的近日行星，包括地球，都处于炽热状态。这是吸积热还没有被充分排放到宇宙太空及行星内核处辐射能的程度还比较高的缘故。近日行星的原始大气层在太阳开始照耀后被太阳风刮跑了，而此后近日行星内部释放出的许多气体（通常称作“放气”）又形成了次生大气层（secondary atmosphere）。不过，现在人们一般都认为是富含水成分的彗星落到行星上才造成后者拥有大量的水，也许大量的其他气体也是这么来的。其实，在温度降到足够低以后，地球和火星——甚至金星——上面都可能形成海洋。除了在地球上，上述活动可能为金星和火星也赋予了生命体产生的条件。不过水星则不然，因为它体积太小了，也过于靠近太阳，所以气温太高，不可能产生次生大气，更不要提液态水了。所以科学家们都认为水星上从未有过生命进化的现象。
太阳最初开始照耀时，其照度大约要比现在少25%左右。伴随数十亿年的演化，太阳的照度逐渐提升到现在的水平，这一过程中的光照梯阶影响了整个太阳系。在太阳系的早期，其中的生命适宜带离太阳更近一些，甚至因此金星上也曾涌现过简单的生命。不过随着时间的推移，金星内部释放的能量开始下降，而从太阳接受的辐射又有所提升，所以金星虽与地球大小相当，但还是因为离太阳太近，温度不可避免地升高，直至温室效应失控，可能有的生命体也因为温度太高而无以为继。
相比之下，火星比地球要小很多。因为火星离太阳相对远一点儿，所以接受的太阳辐射也比地球少。火星最初的大气层被刮跑以后，本来可以生成自身的次生大气层，但火星的体积却不够大，其自身引力因而无法保持大气层，而这时的太阳风能够更轻松地撕裂火星的大气层，因为它没有磁场。早期的火星可能有磁场，但因为体积比地球小很多，其内核中的铁很快就固化了，所以磁场随即消失，而太阳风对火星的大气层也因此可以为所欲为了。结果，火星失去了大部分的气体和地表水，变成了一个凄冷的所在。火星上即使有生命，经过这一劫难大多数也就无法存活了。不过尽管如此，人们还是认为火星上的某些地方有可能具备简单生命存在的条件。
攀登复杂性的金字塔（3）：原子与分子
从复杂性金字塔最低端的基本粒子开始，下一个层次是带负电荷的电子和带正电荷的原子核共同组成的中性原子和分子。
原子有一个原子核，周围有一或多个电子。电子的轨道成为壳，看起来就像洋葱一层层的皮。最里面的壳只能容下2个电子，下一层能容下8个。里层的壳装满电子之后，才能装下一个层次，如此类推。这样填装电子究竟能持续到什么程度，这取决于原子核内质子的数量。比如元素碳有6个质子，内壳已经填满电子，那外壳即使最多能装8个电子现在也只能装4个。
原子的外壳中只有一两个电子的时候，原子就有可能失去这些电子而带正电；原子的外壳中若有六七个电子，那原子还可能再夺取一两个电子而带负电。因为这样的原子互相吸引，它们可以形成非常牢固的键。岩石的例子可以很好地说明这种键的关系。这种键被称为离子键，因为带电原子叫作离子。要打破这种离子键大约需要1个电子伏特的能量。这个离子键往往非常稳定，对塑造行星来说绝对是很好的材料。但这种离子键却不够灵活，无法满足生物体内复杂化学反应的需求。但生命体确实使用离子键来构建骨骼、牙齿等部件，前提是这些部件均看重坚固度，而不是化学上的灵活度和多样性。
原子的外壳没有完全填满电子时，就可能出现几个原子共享电子的情况，这样，外壳就填满了，而多个原子也组成了更大的结构体，称为分子。原子之间的这种分子键合实际上是电磁力作用的结果。在原子外壳已经完全填满的情况下，该原子就不会与其他原子分享电子并形成键合关系。这种非常稳定不活跃的原子被称为惰性气体（noble gases）。氦是体积最小的惰性气体。惰性气体是室温条件下存在的气体，因为它们不能与其他原子结合而变成重原子并固化。
因为诸如碳之类的原子外壳只填装了所需电子一半的数目，所以非常容易与其他碳原子结合并分享电子。因为碳原子在争夺电子时都同样卖力，所以最终还是都有一半的电子空位，也正因此，键合了的碳原子不会带电。这种键合关系被称为共价键（covalent bonds）。碳、氢、氧、氮、硫和磷都可以基于共价键结合成分子，尽管其中一些键具有不对称的极化特性，这是因为有些原子在争夺共享电子时更卖力。这种电荷的极化对促成更复杂的实体是非常重要，因为它使得分子间有各式各样的弱电磁吸引与排斥，且随着时间的推移，催生出大量复杂的形状。要打破这种共价键大约也需要1个电子伏特的能量。
这样形成的分子自然异常复杂，但同时分子也更脆弱，因为要打破这种相对较小的共价键集合所需的能量要比打破三维的离子键网络少得多。这就使得分子具备了灵活、脆弱、多样化的特征，可谓形成生命体的前提条件。因此，所有的生命存在都主要基于共价化学原理，虽然生命体离开同样溶于水的大量离子也无法存在。生命体的多种反应只能在有水的环境下进行，因为水提供了浓度最佳的溶液，且因为分子具有极大的灵活性。
因为分子通常都具有少量极化特征，所以分子间既可以彼此吸引又可以彼此排斥，当然这取决于具体的情况。这样就可以在分子内及分子间进一步造成相对稳定的三维结构。这种由微弱的所谓范德瓦尔斯（电磁）力促成的互动对塑造更复杂的生命实体特别重要。这种键合的强度不一，有的很弱，有的要相对强一些，比如把两股脱氧核糖核酸链条结合到一起的键，而脱氧核糖核酸分子内部包含着我们的遗传信息。要打破单个的范德瓦尔斯键大约才需要0.1个电子伏特的能量。分子键的极端多样化和极端脆弱性造就了其自身的极大灵活性，而这正是生命体存在并适应不断变化的环境所必需的。从宇宙的尺度视之，像这样复杂的分子及其灵活的反应能力是极其稀少的。
地球史的最初阶段被称为“冥古宙时期”（Hadean Era），大约从45亿年前一直持续到38亿年前最古老的岩石问世。最初的时候，由于吸积热、宇宙轰击和放射热的共同作用，地球尚处于炽热的熔融状态。又过了数百万年，地球开始冷却下来，因为这时吸积热已经排放到宇宙太空，天体撞击不那么频繁了，而放射热也开始减少。
大约40亿年前后，固体的岩石地壳开始形成了。因为岩石传热的性能不是很好，所以正在形成中的地壳把地球内核与太空隔绝开来。因此，地球保存了更多的热能，而热能使地球内核的温度提高了。由此，地球进入了一种新的动态稳定状态（dynamic steady state），地球也开始进化出新的摆脱热的方式，尤其是通过火山喷发以及后来的板块构造过程。因此，在冥古宙时期，火山喷发几乎是遍地开花、接连不断。那时候，地球上的昼夜大约为12小时，因为地球自转的速度还比较快。
起初，整个地壳的组成大致呈均质，上面覆盖着一层海水。只有到了30亿至20亿年间地球的进一步降温，地球才在板块构造过程的影响下形成上面轻、下面重的格局，轻的是大陆块（land masses）、重的是海底地壳。大陆块之所以轻，是因为它漂浮在构造板块上，而较重的海底地壳被不断地挤压到下面。大约20亿年前，板块构造过程正如火如荼地展开。不断移动的板块之间彼此碰撞、刮蹭的现象屡屡发生，然后是彼此分离，造成无以计数的火山喷发、地震和不断变化的地理格局。构造中的板块其平均移动速度大约和人的指甲生长的速度差不多，但不同板块移动速度的差别还是蛮大的。现在的大西洋由于海底扩张以每年10至20毫米的速度在加宽，而位于南太平洋的东太平洋海隆（East Pacific Rise）却以每年150毫米的速度在增大。[25]
依据普遍接受的说法，地球最初形成的次生大气层约有90%的二氧化碳、5%的氮，2%~3%的二氧化硫以及少量的其他气体和水，其在海平面的气压甚大，大约是当今的150倍。[26]早期大气层的构成中还没有游离氧（free oxygen）。而相比之下，今天的大气层约有78%的氧、21%的游离氧、1%的氩和仅0.04%的二氧化碳。上述大气层成分比例没有计算水；水的成分不是很均衡，沙漠中的大气水成分为零，而在热带地区却可能达到4%。显然，在地球史的早期，大气层曾经历巨大变化，详见下一章。在地球降温的过程中，阳光还非常昏暗，大气层中大量的二氧化碳可能造成了温室效应，这使得地球的表面相当温暖，而地表的水也能保持液态。
从长远看地球表面的境况变迁，最简洁准确的说法莫过于：初始至均，其后愈加分化，多样化的条件造成多个面貌不同的地区且各具特色。有趣的是，这样的说法同样可以用来描述宇宙史、生命史及人类史的特征。但不管怎么说，地球上的条件一直没有超出具体的边界。地球上的温度从不至极寒以致整体冻结，也不至极热以致水全部被蒸发到太空。此外，地球也从未经历来自天体的致所有生命殒消的恶劣影响，包括天体撞击、超新星辐射等。正是地表具备的这种具体的金凤花条件才使得生命在地球上生息、繁衍，历经数十亿年而不衰。
