Gracias a los modelos de evolución estelar se sabe que, cuando apareció la vida en la Tierra hace unos 4.000 millones de años, el Sol emitía tan sólo el 70% de la energía actual, por lo cual la temperatura media de la Tierra debería de oscilar en torno a los 40º bajo cero, suficiente para congelar totalmente el agua existente en nuestro planeta. Sin embargo la vida surgió en el mar, lo que sugiere que, pese a la escasa radiación solar, al menos parte del agua de los océanos se encontraba en estado líquido. Esta aparente contradicción es la que se conoce con el nombre de Paradoja del Sol débil, nombre con el que la bautizaron los astrónomos Carl Sagan y George Mullen.

La explicación parece radicar en la existencia de un efecto invernadero muy superior al de la atmósfera actual, gracias al cual la temperatura en la superficie terrestre se habría caldeado lo suficiente para permitir la fusión del hielo y la aparición de la vida. Aunque en un principio se pensó en una atmósfera primigenia cargada de CO₂, similar a la existente en Venus, recientemente se ha propuesto la existencia de una atmósfera primitiva parecida a la que envuelve a Titán, protegida por una espesa niebla orgánica que habría actuado como filtro de la radiación ultravioleta al tiempo que permitía la acumulación de gases, como el amoníaco o el metano, capaces de generar un potente efecto invernadero.