Den tidlige atmosfæren i arkeikum bestående av karbondioksid, vanndamp og nitrogen, ville ha vært nøytral eller svakt reduktiv, hvilket vil si at oksidasjon forhindres. En slik atmosfære gjør det vanskelig å forklare hvordan molekyler som er nødvendig for å danne liv, kunne ha oppstått, selv om den ikke ville vært skadelig for utvikling av liv. En tror at konsentrasjonen av karbondioksid var 1000 ganger høyere enn dagens nivå i arkeikum, men at den gradvis ble 100 ganger dagens konsentrasjon for omtrent 2,5 milliarder år side og 10 ganger høyere for 600 millioner år siden. En tror også at store mengder metan, som er en mye kraftigere klimagass enn karbondioksid, var tilstede og kan ha gitt en svært varm jord. Opphavet til metan kunne ha vært betydelig utslipp på grunn av anaerob (liten tilgang på oksygen) nedbryting av biomasse og metanogene bakterier som reduserte karbondioksid til metan. Disse teoriene er usikre.