暗い太陽のパラドックス
しかし論文の著者の1人は、この研究での二酸化炭素分圧の推定値は過去の化石土壌に基づく推定とは異なる高い値になっており、さらなる研究が必要ではあるものの、この値は暗い太陽の下でも地球表面に液体の水を保つのに充分な温室効果を発生させる可能性があると述べている。さらに、2012年から2016年にかけての研究では、古代の溶岩中に捕獲された雨痕や気泡の解析に基づき、27億年前の大気圧は1.1バールよりも低く、おそらくは0.23バールよりも低かっただろうという結果を示している。
また2017年には、原始的なメタン菌がメタンを生成する過程を考慮した研究が行われており、原始的な細菌による異なる2種類の光合成過程が存在すれば、パラドックスを解決するのに充分な量のメタンが大気中に蓄積される場合があるという結果が得られている。
地球植物学者の Heinrich Walter らは、最初に大陸が形成された後の10億年間、非生物学的なタイプの炭素循環によって温度の負のフィードバックが発生すると主張した。大気中の二酸化炭素は液体の水に溶け、ケイ酸塩の風化によって生成された金属イオンと反応して炭酸塩化合物を生成する。氷河時代の間はこの循環は停止する。火山による炭素の放出によって温室効果が発生し、温暖化のサイクルが再びスタートすることになる。
スノーボールアース (全球凍結) 説によると、過去に何度か地球の海洋が完全に凍結した時期があったとされる。最も最近に起きたのは6億3000万年前だと考えられ、その後に新しい多細胞生物のカンブリア爆発が始まった。
一般に、暗い太陽のパラドックスは地球の古気候の観点から構成される問題である。しかし古代の火星の気候においても同様の問題点が存在する。
数十億年前の火星には液体の水が存在し、水循環や池、川、降雨、さらには海洋も形成されるほどの充分な量があったと考えられている。その後火星の表面からは液体の水は失われ、現在の火星の表面は低温で乾燥した環境である。地球における暗い太陽のパラドックスと同様に過去の太陽が現在の 70% 程度の出力しか無かったことを考えると、過去の火星は現在の火星よりもさらに低温で乾燥した環境であったことになる。これは火星探査から示唆されている、過去の火星が湿潤で温暖であったという経験的な証拠とは相容れない。地球と火星の両方でのパラドックスを同時に説明するシナリオとしては、上記の過去の太陽は重かったという仮説が存在するが、観測や理論モデルからは現在のところこの説は支持されているわけではない。
その他の仮説としては、メタンのような強力な温室効果ガスが間欠的に大量に大気中に供給されたというものがある。二酸化炭素単独では、過去の火星大気圧が現在のものよりも遥かに高い場合でも、初期の火星表面に液体の水を保持できる温度に保つことはできないと考えられている。
地球の歴史の初期段階においては太陽の光度は現在の値の 70% 程度しかなく、現在に至るまで徐々に増加し続けている。そのため、当時は地球上に液体の海を維持するためには太陽の光が弱過ぎたと考えられる。このことと地球上で発見されている地質学的および古生物学的な証拠は矛盾するということが、1972年に天文学者のカール・セーガンと George Mullen によって指摘された。
標準太陽モデル(英語版)によると、太陽のような恒星は主系列段階の寿命の間に、核融合によって引き起こされるコアの収縮に伴って徐々に光度が上昇する。つまり、若い頃の太陽は現在よりも光度が低く暗かったと予想される。40億年前の太陽のモデルから予想される光度と、現在の地球の温室効果ガスの濃度を考慮すると、当時の地球の表面の水は全て凍りついてしまっていたことが予想される。しかし地質学的な記録からは、過去の地球表層は 24 億年前から 21 億年前までのヒューロニアン氷期の時期を除くと、継続的に比較的温暖であったことが分かっている。また、液体の水の存在と関連する堆積物は、古いものでは38億年前のものが発見されている。さらに初期の生命誕生の兆候は最も古いものは35億年前までさかのぼり、また炭素同位体は現在のものと非常によく一致している。
これらの、若い太陽は暗く、地球表面に液体の水を維持できるほどの光度を持っていなかったという理論的な推測と、地球表面には形成後の早い時期から継続的に液体の水が存在し続けていたことを示す地質学的・古生物学的な証拠は矛盾している。これが暗い太陽のパラドックスであり、解決のための有力な仮説は提案されているものの、未解決の問題となっている。