Une quantité importante d’eau se serait trouvée dans le matériau qui a formé la Terre. Les molécules d’eau auraient échappé plus facilement à la gravité terrestre lorsqu’elle était moins massive lors de sa formation. On s’attend à ce que l’hydrogène et l’hélium s’échappent continuellement (même jusqu’à nos jours) en raison de l’échappement atmosphérique.

Une partie de l’ancienne planète est théorisée comme ayant été perturbée par l’impact qui a créé la Lune, ce qui aurait dû provoquer la fonte d’une ou deux grandes zones. La composition actuelle ne correspond pas à une fusion complète et il est difficile de fondre complètement et de mélanger d’énormes masses rocheuses. Cependant, une bonne fraction de matière aurait dû être vaporisée par cet impact, créant une atmosphère de vapeur de roche autour de la jeune planète. La vapeur de roche se serait condensée en deux mille ans, laissant derrière elle des volatiles chauds qui ont probablement entraîné une atmosphère lourde de CO2 avec de l’hydrogène et de la vapeur d’eau. Les océans d’eau liquide existaient malgré la température de surface de 230 ° C (446 ° F) en raison de la pression atmosphérique de l’atmosphère lourde de CO2. Au fur et à mesure que le refroidissement se poursuivait, la subduction et la dissolution dans l’eau de l’océan éliminaient la majeure partie du CO2 de l’atmosphère, mais les niveaux oscillaient énormément à mesure que de nouveaux cycles de surface et de manteau apparaissaient.

L’étude des zircons a révélé que l’eau liquide devait exister il y a 4 400 millions d’années, très peu de temps après la formation de la Terre. Cela nécessite la présence d’une atmosphère. La théorie de la Terre fraîche primitive couvre une plage allant d’environ 4 400 à 4 000 millions d’années.

Une étude de septembre 2008 sur les zircons a révélé que la roche hadéenne australienne contient des minéraux qui indiquent l’existence de la tectonique des plaques il y a 4 000 millions d’années. Si cela est vrai, le moment où la Terre a terminé sa transition d’une surface chaude et fondue et d’une atmosphère pleine de dioxyde de carbone, à être très semblable à ce qu’elle est aujourd’hui, peut être approximativement daté d’il y a environ 4,0 milliards d’années. L’action de la tectonique des plaques et des océans emprisonne de grandes quantités de dioxyde de carbone, éliminant ainsi l’effet de serre et conduisant à une température de surface beaucoup plus froide et à la formation de roches solides, voire de vie.