De klimaatgeschiedenis van de aarde wisselt tussen ijs en vuur. De huidige ijstijd waarin de mens zich bevindt (met ijskappen aan beide polen) is zeldzaam in de 4,5 miljard jaar durende geschiedenis van de aarde. Meestal is de aarde een ijsvrije, warme wereld.
Tijdens het Krijt, 66 miljoen jaar geleden, bereikte de gemiddelde temperatuur op aarde 36°C en de temperatuur van de poolzee 27°C. Dinosaurussen floreerden in een warme omgeving. Niet alle warme periodes zijn echter zo gastvrij: aan het einde van het Perm, 270 miljoen jaar geleden, zorgden supervulkaanuitbarstingen ervoor dat de temperatuur op aarde met 10°C steeg, wat leidde tot de ernstigste massale uitsterving in de geschiedenis van de aarde, waarbij 95% van het zeeleven en 70% van het landleven verdween.
De temperatuurregeling op aarde is afhankelijk van de "koolstofcyclus": kooldioxide wordt door chemische verwering in de rotsen geabsorbeerd en door vulkanische activiteit opnieuw vrijgegeven. Dit mechanisme heeft ervoor gezorgd dat de aarde lange tijd een relatief stabiel klimaat heeft kunnen handhaven, maar is ook vaak uit de hand gelopen. 2,4 tot 2,1 miljard jaar geleden beleefde de aarde een ‘Sneeuwbalaarde’-gebeurtenis, met ijskappen die de hele planeet bedekten en temperaturen zo laag als -50°C. Wetenschappers speculeren dat dit te wijten kan zijn aan het feit dat fotosynthetische micro-organismen methaan verbruiken (destijds het belangrijkste broeikasgas), waardoor de mondiale afkoeling op gang kwam. Aan het einde van de Perm-periode, 252 miljoen jaar geleden, barstten Siberische vulkanen een miljoen jaar lang uit. Kooldioxide zorgde ervoor dat de temperatuur scherp steeg met 10°C, wat leidde tot het uitsterven van 95% van de mariene soorten - het Smithsonian Institution noemde dit de 'ergste massa-uitsterving'.
Sinds de industriële revolutie hebben menselijke activiteiten het klimaat op aarde snel veranderd. De atmosferische kooldioxideconcentratie is gestegen van 280 ppm naar 426 ppm, en de gemiddelde temperatuur op aarde is met 1,47°C gestegen. . Als de emissies doorgaan, kunnen ze in 2100 600-1000 ppm bereiken, waardoor de temperatuur met 4°C stijgt. Een soortgelijke situatie deed zich voor tijdens het Paleoceen-Eoceen Thermisch Maximum (PETM) 55 miljoen jaar geleden, toen de mondiale temperaturen 5-8°C hoger waren dan nu en ecosystemen drastisch werden gereorganiseerd.
In de toekomst zal de ‘koolstofthermostaat’ van de aarde uiteindelijk falen. Over ongeveer 500 miljoen jaar kan de kooldioxideconcentratie onder de overlevingsdrempel van planten dalen; over 1 miljard jaar, als de zon helderder wordt, zal de aarde een onomkeerbare periode van extreem hoge temperaturen ingaan, en zal het leven met ernstige uitdagingen worden geconfronteerd.
Mensen duwen de aarde naar onbekend terrein, maar de geschiedenis laat zien dat de aarde zich uiteindelijk zal herstellen – maar het kan zijn dat deze geen sporen van de menselijke beschaving achterlaat.