Причина всех оледенений кроется в уменьшении парниковых газов в составе атмосферы. Основными парниковыми газами являются пары воды, углекислый газ и метан. Благодаря своей высокой теплоемкости они не дают Земле отражать ту энергию, которую она получает от Солнца. При излишках парниковых газов атмосфера нагревается, ледяные шапки на полюсах тают, вода затапливает окраины континентов. При недостатке парниковых газов жидкой воды становится меньше и окраины континентов осушаются.
Этот тонкий баланс парниковых газов зависит от извержений вулканов и высвобождения метана из газоконденсатных залежей в осадочных породах. Но больше всего влияет на климат Земли углекислый газ, количество которого зависит от активности фотосинтетиков. Используя солнечную энергию, они преобразуют воду и углекислый газ в органическое вещество и кислород. Эта химическая реакция обратима: кислород, реагируя с органикой, разлагает ее до углекислого газа и воды, выделяя при этом энергию.
При равновесии процессы фотосинтеза и дыхания (гниения) компенсируют друг друга. Количество кислорода и углекислого газа остается постоянным. Но при захоронении органики, ее изоляции от кислорода содержание кислорода в атмосфере увеличивается, а углекислого газа — уменьшается. В это равновесие вмешивается поступление углекислого газа в атмосферу при извержениях вулканов, его участие в выветривании горных пород и в отложениях карбонатов. Поэтому его баланс в геобиосферных процессах подсчитать и спрогнозировать очень не просто. Масштабы изменения климата, судя по палеонтологическим данным, могут быть очень большими. Из-за включенности в этот процесс огромного количества вещества и энергии современные изменения не всегда могут быть подвластны регуляции человеком.