从我们开始以宇宙的尺度来思考自身起源的那一瞬间，身为宇宙一部分（极其微小的一部分）的想法便冲击着我们。组成我们身体的那些原子，并不是胚胎在子宫成形时才产生的，而是宇宙诞生之后，不久就已经形成了。
混沌初开
有一个天文学上广为人知的事实：宇宙中大部分的星球之间，都正以极高的速度彼此飞离。如果我们在脑海中逆转这个趋势，就可回溯到所谓的大爆炸（Big Bang）：宇宙起源于一场大爆炸，将宇宙由一个点炸开，释放出现存所有的能量、物质及反物质。那个起始点就像是莎士比亚所说的“阴暗模糊的过去及时间的深渊”之类的情境，但千万别把我们现代所猜测的状况，或从现代推演到过去的情形，看作是颠扑不破的真理。在研究假设中，即使是最细微末节的小小改变，一旦放入150亿年的大尺度来衡量，就会出现极大的不同效果。纵然如此，这种回推的方式仍对生命进化之前的宇宙做了最佳描绘。甚至微生物的小宇宙及其毫不放松的扩张情景，也可由此窥得。
在大爆炸后第一个百万年里，物理学家温博格（Steven Weinberg，1979年诺贝尔物理奖得主。——译注）估计，宇宙的温度已从最初的开氏（Kelvin）一千亿度下降到三千度左右。在这个温度下，单一电子及质子才能结合而产生宇宙中最简单、也是最丰富的元素——氢。后来，氢大量积聚成超新星。所谓的超新星，是在超过数十亿年的时间中，因宇宙氢气密度发生变化，从而聚集形成宇宙云，并从中诞生。在重力的作用下，超新星的核心变得很热，足以诱发热核反应，产生了我们今天所知宇宙中的所有较重元素。今天我们体内仍含有很多氢，它主要以水的形式存在。氢所占的比例比其他任何元素都多。我们含氢的身体，其实就是含氢的宇宙镜像。
新产生的元素散布到太空中成为星尘及气体，构成了星云。在星云中，又诞生了许多恒星及它们的行星、卫星。星尘及气体则会再次因重力作用而彼此吸引在一起、经过向内紧聚及浓缩，直到产生核反应。
在形成这个能被称为“地球”的物质之前，于银河的外臂、太阳星云（solar nebula）形成前的50亿年到150亿年间，宇宙早已发生了数十亿计恒星形成的合并事件了。
那些日后注定要形成地球的气体云，包括了氢、氦、碳、氮、氧、铁、铝、金、铀、硫、磷及硅等元素。太阳系的其他星球也以相同的气体及尘粒团块开始成形。若在当时，这些气体及尘粒没有受到位居星云中心的雏形太阳所吸引，就会像没有目标的碎屑，冷却并飘浮在毫无生机的太空中。
太阳的重力把逐渐坚硬的小物体拉进运行轨道中，并点火燃烧，形成长久持续的燃烧状态。如此，太阳也使它的卫星永浴在连续发散的光、气体及能量中。
原始地球
那时，约46亿年前，有几个条件使得地球处于适合生命产生的状态。首先，它很接近能量来源——太阳。第二，在绕行太阳的主要行星中，地球还不至于太靠近太阳，以致让元素都汽化成气体或是熔化成熔岩；同时它的距离也没有远到会让气体凝结成冰、氨及甲烷，如同土星的最大卫星土卫六那样。此外，与太阳的距离也使得水在地球上呈液态，但在水星上却蒸发到太空中，而在木星上则都凝聚成冰。最后一个条件是：地球的大小适中，足以将大气层留住，使元素可以流动循环，但也不会大到让重力把大气层都凝集在一起，让太阳光线无法透过。
太阳燃烧初期，爆炸性的辐射风暴横扫刚成形的太阳系，搅动了地球及其他内行星的早期大气层结构。氢气太轻，很难让地球重力保留下来，因此它们不是飞到太空中，便是和其他元素结合，产生形成生命所必须的重要组成。那些能留下来的氢气，有些和碳结合成甲烷（CH4），有些和氧结合成水（H2O），另外有些和氮结合成氨（H3N），而有些则和硫结合成硫化氢（H2S）。
这些气体，再经重新排列组合成长链状化合物之后，便构成我们身体里实际的基本组成。但是，在木星、土星、天王星及海王星等巨大的外行星上，直到现在它们仍然以气体的形式保留于大气层，或是凝聚成固体存在于行星表面的冰层中。
然而，在体积较小、较年轻、且表面仍呈熔融状态的地球上，比重力还复杂的其他现象，则开始将这些气体加入物质循环，以维持今天这个生机勃勃的局面。
炼狱大地
早期地球形成时的猛烈大气及高温，使得地球在冥古代（45亿至39亿年前，请参阅表一）的岁月里，没有坚硬的地壳，也没有海洋及湖泊，甚至可能连冬天的雪及冰雹都没有。整个地球是一个熔融的熔岩火球。地核放射性元素铀、钍及钾衰变所产生的热，使整个地球都燃烧起来。地球的水以蒸气喷泉方式自内部喷射出来，由于温度太高，它们从未变成雨滴降到地面，只是成为未凝结的水蒸气飘浮在大气中。大气层很厚，而且充斥着毒性极高的氰化物及甲醛。这时的大气既没有可供呼吸的氧气，当然更没有任何利用氧气的生物产生。
地球上没有任何岩石可以逃过这个地狱般的原始混沌状态。冥古代的定年，是由陨石以及阿波罗号航天员带回的月球岩石所测定的。当较小的月球在46亿年前开始冷却时，地球仍处于熔融状态。大约直到39亿年以前，地球表面才冷却到足以形成一层薄薄的地壳，不平稳地盖在底下仍是熔融的地函上。此时的地壳常遭到底下的熔岩穿凿，或是陨石自空中撞击出大大小小的坑洞。火山自裂缝及罅隙喷发出来，溅洒出熔融的硅化物。陨石则从天而降，剧烈撞击地球，它们有些大得像山，而且比美、俄两个超级强国的核弹头更具爆炸威力。这些陨石带来大量太空物质，在混沌大地上撞出一个个坑洞，抛射出巨大尘粒云柱。乌黑的尘云遭猛烈的巨风吹扫出来，绕着地球打转数个月，直到最后整个沉降到地表上。此时，尘云惊人的摩擦作用，造成广泛分布的雷鸣及闪电风暴。
原始生命露脸
然后，在39亿年前，太古代开始了。它整整持续了14亿年。在这段时间可以看到生命由发生初始，慢慢扩展形成各式各样柔软的紫色和绿色的细菌软垫，以及坚硬的细菌圆丘。而随后的30亿年，巨量的岩石变成美洲、非洲及欧亚陆块，以现今我们不熟悉的古老洲陆形状漂浮在地球上。今天我们所认识的大陆分布，则是在地球历史最近十分之一的时间，才出现在现今的位置。
在地球核心，不断产生的热能及放射能煮沸着熔岩，并经由刚冷却的地壳裂缝输送出来。许多岩浆富含熔融的磁铁，其中的磁铁分子在凝入岩石时，会随着地球磁极方向规则地排列。
在20世纪60年代早期关于这些古老磁向排列的研究，证实了早期所观察到的大陆形状，与大陆边缘的岩层及生物化石的关联性。地球的地壳可分成好几个“板块”，并可在熔融状的地函上移动。当板块移动时，便会发生板块间的分离及碰撞情形。一个大陆板块只要每年移动数厘米，100万年便可以挪移好几千米。举例来说，两亿年前印度和南极大陆是相连的，距离亚洲的其他部分尚很远。后来，它以每年约5厘米的速度漂移，大约在6000万年前，印度大陆便已向北移动了约6400千米，撞上了亚洲大陆。
板块运动
板块间的接缝有很剧烈的火山活动。在板块分离处，岩浆沸腾上来，充填在逐渐加宽的裂谷中，造成新的地基及海洋地壳。板块互相碰撞所产生的许多地震及火山，便将地表推挤成山脉。在印度及亚洲板块之间缓慢而强烈的对峙，不但造就出珠穆朗玛峰，更使喜马拉雅山脉变成了世界屋脊。
今天，沿着加州圣安德列斯断层（San Andreas fault）所产生的小地震及颤动，暗示着巨大的太平洋板块正冷酷地向西北方向前进；当它碰撞到北美大陆板块时，美国和加拿大的西侧便会推叠上来。在北非，莫桑比克的赞比西河（Zambezi River）沿着一地壳裂隙发育为东非大裂谷，它把非洲大陆给撕裂开来。在裂谷南部，大量的海水在裂谷一形成时便立即涌入；大部分的岩石则埋在水下。而在北部埃塞俄比亚的阿法（Afar），涌入的海水还没能把裂谷内的雄伟景象遮蔽起来。熔融的岩浆自地底下渗流到地表上，并凝结成“枕状玄武岩”（pillow basalt），形成新的泛非洲洋（Pan-African ocean）的海洋地壳。这个未来海洋的底部大部分仍是干的。阿法谷地的全景就像是把大西洋的水抽掉后所看到的景象；同时，我们还可以看到新的海底沿着裂谷地带形成。
圣安德列斯断层、东非大裂谷、大西洋中洋脊、东太平洋隆起及夏威夷的火山岛，是今天这个大部分仍平静安和的地球上，少数可以看到建构新地形活动的稀有地点。但在太古代，地球表面到处都是这种板块活动：大量的蒸气自地壳裂缝喷出，地球上覆盖着一层含碳气体及硫烟构成的黑雾。冰质彗星及碳质陨石也一阵阵撞击着地球，一路自大气层燃烧到薄而脆弱的地表，进而把地壳打破。这些来自太空的碳和水，多到足以与地球本身所拥有的成分结合，后来便成为构造生命的材料。
在地球表面持续冷却之际，充满在大气层中的蒸气云最后凝结起来，降下倾盆大雨，从未止歇地持续了10万年，最后形成高温浅海。
覆没在海水下的板块交界处，含有大量化学物质及能量；富含氢气的气体则喷出地表没入海洋中。当水又碰到在裂谷及火山中沸腾的岩浆时，便再一次进行蒸发、凝结及降雨的循环。水开始侵蚀地表的岩石，抚平因不断爆发的火山及强力撞击地表的陨石所造成的坑坑洞洞。水流将原本棱角分明的山脉揉捏得更圆滑，同时，将岩石里的矿物及盐分冲刷到海洋及陆地的湖沼中。
“大喷气”事件
此时，在一次称为“大喷气”（Big Belch）的事件中，板块活动把原本包在地球内部的气体释放出来，形成以水蒸气、氮、氩、氖及二氧化碳为主的新大气层；此时，原始大气层中的氨、甲烷，及其他富含氢的气体早已逸散到太空中。闪电不断打击着大气层，太阳也持续放送热量及紫外线，进入地球逐渐增厚的大气层。这时，地球以五小时白昼及五小时黑夜的周期，快速自转着。
月球也是同样自太阳星云凝聚成形的。由于月球大约有15%的组成物质是来自地球，因此最近说明月球成因的最佳模型便提出：月球是由一个小行星撞上地球之后所分出去的天体，但由于它无法完全脱离地球重力场的掌握，便进入现在的轨道。
对地球这个小的内轨道行星而言，月球算是体积蛮大的卫星了。因为一般来说，只有外轨道的大行星，才有相当大小的卫星。但是，我们这个忠实的卫星，打从形成开始，便有规律地吸引地球上的庞大水体，掀动了潮汐。
就在这太古代，自39亿年前到25亿年前之间，我们发现了第一个生命的痕迹。
