Поскольку гидросфера образовалась за счет выделения воды из мантии Земли, то, если известно изменение со временем концентрации воды в мантии, можно определить коли­чество выделившейся воды, которое в каждый данный период геологической истории может пойти на образование гидро­сферы. Модель, описывающая изменения концентрации воды в мантии со временем такого рода, разработал О.Г. Сорохтин (1974), считая, что скорости от­носительных изменений мантийных концентраций легкоподвиж­ных компонент пропорциональны скорости роста земного ядра. Было рассчитано изменение массы выделив­шейся из мантии воды, сделан вывод о том, что наиболее интенсивное выделение воды происходило в про­терозое (1–2,5 млрд лет на­зад), когда тектоно-магматическая активность Земли достигала максимума.

Однако необходимо иметь в виду, что не вся вода, выделив­шаяся из мантии, образует гидросферу. Часть этой воды связы­вается в породах земной коры и, прежде всего, в ее океаниче­ской части. Происходит так называемая серпентинизация ос­новных и ультраосновных пород земной коры, которая может осуществляться путем ряда химических реакций. Отметим, что вместе с водой во многих реакциях такого типа поглощается также углекислый газ, так что эти процессы являются мощным средством удаления из гидросферы СО₂.

По-видимому, в далекие времена катархея и архея уже су­ществовали срединно-океанические хребты, причем первона­чально уровень океана еще не достигал их вер­шин и океаническая кора не могла поглощать больших коли­честв воды, а вода, поглощенная в верхнем слое океанической коры, почти целиком возвращалась в океан при заглублении океанических плит под участки будущих материков. Поэтому первоначально масса гидросферы увеличивалась относительно быстро. Количество воды, связы­ваемой в океанической коре, резко увеличилось, когда уровень океана поднялся выше срединно-океанических хребтов. Это произошло примерно 2,6 млрд лет назад. С этого времени примерно до 2 млрд лет назад (т.е. в нижнем протерозое) объем океана почти не увеличивался. Лишь после того как процессы серпентинизации вещества мантии в рифтовых зонах достигли равновесия и вся океаническая кора приоб­рела современный характер, объем океана вновь начал быстро увеличиваться. Рост объема океана продолжается и в настоя­щее время и будет продолжаться, постепенно замедляясь, еще около 2 млрд лет.

Представляет интерес оценка степени континентальности древнего климата. Континентальность в прошлом, в катархее и архее, т.е. в первые 2 млрд лет существования Земли, быстро уменьшалась. В нижнем протерозое континентальность менялась мало вследствие замедленного роста площади Миро­вого океана. В среднем и нижнем протерозое, когда параллельно с ростом массы гидросферы нарастала и континентальная кора, и могли происходить колебания площади океана, могла коле­баться и континентальность. В фанерозое в среднем происхо­дила регрессия моря, и океаны росли только в глубину. Поэтому континентальность в общем увеличивалась, но не монотонно, а со значительными колебаниями. Макси­мумы континентальности приходились на теократические эпохи, а минимумы — на талассократические эпохи.

Масса атмо­сферы, как и масса гидросферы, наиболее интенсивно накапливалась в протерозое. Известно, что с вулканическими извержениями на поверхность Земли было выброшено больше газов, чем их находится в атмосфере в настоящее время. Весьма трудно оценить темп, с которым из атмосферы удалялись избы­точные массы газов. Хорошо растворимые газы сразу же вымы­вались из атмосферы. Среди относительно слабо растворимых основную долю составлял углекислый газ. Возможно, что нема­лая часть углекислого газа, выделявшегося из мантии, попадала непосредственно в океан, минуя атмосферу, и поглощалась в процессах гидратации океанической коры. Тот углекислый газ, который попадает непосредственно в атмосферу, также зависит от этой площади, причем большая часть его растворяется в водах океана. Значит, больше всего СО₂ поступало в атмосферу в начальный период истории Земли, а когда площадь океанов стала равной примерно 40% площади поверхности Земли и их уровень достиг срединно-океанических хребтов, поступление углекислого газа в атмосферу заметно сократилось. Надо учесть также еще один важный процесс — биологическое связывание углерода.

Увеличение массы атмосферы имело значение для эволюции климата Земли. Масса атмосферы оп­ределяет ее механическую и тепловую инерцию, благодаря ко­торым существенно сглаживаются как движения, так и темпе­ратурные контрасты внутри нее (чем больше масса, тем больше ее возможности как теплоносителя, способного переносить тепло из нагретых областей к охлажденным и тем самым час­тично выравнивать горизонтальные разности температур).