Det er vanskelig å forestille seg nå, men på visse punkter i jordas historie dekket isen hele planeten. Denne frosne jorden, med tilnavnet snøballjorden, var en setting "så alvorlig at jordens hele overflate, fra pol til pol, inkludert havene, frøs fullstendig over," sier Melissa Hage, miljøviter og adjunkt ved Oxford College of Emory Universitetet i Georgia.
I 1840 var Louis Agassiz, en sveitsisk naturvitenskapsmann, blant de første som anerkjente og ga bevis for at Jorden hadde gått gjennom istider, ifølge University of California Museum of Paleontology. Joseph Kirschvink, en amerikansk geolog, tegnet senere uttrykket "snøballjorden", i en lærebok fra 1992. Kirschvinks arbeid var basert på bevis fra Agassiz og andre.
Forskere mener at tre til fire alvorlige istider, som frøs nesten eller hele overflaten, skjedde for mellom 750 millioner og 580 millioner år siden, sannsynligvis fordi jordas landmasser alle befant seg ved eller i nærheten av ekvator, noe som resulterte i økt forvitring. Forvitring er når vind og nedbør bryter ned steiner og mineraler på planetens overflate. Prosessen fører til reduserte karbondioksydnivåer i atmosfæren, noe som gjør at mer varme kan spredes fra overflaten og ut i rommet, og avkjøler planeten.
"Økt kontinental forvitring førte til en nedgang i atmosfærisk karbondioksid og global avkjøling," sa Hage. "Når de polare havene begynte å fryse, ble mer sollys reflektert fra de hvite overflatene og kjøling ble forsterket."
Vanligvis vil is som dannes over kontinentene, for eksempel isark, senke forvitringen og la atmosfæriske karbondioksidnivåer og temperaturer stige. Imidlertid, for hundrevis av millioner av år siden, var alle jordas landmasser plassert ved ekvator. Uten landmasser ved polene som det ble dannet isplater, og forvitrings- og avkjølingssyklusen fortsatte ukontrollert, kastet planeten i en dyp fryse, ifølge Hage.
Forskere anslår at de gjennomsnittlige globale temperaturene falt til minus 58 grader Fahrenheit (minus 50 grader celsius) i løpet av disse istidene, som hver varte i omtrent 10 millioner år. Med vann som ikke klarer å fordampe fra de isbelagte havene, stenges vannsyklusen (der vann beveger seg mellom atmosfæren, land og hav).
Det er imidlertid en viss debatt om hvorvidt jorden var helt frossent fast stoff, eller om det fremdeles var flekker av slappt materiale eller åpent vann ved ekvator der sollys kunne komme inn i vannet og la noen organismer overleve. Denne "slushball Earth" -hypotesen ble introdusert i 2000 av Richard Cowen, en amerikansk geolog, ifølge Dartmouth University.
De intense istidene smeltet etter hvert bort. Forskere tror at vulkaner fortsatte å pumpe karbondioksid ut i atmosfæren gjennom istidene, og til slutt varmet planeten nok til at vannsyklusen kunne gjenopptas.
De økte klimagassene (vanndamp og karbondioksid), som beholder varmen på overflaten av planeten, førte til slutt til oppvarming, sa Hage, og økte de globale gjennomsnittstemperaturene til 50 ° C i løpet av bare noen hundre år. Dette førte igjen til økt kontinental forvitring, noe som bidro til å redusere mengden karbondioksid i atmosfæren og kjøle temperaturer ned igjen.
Et fenomen kjent som Milankovitch-syklusene, spilte også en rolle i istiden og strømmen av istiden, ifølge Hage. De tre syklusene er oppkalt etter Mulutin Milanković, en serbisk astronom, som ga bevis som forbinder klimaendringer med den skiftende mengden solenergi jordoverflaten mottar basert på planetens posisjon. Syklusene viser til små endringer i formen på Jordens bane rundt solen, vippet på planetens akse og hvor mye Jorden vingler på sin akse når den snurrer.
Mens jorden varmet og kom ut av den dype frysen, skjedde det en enorm eksplosjon av livet, kjent som den kambriske eksplosjonen, ifølge University of California Museum of Paleontology. Dette er den tidligste kjente perioden i fossilprotokollen der store grupper av dyr forekommer i løpet av en veldig kort geologisk tidsperiode (ca. 40 millioner år).
Vil vi se en annen snøballjorden i fremtiden? I følge Hage er det lite sannsynlig, på grunn av kontinentets spredte orientering.
"Selv med ekstreme vintre ville det dannes kontinentale isark, noe som ville stoppe kontinental forvitring og la karbondioksid bygge seg opp i atmosfæren, noe som ville føre til oppvarming i stedet for å fryse," sa hun.
